Испытания трансформаторов: холостой ход и короткое замыкание — подробное руководство

Испытания трансформатора: холостой ход (ОХ) и короткое замыкание (КЗ)

В эквивалентной схеме трансформатора четыре основных параметра:

• Эквивалентное активное сопротивление (R₀₁)
• Эквивалентное реактивное сопротивление (X₀₁)
• Активное сопротивление потерь в железе (R₀)
• Реактивное сопротивление намагничивания (X₀)

ОХ и КЗ — косвенные методы определения этих параметров, регулирования и КПД без реальной нагрузки. Дают более точные результаты, чем прямое нагрузочное испытание, и экономичнее (малая потребляемая мощность).

Испытание холостого хода (ОХ / No-Load Test)

Цель: определить потери в железе (P_i), холостоходной ток (I₀) и параметры холостого хода (R₀, X₀). Обычно проводят на низковольтной обмотке — высокое напряжение в лаборатории получить сложно, а ток ВВ мал и трудно измерить точно.

НВ обмотка питана номинальным напряжением и частотой (через автотрансформатор). ВВ разомкнута. В цепи НВ: вольтметр V₀, амперметр I₀, ваттметр W₀.

Ток ВВ = 0 → ток НВ = I₀ (2–5% от I_ном). Поток в ядре номинальный (U_ном, f_ном), поэтому потери в железе = номинальным при любой нагрузке. Медные потери в НВ пренебрежимо малы (I₀²R). Ваттметр W₀ показывает потери в железе P_i.

Показания приборов:

• Амперметр: I₀
• Вольтметр: V₁ (номинальное)
• Ваттметр: P_i (железо)

Таблица наблюдений ОХ

V1, В	I0, А	Pi, Вт
…..	…..	…..

Расчет параметров холостого хода

Мощность: W₀ = V₁ I₀ cos φ₀ = P_i

Активная составляющая тока: I_W = I₀ cos φ₀

Реактивная составляющая: I_M = I₀ sin φ₀

Сопротивление потерь: R₀ = V₁ / I_W

Реактивность намагничивания: X₀ = V₁ / I_M

Испытание короткого замыкания (КЗ / Short-Circuit Test)

Проводят на высоковольтной стороне, НВ замкнута толстым проводом (или через амперметр). Удобнее: 5–7% U_ном на ВВ легко получить в лаборатории, на НВ это слишком мало для точного измерения.

На ВВ: амперметр, вольтметр, ваттметр. Считаем первичной ВВ, вторичной НВ.

Подают сниженное напряжение с регулируемого источника, повышают до полного первичного тока I_ном. По действию трансформатора во вторичной течет I_2ном.

Амперметр: I_SC = I_1ном. Вольтметр: V_SC (5–10% U_ном). Малый поток → потери в железе пренебрежимы. Ток номинальный → медные потери = номинальные. Ваттметр: P_C = P_cu.

НВ замкнута → U₂ = 0. Все первичное напряжение балансирует падением на полной эквивалентной импедансе, отнесенном на ВВ.

Таблица наблюдений КЗ

VSC, В	ISC, А	PC, Вт
…..	…..	…..

Показания:

• Амперметр: I_SC (номинальный первичный ток)
• Вольтметр: V_SC (снабжающее напряжение)
• Ваттметр: P_C (номинальные медные потери)

Расчет параметров (отнесенные на ВВ)

Медные потери: W_SC = I_SC² R₀₁

Эквивалентное сопротивление: R₀₁ = W_SC / I_SC²

Эквивалентная импеданс: Z₀₁ = V_SC / I_SC

Эквивалентная реактивность: X₀₁ = √(Z₀₁² - R₀₁²)

Коэффициент мощности: cos φ = W_SC / (V_SC I_SC)