Содержание  
< назад вперед >

§ 85. ВНЕШНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. ПОТЕРИ И К.П.Д. ТРАНСФОРМАТОРА

Увеличение нагрузки трансформатора сопровождается увели­чением токов I₂ и I₁,  что приводит к увеличению падения напряже­ния в обмотках трансформатора. Поэтому с увеличением нагрузки

вторичное напряжение изменяет­ся. В зависимости от характера нагрузки трансформатора изме­нение вторичного напряжения может быть различным. Если принять напряжение U₁ неиз­менным, то зависимость вторич­ного напряжения U₂ от вели­чины нагрузки I₂, т. е.

называется внешней харак­теристикой трансформатора.

Внешняя характеристика для случая с активно-индуктивной нагрузкой дана на рис.  196.

При испытаниях трансформаторов проводят опыты холостого хода и короткого замыкания. На рис. 197 дана схема опыта холо­стого хода. В этом случае вольтметры показывают напряжения
первичной и вторичной обмотки U₁ и U₂. Амперметр, включенный в цепь первичной обмотки, измеряет ток холостого хода — I₀.

Ваттметр измеряет мощность потерь холостого хода — Р₀. По данным  опыта  холостого хода определяют коэффициент трансформации k, коэффициент мощности cos φ₀ и другие данные.

Мощность, подводимая к транс­форматору при холостом ходе, идет на покрытие потерь холостого хода. Так как ток холостого хода I₀ мал, то потерями мощности на нагрев пер­вичной обмотки, равными I¹₀ r₁, можно

пренебречь и считать, что мощность, потребляемая трансформато­ром при холостом ходе, идет на покрытие потерь в стали сердеч­ника (потери на гистерезис и вихревые токи).

Если подключить первичную обмотку трансформатора к напря­жению сети, а зажимы его вторичной обмотки замкнуть накоротко, то это приведет к опасному явлению короткого замыкания трансфор­матора. Токи короткого замыкания выделяют большое количество тепла в обмотках, что может привести к повреждению изоляции обмоток, Механические усилия, возникающие в обмотках трансформатора при коротких замыканиях, могут иногда привести к разрушению обмоток.

Если же зажимы вторичной обмотки трансформатора замкнуть накоротко, а первичную обмотку подключить к пониженному напряжению, чтобы ток короткого замыкания I_2К был бы равен номинальному току I_2Н, то при этом с трансформатором ничего опасного не произойдет. Этот опыт называется опытом короткого замыкания. Напряжение, под которое включается первичная об­мотка трансформатора при опыте короткого замыкания, составляет несколько процентов от номинального напряжения этой обмотки и называется напряжением короткого замыкания;   обозначается   U_K.

Силовые трансформаторы, изготовляемые в СССР, имеют напря­жение короткого замыкания, равное 5—10%.

На рис. 198 дана схема опыта короткого замыкания. Вольтметр, включенный в цепь первичной обмотки, показывает напряжение короткого   замыкания   U_K.   Амперметры   измеряют   номинальные

токи первичной и вторичной обмоток I_1н и  I_2н. Ваттметр измеряет мощность потерь  при коротком замыкании Рк.

Выше было сказано, что магнит­ный поток трансформатора пропор­ционален величине напряжения пер­вичной обмотки трансформатора.

При опыте короткого замыкания магнитный поток в сердечнике мал, так как напряжение короткого замы-

кания во много раз меньше номинального напряжения. Поэтому потерями в стали в этом случае можно пренебречь и считать, что мощность при этом опыте идет на покрытие потерь в обмотках трансформатора (I¹₂ r₂₁ + I12r₂).

По данным опыта короткого замыкания определяют коэффи­циент мощности при коротком замыкании

cos φ_K, активные и реак­тивные сопротивления обмоток — r₁, x₁, r¹₂ и х¹₂.

В трансформаторе имеют место потери. Они слагаются из потерь в обмотках и потерь в стали сердечника.

Потери в обмотках трансформатора называются также электри­ческими потерями Рэ. Они пропорциональны квадрату тока. Элек­трические потери определяют по показаниям ваттметра из опыта  короткого замыкания. Потери в стали, называемые также магнит­ными потерями Рм, зависят от частоты сети и величины магнитной индукции. Магнитные потери определяют по показаниям ваттметра из опыта холостого хода трансформатора.

Общие потери ∆Р равны сумме электрических Рэ и магнитных Pм потерь:

Коэффициентом полезного действия т р а н ­сформатора   называется отношение активной мощности вторичной обмотки Р2  к активной мощности первичной обмотки Р₁:

К. п. д.  трансформатора  высок  и  может достигать  98—99%.