Навантажувальна здатність трансформатора Номінальні параметри трансформатора

Робота трансформатора супроводжується втратами енергії, що виділяється у вигляді тепла в обмотках і магнітопроводі. Втрати потужності в обмотках Р_е (електричні втрати або втрати в міді) пропорційні квадрату струму. Для трифазного трансформатора:

Р_е = 3(І₁²R₁ + I₂²R₂) = 3(I₁²R₁ + I₂²R₂)  3I₁²R_к.

Ці втрати залежать від величини навантаження трансформатора.

Втрати потужності в сталі магнітопроводу Р_м (магнітні втрати) пропорційні квадрату магнітного потоку і, отже, квадрату напруги U₁, оскільки U₁ E₁ = 4,44fw₁Ф_m.

Змінний магнітний потік Ф індукує в сталевому осерді вихрові струми (струми Фуко), що замикаються в площині, перпендикулярній до осі потоку. Ці струми викликають нагрів сталі і призводять до втрат потужності. Крім того виникають втрати, що обумовлені явищем гістерезису при періодичному перемагнічуванні сталі. Сумарні втрати називають магнітними втратами або втратами в сталі. Величина цих втрат визначається за емпіричною формулою Р_м = [_вf2B_m2 + _гfB_m2]G, де f – частота перемагнічування, _в, _г – емпіричні коефіцієнти; B_m – максимальна магнітна індукція; G – вага магнітопроводу.

Загальні втрати із збільшенням навантаження збільшуються, а відповідно збільшується температура нагріву трансформатора і може досягти найбільшого допустимого значення. Величина цих втрат визначається максимально допустимим довготривалим навантаженням трансформатора, тобто його номінальною потужністю .

Номінальні U_1н, U_2н, І_1н, І_2н вказуються в паспорті на спеціальному щитку трансформатора. Номінальна потужність трансформатора вказується в кіловольт–амперах [кВА].

Дослід короткого замикання

Треба розрізняти поняття «дослід короткого замикання», який проводиться при зниженій напрузі і номінальних струмах в обмотках, і аварійний «режим короткого замикання».

Електричні втрати (втрати в міді) в трансформаторі, що відповідають його номінальному струму, визначаються з досліду короткого замикання (а).

Вторинна обмотка трансформатора замикається на коротко, а до первинної підводиться така напругаU_к, при якій струми в обмотках рівні номінальним значенням. Величина U_к називається напругою короткого замикання і у стандартних силових трансформаторів складає 5,5 % від номінальної напруги.

Потужність Р_к, яку в цьому досліді показують ватметри, що включені в коло первинної обмотки, рівна електричним втратам при номінальному навантаженому режимі трансформатора

Р_к = Р_е.н = 3 І_1н²R_к

Магнітні втрати в цьому досліді дуже малі (з огляду того, що підведена напруга мала) і ними можна нехтувати.

Виходячи з даних досліду короткого замикання (U_к, І_1н, Р_к) і користуючись схемою заміщення для цього досліду (б), визначаються опори трансформатора:

Дослід холостого ходу

Магнітні втрати (втрати в сталі) в трансформаторі, що обумовлені гістерезисом і вихровими струмами в магнітопроводі, визначають при досліді холостого ходу.

Оскільки магнітний потік трансформатораФ при всіх навантаженнях і холостому ході залишається практично постійним, то втрати Р_м не залежать від навантаження. Потужність Р₀, що споживається трансформатором при холостому ході, дорівнює магнітним втратам

Р_м = Р₀.

Це можна прийняти на тій підставі, що втрати в первинній обмотці при холостому ході І₀²R₁ незначні, оскільки струм холостого ходу малий (І₀ = 0,025  0,1І_н), а втрати у вторинній обмотці відсутні.