Опыт короткого замыкания

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_К.З. был бы равен номинальному току I_ном, 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 _К.З.

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

На рис. 2 дана схема опыта короткого замыкания. Вольтметр, включенный в цепь первичной обмотки, показывает напряжение короткого замыкания U_КЗ. Амперметры измеряют номинальные токи первичной и вторичной обмоток I_1nom и I_2nom. Ваттметр измеряет мощность потерь при коротком замыкании Р_КЗ.

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 замыкания 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.

По данным опыта короткого замыкания определяют коэффициент мощности при коротком замыкании cos φ, активные и реактивные сопротивления обмоток.

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

Общие потери Δ Р равны сумме электрических Рэ и магнитных Рм потерь: Δ Р =Рэ+ Рм

Коэффициентом полезного действия трансформатора (η) называется отношение активной мощности вторичной обмотки Р₂ к мощности первичной обмотки Р_1. К.п.д. трансформаторов высок и может достигать 98-99%