§ 85. Опыт холостого хода и короткого замыкания

Для испытания трансформатора основными являются опыт холостого хода и опыт короткого замыкания. При опыте холостого хода трансформатора (рис. 106) его вторичная обмотка разомкнута и тока в этой обмотке нет (I₂ = 0), а первичная обмотка включена в сеть источника электрической энергии переменного тока. В таких условиях в первичной обмотке протекает ток холостого хода I₀, который представляет собой малую величину по сравнению с номинальным током трансформатора. В трансформаторах больших мощностей ток холостого хода может достигать значений порядка 5 — 10% от номинального тока. В трансформаторах малых мощностей этот ток достигает значения 25 — 30% номинального тока.

Ток холостого хода I₀ создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Для возбуждения магнитного потока трансформатор потребляет реактивную мощность из сети. Активная мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, расходуется на покрытие потерь мощности в магнитопроводе, вызываемых гистерезисом и вихревыми токами.
Так как реактивная мощность при холостом ходе трансформатора значительно больше активной мощности, то коэффициент мощности (cos φ) его весьма мал и обычно равен 0,2 — 0,3.
По данным опыта холостого хода трансформатора определяется сила тока холостого хода I₀, потери в стали сердечника Р_ст и коэффициент трансформации К.
Сила тока холостого хода I₀ измеряется амперметром, включенным в цепь первичной обмотки трансформатора.
При испытании трехфазного трансформатора определяют фазный ток холостого хода.
Потери в стали сердечника Р_ст измеряются ваттметром, включенным в цепь первичной обмотки трансформатора. Это делается на том основании, что потери в проводниках первичной обмотки вследствие малой силы тока холостого хода незначительны и ими можно пренебречь и считать, что при холостом ходе вся мощность затрачивается только на потери в стали.
Коэффициент трансформации трансформатора определится отношением показаний вольтметров, включенных в цепь первичной и вторичной обмоток.
При холостом ходе трансформатора во вторичной обмотке тока нет, следовательно, нет и падения напряжения в этой обмотке, и э. д. с. E₂, индуктируемая во вторичной обмотке, равна напряжению U₂ на зажимах этой же обмотки, т. е. E₂ = U₂₀.

Напряжение, приложенное к зажимам первичной обмотки трансформатора U₁ практически уравновешивается э. д. с. E₁, индуктируемой в этой обмотке магнитным потоком, и можно считать, что по абсолютной величине это напряжение равно э. д. с.:

U₁ = E₁.

Следовательно, коэффициент трансформации

При опыте короткого замыкания (рис. 107) вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, т. е. напряжение на заяшмах вторичной обмотки равно нулю. Первичная обмотка включается в сеть с таким пониженным напряжением, при котором токи в обмотках номинальные. Такое пониженное напряжение называется напряжением короткого замыкания. Это напряжение обычно составляет 5 — 10% от номинального значения.

По данным опыта короткого замыкания определяется напряжение короткого замыкания, потери на нагревание обмоток трансформатора при номинальной нагрузке и активное, реактивное и полное сопротивления трансформатора при коротком замыкании.