Режими роботи силового трансформатора

Трансформатор, який експлуатується, може знаходитись у вимкненому стані (первинна і вторинна обмотки вимкнуті від мережі та споживача), в режимах холостого ходу (споживачі відключені), короткого замикання і навантаження.

Холостим ходом називають режим роботи трансформатора при розімкнутій вторинній обмотці (опір навантаження дорівнює нескінченості). Корисна потужність при роботі трансформатора в цьому режимі дорівнює нулю.

Струм в цьому режимі називається струмом холостого ходу І_о. Цей струм складається з реактивної складової І_ор, що називається намагнічуючим струмом і активної складової І_оа та визначається з виразу:

, А

Активна складова струму І_оа набагато менша від реактивної складової І_ор. Реактивна складова І_ор створює основний магнітний потік Ф, перебуває у фазі з ним і визначає реактивну по­тужність. Ця складова має чисто індуктивний характер. Активна складова І_оа визначається величиною активної потужності Р_о, що споживається ненавантаженим трансформатором:

,

де U₁ – напруга первинної обмотки, В;

Р_о - потужність на вході трансформатора в режимі холостого ходу, Вт.

Більша частина активної потужності Р_о витрачається на покриття витрат у сталі магнітопроводу Р_с при перемагнічуванні та на вихрові струми. Менша частина йде на електричні втрати в міді однієї лиш первинної обмотки Р_м = І²_оа R_м. Проте через невелику величину струму І_оа, який звичайно не перевищує 2…10% від номінального Ін, електричними втратами І²_оа R_м можна знехтувати і вважати, що вся потужність холостого ходу являє собою потужність магніт­них втрат в сталі магнітопроводу: Р_о = Р_с.

З досліду холостого ходу по розміру потужності визначається стан магнітопроводу (якість ізоляції листів сталі, їх шихтовка, складання та опресування).

Розрахунок струму холостого ходу по паспортних даних трансформатора виконується за виразом:

І_о = і_о (%) І_н /100,

де і_о – паспортне значення струму холостого ходу трансформатора, %;

І_н – номінальний струм первинної обмотки, А.

 

Режим короткого замикання

Режимом короткого замикання називають такий режим роботи трансформатора, при якому до первинної обмотки підводиться певна напруга, а вторинна обмотка замкнена накоротко. Розрізняють два режими короткого замикання: аварійний і штучний (дослідний).

Аварійне коротке замикання проходить, як правило, в експлуатаційних умовах у трансформаторі, що підключений до номінальної первинної напруги. В обмотках трансформатора проходять струми, які в багато разів (в 7-20 раз) перевищують номінальний і можуть пошкодити трансформатор.

Випробувальний режим короткого замикання створюють штучно і проводять при пониженій первинній напрузі, значення якої підбирається таким, щоб по обмотках трансформатора, протікали номінальні струми. Цю напругу називають напругою короткого замикання U_к, виражають у відносних одиницях (), або в процентах від номінальної напруги (), і вказують у паспорті на (щитку) трансформатора. У трансформаторах потужністю 100 кВА і менше U_к = 4,4…5,5%. Через це таку ж малу величину створює і магнітний потік (1.1). В цьому випадку величиною магнітних втрат, викликаних цим потоком ножна знехтувати і вважати, що потужність втрат у випробувальному режимі короткого замикання повністю йде на покриття електричних втрат у міді первинної Р_м1 і вторинної Р_м2 обмотках трансформатора:

Р_к = Р_м1 + Р_м2.

Відхилення величини Р_к (U_к %) від паспортного значення вказує на належність несправностей в електричних колах обмоток трансформатора (обриви фазних обмоток, якість пайки, порушення перехідних контактів та ін.)