Метод холостого хода и короткого замыкания

На практике получили распространение два метода, с помощью которых удается устранить эти трудности и получить удобные расчетные формулы метод двух толщин и метод холостого хода и короткого замыкания.  [c.139]

Метод холостого хода и короткого замыкания. Классический метод холостого хода и короткого замыкания, относящийся к числу косвенных методов, позволяет определять собственное затухание четырёхполюсника и его фазовую постоянную по измеренным величинам входных сопротивлений х к. з  [c.953]

В качестве примера укажем на часто применяемые методы разде>-ления какой-либо динамической системы с многими степенями свободы на подсистемы с одной степенью свободы или разделения линейной и нелинейной частей системы Модель анализируется и корректируется пи частям, которые можно анализировать в от.дельности, например, вводя возмущения, производя линеаризацию, ставя опыты с закреплением или освобождением определенных точек системы, опыты холостого хода и короткого замыкания и т.

д.  [c.17]

Методы определения основных пара-метров преобразователей. Методы измерения параметров преобразователей, наиболее полно характеризующие их свойства, изложены в ГОСТ 23702—79. Характерной особенностью этих методов- является то, что в качестве электрических импульсов возбуждения используются стандартные формы сигналов (радиоимпульс с прямоугольной огибающей, короткий видеоимпульс— импульс Дирака, непрерывный синусоидальный сигнал). Электрическую нагрузку преобразователя в режиме приема выбирают из условий обеспечения режима холостого хода или короткого замыкания. Выполнение этих измерений с помощью специальных средств осуществляется в основном на предприятиях, разрабатывающих преобразователи, и метрологических центрах.  

[c.221]

Для тяговых генераторов переменного тока программа приемосдаточных испытаний состоит из измерения сопротивления обмоток постоянному току, испытания на нагревание в течение 1 ч (допускается проводить эти испытания методом короткого замыкания), снятие характеристики холостого хода и испытание на повышенную частоту вращения, измерение сопротивления изоляции обмоток, испытание электрической прочности межвитковой изоляции между обмотками и изоляции обмоток относительно корпуса, определение биения контактных колец и измерение уровня вибрации.

 [c.106]

Удобно замкнуть волновод, т.е. сделать 2н = 0. Если короткозамыкатель находится непосредственно за образцом, то метод измерения называется методом короткого замыкания (к.з.), если короткозамыкатель удален от образца на расстояние, равное Я.в / 4 и, таким образом, входное сопротивление отрезка волновода, расположенного за образцом, теоретически равно бесконечности, то методом холостого хода (х.х.) (рис. 3.9, г, д).   [c.70]

Метод двух режимов (короткого замыкания и холостого хода). Данный метод основан на определении режима в резонаторе при двух положениях образца когда сопротивление нагрузки равно нулю (короткое замыкание) и когда оно равно бесконечности (холостой ход). Произведя необходимые измерения при резонансе без образца, помещают образец на поршень и находят при резонансе с образцом резонансную длину и добротность резонатора. Это соответствует условиям метода двух толщин и поэтому (рис. 5-14, е)  [c.141]

Нахождение распределения токов в сложных цепях переменного тока символическим методом. Законы Ома и Кирхгофа для цепей переменного тока в символической форме составляются так же, как и для цепей постоянного тока. Поэтому для нахождения распределения токов в сложных цепях переменного тока могут быть применены те же методы и способы, которыми пользуются в цепях постоянного тока, т. е. уравнения Кирхгофа, метод суперпозиции, метод холостого хода и короткого замыкания, метод трансфигурацпи, изложенные ранее.  

[c.504]

Наиболее распространёнными методами определения к.п.д. являются метод холостого хода и короткого замыкания. При холостом ходе вся потребляемая трансформатором мощность расходуется на потери гистеризиса и токи Фуко, которые при всех условиях нагрузки остаются постоянными. Потери на нагревание обмоток при холостом ходе очень малы, и ими пренебрегают. Опыт короткого замыкания представляет такой режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка замыкается накоротко, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение, при котором в обмотках трансформатора протекает номинальный ток.

Напряжение короткого замыкания обычно даётся на щитке трансформатора и составляет от 5 до 7% от номинального напряжения.  [c.308]

Далее вместо АР с произвольной формой раскрыва рассматривается АР прямоугольной формы, у которой излучатели вне раскрыва считаются нагруженными на согласованные или любые другие заданные нагрузки ( короткое замыкание , холостой ход и т. д.). Такая решетка может быть проанализирована рассмотренным методом эвристического квазиобращения. Структурная схема алгоритма анализа АФАР методом эвристического квазиобращения приведена на рис. 3.4.  

[c.95]

Если сопротивление изоляции обмоток ниже норм, то необходимо произвести сушку обмоток статрра и ротора. Сушку производят как в неподвижно.м состоянии (методом нагревания потерями в активной стали статора), так и при работе на холостом ходу (методом симметричного трехфазного короткого замыкания).  [c.346]

---

Руководство по эксплуатации ОЛС(П)-СВЭЛ.

Тех.документация Группа СВЭЛ.

3 Описание и работа трансформаторов 

3.1 Назначение трансформаторов

Трансформаторы служат для питания цепей собственных пунктов секционирования и автоматического включения резерва (АВР). 
Трансформаторы изготавливаются на напряжение 6 – 10 кВ и предназначены для установки в комплектные распределительные устройства (КРУ) внутренней установки или другие закрытые распределительные устройства (ЗРУ). 
Трансформаторы имеют климатическое исполнение «УХЛ» категории размещения 2 по ГОСТ 15150 и предназначены для эксплуатации в следующих условиях: 

• высота установки над уровнем моря — не более 1000 м; 
• верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха, с учетом перегрева воздуха внутри КРУ при нагрузке трансформаторов предельной мощностью, 55 С;
• нижнее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации – минус 60 С;
• относительная влажность воздуха не более 100 % при 25 С;
• давление воздуха – согласно ГОСТ 15543. 1;
• окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих покрытия, металлы и изоляцию. Атмосфера типа II по ГОСТ 15150;
• отсутствие непосредственного воздействия солнечной радиации;
• рабочее положение трансформаторов в пространстве — любое;

Трансформаторы предназначены для эксплуатации в электроустановках, подвергающихся воздействию грозовых перенапряжений при обычных мерах грозозащиты, и имеют нормальную изоляцию уровня «б» по ГОСТ 1516.3, литую, класса нагревостойкости «В» по ГОСТ 8865 и класса воспламеняемости FH (ПГ) 1 по ГОСТ 28779; 
Трансформаторы соответствуют группе условий эксплуатации М6 по ГОСТ 17516.1; 
Трансформаторы сейсмостойки при воздействии землетрясений интенсивностью 9 баллов по MSK-64 при уровне установки над нулевой отметкой до 70 м. 

3.2 Технические характеристики

Основные технические характеристики трансформаторов приведены в таблице 1.  

Таблица 1 — Основные технические характеристики трансформаторов ОЛС(П)
Наименование параметра	Значения исполнений
	ОЛ-СВЭЛ-0,63/6	ОЛ-СВЭЛ-1,25/6	ОЛ-СВЭЛ-0,63/10	ОЛ-СВЭЛ-1,25/10
Класс напряжения, кВ	6		10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	7,2		12
Номинальное напряжение первичной обмотки, в	6300, 6600		10500, 11000
Номинальное напряжение основной вторичной обмотки, В
х — а1 х — а2 х — а 3 х — a4	100 209 220 231
Номинальная мощность, В·А	630	1250	630	1250
Предельная мощность на ответвлении 230 В (х — а3) в течение 10 мин, В·А	2000
Ток холостого хода,% не более	30
Потери холостого хода, Вт, не более	50
Напряжение короткого замыкания, %	4,5
Потери короткого замыкания, Вт, не более	55
Схема и группа соединения обмоток	1/1-0
Номинальная частота, Гц	50

3.

3 Устройство

Трансформаторы являются однофазными двухобмоточными с незаземляемыми выводами высоковольтной обмотки. 
Магнитопровод стержневого типа, намотан из электротехнической стали, разрезной. Обмотки расположены на магнитопроводе концентрически. 
Первичная обмотка защищена экраном, повышающим электрическую прочность трансформаторов при воздействии грозовых импульсов напряжения. 
Обмотки с магнитопроводом залиты изоляционным компаундом, создающим монолитный блок, который обеспечивает электрическую прочность изоляции и защиту обмоток от проникновения влаги и механических повреждений. 
В центре верхней части трансформаторов расположены высоковольтные выводы «А» и «Х» первичной обмотки. 
Выводы вторичной обмотки расположены на клеммнике в передней торцевой части внизу, а вывод заземления «⏚» – с задней торцевой части.  
На опорной поверхности трансформаторов расположены четыре втулки с резьбой М10, предназначенные для крепления трансформаторов к плите или на месте установки.  
Габаритные, установочные, присоединительные размеры, масса и принципиальная электрическая схема трансформаторов приведены в приложении А. 

3.4 Маркировка

Маркировка выводов первичной и вторичной, а также знака заземления трансформаторов расположена на литом блоке и выполнена при заливке трансформаторов. 
Выводы имеют следующую маркировку: 

• высоковольтные выводы первичной обмотки — «А» и «Х»;
• выводы вторичной обмотки — «а₁», «а₂», «а₃», «а₄», «х»;
• вывод заземления — «⏚» (с тыльной стороны трансформатора). 

На трансформаторах имеется табличка технических данных с указанием основных технических характеристик. 

Измерение холостого хода трансформаторов: параметры, периодичность, схемы

Что такое холостой ход (ХХ) трансформатора?

Величина потерь силового трансформатора состоит из так называемых потерь в меди и потерь в стали. Первые связаны с протеканием тока нагрузки через проводники обмоток, имеющие определенное электрическое сопротивление. Потери же в стали обусловлены вихревыми токами, токами намагничивания, возникающими в магнитопроводе.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

При проведении опыта холостого хода на одну обмотку подключается напряжение, другая остается разомкнутой. Мощность, потребляемая при этом трансформатором из сети, тратится в большей степени на намагничивание стали магнитопровода, в меньшей – на нагрев проводников обмотки, чем можно пренебречь.

Поэтому этот опыт позволяет измерить мощность потерь в стали, называемыми потерями холостого хода.

Дополнительно, подключив вольтметр к оставшейся разомкнутой обмотке, можно измерить на ней напряжение, и по показаниям двух вольтметров рассчитать коэффициент трансформации. Но это измерение к самому опыту холостого хода не относится.

Опыт холостого хода при вводе в эксплуатацию подвергаются

• Все сухие трансформаторы, а также имеющие в качестве изолирующей и охлаждающей среды жидкий негорючий диэлектрик.
• Маслонаполненные трансформаторы, мощность которых более 1600 кВА.
• Трансформаторы собственных нужд электростанций, вне зависимости от их мощности.

В эксплуатации такие измерения проводятся только для трансформаторов с мощностью 1000 кВА и более, и только после капитального ремонта, связанного со сменой обмоток или ремонтом магнитопровода.

По сетевым правилам возможно проведение измерений по распоряжению технического руководителя предприятия после того, как хроматографический анализ газов, растворенных в масле, дал настораживающие результаты. Но это касается только силовых трансформаторов с обмотками на напряжение 110 кВ и выше.

Порядок и схема измерения

Перед проведением опыта проводят процесс размагничивания магнитопровода испытуемого трансформатора. Для этого используется постоянный ток, пропускаемый через одну из обмоток стороны низкого напряжения. Подключение тока производится многократно, каждое последующее подключение происходит с изменением полярности и уменьшением величины.

Начальное значение не должно быть меньше двойного значения ожидаемого тока холостого хода. При каждом последующем включении величина уменьшается на 30-40 %. Процесс заканчивается при токе, меньшим значения тока холостого хода.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Для проведения непосредственно опыта холостого хода на вторичную обмотку трансформатора подается номинальное напряжение, с отклонением от нормы ±5%. Вывод нейтрали, если он есть, при этом не используется. Напряжение при этом – строго синусоидальное, с номинальной частотой сети.

Для проведения измерений потребуется три лабораторных прибора, с классом точности не менее 0,5. Это амперметры, вольтметры и ваттметры. амперметры подключаются в каждую фазу последовательно. вольтметры включаются на линейное напряжение всех трех фаз. Токовые обмотки ваттметров подключаются последовательно с амперметрами.

Обмотки напряжения ваттметров подключаются согласно приведенным схемам. Подается напряжение, с приборов снимаются показания.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Строго говоря, измерение производится по тем же схемам, которые использовались на заводе изготовителе для проведения опыта. Ведь полученные данные нужно будет сравнить с заводскими. Но, если источник трехфазного напряжения недоступен, можно выполнить три измерения, подавая напряжение на две фазы обмотки трансформатора, закорачивая третью, остающуюся свободной.

При этом используется только линейное напряжение, так как искажение формы кривой из-за нелинейных нагрузок в сети на него имеет минимальное влияние. По этим же схемам проводится опыт холостого хода при пониженном (малом) напряжении.

Анализ результатов измерения холостого хода

При приемосдаточных испытаниях и капитальном ремонте полученные данные сравниваются с протоколом о соответствующих испытаниях, проведенных на заводе после изготовления трансформатора. Расхождение более 5 % не допускается.

Для однофазных трансформаторов в этих же случаях мощность потерь не должна отличаться от исходной величины более, чем на 10%.

В эксплуатации измеряется только ток холостого хода на основании опыта с номинальным напряжением или мощность потерь при пониженном. ПТЭЭП при этом не нормирует отклонения от нормы.

Однако, при подозрении на повреждение в трансформаторе метод измерения потерь с использованием трех последовательно проведенных опытов дает очень ценный результат. Поскольку обмотки фаз трансформатора находятся в неравных условиях, то можно не только вычислить, есть ли там дефект, но и определить дефектную фазу.

Путь магнитного потока при возбуждении выводов АВ и ВС одинаков. Поэтому и мощности потерь для опытов на этих фазах не будут отличаться. При возбуждении фаз АС путь, пройденный магнитным потоком, длиннее, поэтому мощность потерь будет на 25-50% превышать предыдущие. Сравнивая эти показатели, можно выявить, на какой фазе есть дефект.

Универсальная трехфазная ЭТЛ «Astra-3» Megger

Наименование параметра	Значение
Испытания и поиск дефектов кабелей
Высоковольтные испытания
Номинальное напряжение постоянного тока, кВ	0 …70
Номинальное напряжение тока промышленной частоты, кВ	0…105
Номинально допустимый ток при U ном., мА	50
Ток короткого замыкания. мА	100
Мощность на выходе, кВА	5
Контроль сопротивления изоляции
Измерительное напряжение, В	500,1000,2500
Диапазон измерений, ГОм	0,0001. .125
Прожигание кабелей
Ступень 1, напряжение переменного тока Uмакс., В/ток Iмакс, А	60/110
Ступень 2, напряжение переменного тока Uмакс.. В/ток Iмакс. А	220/30
Ступень 3, напряжение постоянного тока Uмаке., кВ/ток Iмакс, А	1,5/6
Ступень 4, напряжение постоянного тока Uмакс., кВ/ток Iмакс, А	4/1,5
Ступень 5, напряжение постоянного тока Uмакс., кВ/ток  Iмакс, А	8/0,8
Ступень 6, напряжение постоянного тока Uмакс. , кВ/ток Iмакс, А	14/0,5
Мощность на выходе, кВА	7
Определение расстояния до места повреждения кабеля методом рефлектометрии
Диапазон измерения, м	0…20 000
Длительность импульса при V/2=80 м/нс, мкс	0,07. .4
Амплитуда импульса, переключаемая, В	6/14
Скорость прохождения сигнала V/2, регулируемая, м/мкс	50…150
Разрешение по горизонтали при максимальном растяжении
эхограммы или минимальном диапазоне измерения, мм	350
Определение расстояния до места заплывающих повреждений
Время стабилизации электрической дуги, мс		20
Максимальное напряжение внутр. / внешнего импульсного		2/32
источника, кВ
Определение расстояния до места повреждения кабеля акустическим методом
Напряжение импульса. кВ:		0…8; 0…16; 0…32
Мощность импульса максимальная. Вт/ с		1750 (опц 3500)
Последовательность импульсов, с		1,5 — 3-6
Потребляемая мощность, кВА		1.2
Определение расстояния до места повреждения кабеля индуктивным методом
Выходная частота, Гц		491 — 982 — 8440
Выходная мощность, Вт		200
Согласование импеданса, автоматическое, Ом		0,5. . .1024
Испытания трансформаторов
Измерение сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции
Измерительное напряжение, В		100, 1000,2500
Диапазон измерений		100 кОм… 10 ТОм
Погрешность измерения сопротивления изоляции		±2% от диапазона измерения
Таймер, мин		0…90
Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток и выводов
Испытательное напряжение, кВ		0. ..12
Испытательный ток (12 кВ), мА		Макс. 87(непрерывно)/ Макс. 167 (кратковр.)
Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь tan δ Емкость, пФ		0.100% (максимальное разрешение 0,01 %) 1…1100 (разрешение в нижнем диапазоне 0,01 пФ)
Измерение омического сопротивления обмоток
Испытательное напряжение DC, В		50
Испытательный ток, А		50
Диапазон измерения сопротивления, Ом		0,0001… 10
Погрешность, %		±0,02
Измерение потерь трансформатора (параметры холостого хода и короткого замыкания)
Диапазон измеряемого напряжения, В		0,001…640
Диапазон измеряемого тока, А		0,0001… 50
Диапазон измеряемой мощности		0,32 мВт…32 кВт
Частота, Гц		40…60
Сбор, архивация и анализ информации
Базовая операционная система		Windows ХР
Базовая СУБД		Excel 97
Интерфейсэ передачи данных		RS 232, USB Flash
Система питания
Напряжение питания, В		220/380

Тест на обрыв и короткое замыкание на трансформаторе

Эти два испытания трансформатора выполняются для определения параметров эквивалентной схемы трансформатора и потерь трансформатора. Испытание на обрыв цепи и испытание на короткое замыкание на трансформаторе очень экономичны и удобны, поскольку они выполняются без фактической загрузки трансформатора.

Испытание на обрыв цепи или без нагрузки на трансформаторе

Испытание на обрыв цепи или испытание без нагрузки на трансформаторе выполняется для определения «потерь без нагрузки (потерь в сердечнике)» и «тока холостого хода I ₀ ».Принципиальная схема для проверки обрыва цепи показана на рисунке ниже.

Обычно обмотка высокого напряжения (ВН) остается разомкнутой, а обмотка низкого напряжения (НН) подключается к обычному источнику питания. Ваттметр (W), амперметр (A) и вольтметр (V) подключаются к обмотке низкого напряжения, как показано на рисунке. Теперь приложенное напряжение медленно увеличивается от нуля до нормального номинального значения на стороне НН с помощью вариакросигнала. Когда приложенное напряжение достигает номинального значения обмотки НН, снимаются показания всех трех приборов.

Показание амперметра дает ток холостого хода I ₀ . Поскольку I ₀ сам по себе очень мал, падениями напряжения из-за этого тока можно пренебречь.

Входная мощность отображается ваттметром (Вт). А поскольку другая сторона трансформатора замкнута, выходная мощность отсутствует. Следовательно, эта входная мощность состоит только из потерь в сердечнике и потерь в меди. Как описано выше, ток холостого хода настолько мал, что этими потерями в меди можно пренебречь. Следовательно, теперь потребляемая мощность почти равна потерям в сердечнике.Таким образом, показания ваттметра показывают потери в сердечнике трансформатора.

Иногда к обмотке ВН подключают вольтметр с высоким сопротивлением. Хотя вольтметр подключен, обмотку ВН можно рассматривать как разомкнутую цепь, так как ток через вольтметр пренебрежимо мал. Это помогает найти коэффициент трансформации напряжения (K).

Две составляющие тока холостого хода можно представить как:

I _μ = I ₀ sinΦ ₀ и I _w = I ₀ cosΦ ₀ .
cosΦ ₀ (коэффициент мощности без нагрузки) = Вт / (В ₁ I ₀ ). … (W = показание ваттметра)

Отсюда параметры шунта эквивалентной схемы трансформатора (X ₀ и R ₀ ) могут быть рассчитаны как

X ₀ = V ₁ / I _μ и R ₀ = V ₁ / I _w .

(Эти значения относятся к низковольтной стороне трансформатора.)
Следовательно, видно, что испытание обрыва цепи дает параметры сердечника трансформатора и шунта эквивалентной схемы.

Тест на короткое замыкание или полное сопротивление трансформатора

Схема подключения для испытания на короткое замыкание или импеданса трансформатора показана на рисунке ниже. Сторона низкого напряжения трансформатора замкнута накоротко, а ваттметр (W), вольтмер (V) и амперметр (A) подключены к стороне высокого напряжения трансформатора. Напряжение подается на сторону ВН и увеличивается от нуля до тех пор, пока показание амперметра не станет равным номинальному току. Все показания снимаются при этом номинальном токе.

Показание амперметра дает первичный эквивалент тока полной нагрузки (I _sc ).

Напряжение, приложенное для тока полной нагрузки, очень мало по сравнению с номинальным напряжением. Следовательно, потерями в сердечнике из-за небольшого приложенного напряжения можно пренебречь. Таким образом, показания ваттметра можно принять за потери в меди в трансформаторе.

Следовательно, W = I _sc ² R _eq ……. (где R _eq — эквивалентное сопротивление трансформатора)
Z _экв = V _sc / I _sc .

Следовательно, эквивалентное реактивное сопротивление трансформатора можно рассчитать по формуле Z _экв ² = R _экв ² + X _экв ² .

Эти значения относятся к стороне ВН трансформатора.
Следовательно, видно, что испытание на короткое замыкание дает потери в меди трансформатора, а также приблизительное эквивалентное сопротивление и реактивное сопротивление трансформатора.

Почему трансформаторы указаны в кВА?

Из приведенных выше испытаний трансформатора видно, что потери в Cu в трансформаторе зависят от тока, а потери в стали зависят от напряжения.Таким образом, общие потери в трансформаторе зависят от вольт-ампера (ВА). Он не зависит от фазового угла между напряжением и током, т.е. потери в трансформаторе не зависят от коэффициента мощности нагрузки. Это причина , по которой трансформаторы рассчитаны на кВА.

Испытания электрических трансформаторов на обрыв и короткое замыкание — Электротехника 123

Существует множество различных испытаний трансформаторов в зависимости от использования, типа и размера, но наиболее распространенными испытаниями являются:

1. Испытание на короткое замыкание
2. Испытание на обрыв цепи

Давайте сначала поймем, что означает короткое замыкание и обрыв в электрических трансформаторах:

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание — это электрическая цепь, которая позволяет току проходить по непредусмотренному пути, часто где практически отсутствует (или очень низкое) электрическое сопротивление. В анализ цепей короткое замыкание — это соединение между двумя узлами, которое заставляет их находиться под одинаковым напряжением. В идеальном коротком замыкании это означает отсутствие сопротивления и падения напряжения на коротком замыкании. В реальных схемах результатом является соединение почти без сопротивления. В таком случае протекающий ток ограничивается остальной частью схемы.

Что такое обрыв цепи?

Электрическая цепь является «разомкнутой», если в ней отсутствует полный путь между клеммами источника питания; другими словами, если в настоящее время не существует истинной «цепи», мы можем сказать, что цепь разомкнута, когда выключатель питания выключен.Электрическая противоположность короткого замыкания — это « разомкнутая цепь », которая представляет собой бесконечное сопротивление между двумя узлами. Испытание на обрыв цепи или «испытание без нагрузки» — это один из методов, используемых в электротехнике для определения полного сопротивления холостого хода в ветви возбуждения трансформатора.

Провалы в испытании на обрыв и короткое замыкание

При испытании на обрыв цепи или без нагрузки на трансформатор нет нагрузки, в то время как при испытании на короткое замыкание применяется только частичная нагрузка, поэтому мы можем видеть, что в обоих испытаниях действительны условия нагружения отсутствуют, что свидетельствует о неточности результатов.При испытании на обрыв и короткое замыкание потери в стали и потери в меди определяются отдельно, но при фактическом использовании обе потери происходят одновременно. Повышение температуры в трансформаторе происходит из-за общих потерь, которые происходят одновременно во время фактического использования, это не может быть определено с помощью испытаний на обрыв цепи и короткого замыкания .

Краткое описание электрических трансформаторов

Электрический трансформатор — это статическое электрическое устройство, которое передает энергию за счет индуктивной связи между цепями обмоток. Переменный ток в первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора и, следовательно, переменный магнитный поток через вторичную обмотку. Этот изменяющийся магнитный поток индуцирует изменяющуюся электродвижущую силу (ЭДС) или напряжение во вторичной обмотке. В электротехнике два проводника называются взаимно индуктивно связанными или магнитно связанными, если они сконфигурированы так, что изменение тока, протекающего по одному проводу, индуцирует напряжение на концах другого провода за счет электромагнитной индукции .Величина индуктивной связи между двумя проводниками измеряется их взаимной индуктивностью.

Почему для трансформатора требуется испытание на короткое замыкание и разрыв цепи?

Эти два теста выполняются на трансформаторе для определения:

• Эквивалентная схема трансформатора
• Регулировка напряжения трансформатора
• КПД трансформатора.

Мощность, необходимая для этих испытаний на разрыв цепи и короткого замыкания на трансформаторе, равна потерям мощности в электрических трансформаторах.

Испытание обрыва цепи трансформатора

Метод 1:

Испытание трансформатора без нагрузки:

• Подключите цепь, как показано на рисунке ниже:

• номинальное напряжение и для каждого случая записывать первичный ток и мощность, потребляемую от источника. Также обратите внимание на форму кривой тока на анализаторе мощности.
• Увеличьте подаваемое напряжение на 10% и повторите вышеуказанный шаг.
• Уменьшите выходное напряжение вариатора до нуля и отключите питание.

Метод 2:

Вольтметр, ваттметр и амперметр подключаются к стороне низкого напряжения трансформатора , как показано. Напряжение номинальной частоты подается на эту сторону НН с помощью переменного автотрансформатора с переменным коэффициентом. Сторона ВН трансформатора остается открытой. Теперь с помощью переменного напряжения медленно увеличивайте, пока вольтметр не покажет значение, равное номинальному напряжению на стороне низкого напряжения. После достижения номинального напряжения на стороне НН записываются показания всех трех приборов (показания вольтметра, амперметра и ваттметра).

Показание амперметра дает ток холостого хода Ie. Поскольку ток холостого хода Ie довольно мал по сравнению с номинальным током трансформатора , падение напряжения из-за этого электрического тока можно считать незначительным. Так как показание вольтметра V можно считать равным вторичному наведенному напряжению трансформатора. Входная мощность во время теста отображается показаниями ваттметра. Поскольку трансформатор имеет разомкнутую цепь , выходной сигнал отсутствует, поэтому входная мощность здесь состоит из потерь в сердечнике в трансформаторе и потерь в меди в трансформаторе при отсутствии нагрузки.Ток холостого хода трансформатора довольно мал по сравнению с током полной нагрузки, поэтому потерями в меди из-за небольшого тока холостого хода можно пренебречь. Следовательно, показания ваттметра можно принять равными потерям в сердечнике трансформатора.

Считаем, что показание ваттметра равно Po.

Эти значения относятся к низковольтной стороне трансформатора, поскольку испытание проводится на низковольтной стороне трансформатора. Эти значения можно легко отнести к стороне ВН, умножив эти значения на квадрат коэффициента трансформации.Таким образом, видно, что испытание обрыва цепи трансформатора используется для определения потерь в сердечнике электрических трансформаторов и параметров параллельной ветви эквивалентной схемы трансформатора.

Проверка электрических трансформаторов на короткое замыкание

Метод 1

• Подключите цепь, как показано на рисунке ниже:

• Установите выход автотрансформатора на ноль. Чрезвычайно важно отметить, что на первичную обмотку должно подаваться низкое напряжение.
• Отрегулируйте выход автотрансформатора таким образом, чтобы номинальный ток проходил через обмотки. Запишите приложенное напряжение, ток и входную мощность.
• Уменьшить выходное напряжение автотрансформатора до нуля и отключить питание.

Метод 2

Вольтметр , ваттметр и амперметр подключаются на стороне ВН трансформатора, как показано на рисунке. Напряжение номинальной частоты подается на эту сторону ВН с помощью переменного автотрансформатора с переменным передаточным числом.Сторона низкого напряжения трансформатора замкнута накоротко. Теперь с помощью переменного напряжения медленно увеличивают, пока амперметр не покажет значение, равное номинальному току на стороне ВН. После достижения номинального тока на стороне ВН, все три прибора показания (вольтметр, амперметр и ваттметр) записываются. Показание амперметра дает первичный эквивалент тока полной нагрузки IL. Поскольку напряжение, приложенное к току полной нагрузки при испытании на короткое замыкание на трансформаторе, довольно мало по сравнению с номинальным первичным напряжением трансформатора, потери в сердечнике трансформатора здесь можно считать незначительными.

Допустим, показание вольтметра Vsc. Входная мощность во время теста отображается показаниями ваттметра. Поскольку трансформатор закорочен, выход отсутствует, поэтому входная мощность здесь состоит из потерь в меди в трансформаторе, поскольку приложенное напряжение Vsc является напряжением короткого замыкания в трансформаторе и, следовательно, оно довольно мало по сравнению с номинальным напряжением, поэтому потери в сердечнике из-за малым приложенным напряжением можно пренебречь. Следовательно, показание ваттметра можно принять равным потерям в меди в трансформаторе.

Считаем показание ваттметра Psc.

Эти значения относятся к стороне ВН трансформатора, поскольку испытание проводится на стороне ВН трансформатора. Эти значения можно легко отнести к стороне низкого напряжения, разделив эти значения на квадрат коэффициента трансформации. Таким образом, видно, что испытание на короткое замыкание на трансформаторе используется для определения потерь в меди в трансформаторе при полной нагрузке и параметров примерной схемы замещения трансформатора.

Краткое содержание статьи:

Испытание обрыва цепи на трансформаторе используется для определения потерь в сердечнике трансформатора и параметров параллельной ветви эквивалентной схемы трансформатора.Испытание на короткое замыкание на трансформаторе используется для определения потерь в меди в трансформаторе при полной нагрузке и параметров примерной эквивалентной схемы электрических трансформаторов .

Кредит 1, 2

Простой метод расчета основных токов короткого замыкания

Чтобы глубже изучить простой способ расчета тока короткого замыкания, мы должны сначала разработать нашу базу знаний по основам анализа короткого замыкания.

«Анализ тока короткого замыкания используется для определения величины тока короткого замыкания, который система способна производить, и сравнения величины величины короткого замыкания с номинальной мощностью отключения устройств защиты от сверхтоков (OCPD)».

Мы всегда должны помнить, что номинальный ток отключения не совпадает с номинальным током короткого замыкания (SCCR). Если вы хотите узнать об этом больше, расскажите нам в комментариях, и мы обсудим это в другом блоге.

В предыдущем блоге мы кратко познакомили вас с «Анализ короткого замыкания» . Если вы еще не проверяли его, прочтите этот блог, а затем вернитесь к этому!

Основная электрическая теорема гласит, что ток короткого замыкания на самом деле зависит от двух наиболее важных параметров:

1. Полное сопротивление от источника до точки повреждения
2. Номинальное напряжение системы

С помощью основной формулы мы можем легко рассчитать ток короткого замыкания в месте повреждения, и с помощью этих значений мы можем проанализировать систему и установить защитные устройства и защитить объект от любого серьезного повреждения или повреждения.

I_fault = V / Z

Существует множество методов расчета токов короткого замыкания, однако мы дадим вам основное представление о том, как можно рассчитать токи короткого замыкания в простой распределительной системе переменного тока.

Пожалуйста, рассмотрите однолинейную схему (SLD) с электросетью, трансформатором и устройством защиты от перегрузки по току (OCPD), имеющим определенный номинал прерывания тока короткого замыкания.

Давайте сначала поговорим об источнике питания.Обычно мы рассматриваем источник питания или сеть как бесконечную емкость или «Источник имеет бесконечную шину».

Все, что было сказано, это то, что напряжение источника не имеет внутреннего сопротивления. В результате простой расчет становится очень консервативным. Поскольку предполагается, что источник не имеет собственного импеданса, соответствующий ток короткого замыкания будет наихудшим сценарием.

Теперь следующее, что мы видим на нашей однолинейной схеме, — это трансформатор. Импеданс, определяющий величину тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, состоит из двух отдельных импедансов:

«Собственный импеданс плюс импеданс кабеля, подключенного между электросетью и трансформатором.Собственный импеданс трансформатора — это величина его сопротивления протеканию через него тока короткого замыкания ».

Все трансформаторы имеют импеданс, который обычно выражается в процентах от напряжения. Это процент от нормального номинального первичного напряжения, которое должно быть приложено к трансформатору, чтобы вызвать протекание номинального тока полной нагрузки по короткозамкнутой вторичной обмотке.

Что это значит? а почему важен простой расчет?

Мы только что запустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся поговорить о всевозможных различных исследованиях и комментариях по проектированию энергосистем. Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, это весело, по сути, это видеоблог, и мы надеемся, что вы присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Предположим, что если у нас есть понижающий трансформатор 480 В / 220 В с импедансом 5%, это означает, что 5% 480 В, т.е. 24 В, приложенные к его первичной стороне, вызовут ток номинальной нагрузки во вторичной обмотке. .

Если 5% первичного напряжения вызовут такой ток, то 100% первичного напряжения вызовет 20-кратное (100 деленное на 5) вторичное напряжение полной нагрузки, которое будет протекать через короткое замыкание на его вторичных выводах.

Очевидно, что чем ниже полное сопротивление трансформатора с заданным номиналом кВА, тем большую величину тока короткого замыкания он может выдать.

Теперь, когда мы понимаем основные переменные, которые определяют токи короткого замыкания, давайте сделаем простой расчет для той же однолинейной схемы, которая упоминалась выше.

Предположим, у нас есть простая система распределения, состоящая из следующих компонентов:

• Энергосистема, обеспечивающая питание системы
• Понижающий трансформатор для преобразования уровня напряжения
• Трансформатор тока для понижения уровня тока, который затем подается на реле
• Реле для защиты, которое подает сигнал на автоматический выключатель при любом ненормальном состоянии.Ознакомьтесь с курсом «Основы защиты энергосистемы» , в котором мы кратко обсудили «Типы защитных реле и требования к конструкции».

Считайте, что на главной шине произошло короткое замыкание. Для ясности и упрощения предположим, что сопротивление линии между вторичной обмоткой трансформатора и местом повреждения пренебрежимо мало.

Во время неисправности трансформатор тока определит величину тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора, в результате чего реле максимального тока (OC Relay) немедленно сработает и подаст сигнал на подключенный автоматический выключатель, который сработает. со временем разомкнуть его контакты и уберечь рабочий персонал от травм.Таким образом будет защищена система, подключенная к выходу этой шины.

Итак, для правильной работы всех этих защитных устройств нам необходимо определить 2 вещи.

1. Определить вторичный ток полной нагрузки (Isec)
2. Определите значение тока короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора (Isc)

Для этого мы будем использовать простую формулу. Предположим, сеть имеет номинальную мощность 100 кВА и значение импеданса 2.5%, и мы уже знаем, что 220 вольт доступны на вторичной обмотке трансформатора. Итак,

I_sec = (номинальная мощность источника в кВА) / (напряжение вторичной обмотки трансформатора)

Подставив значения, мы получим;

I_sec = 100000/220

Теперь мы рассчитаем значение тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, это поможет защитному устройству действовать соответствующим образом.

I_sc = ((100%) / ((Импеданс трансформатора (Z%))) * I_sec

Подставив значения, мы получим;

I_sc = (100/2.5) * 454,54

I_sc = 18181,6 А

Ор, 18,18 КА. Это означает, что защитное устройство, которое мы будем использовать, должно иметь мощность короткого замыкания более 20 кА. Это поможет устройству защиты от сверхтоков (OCPD) безопасно прервать это количество тока короткого замыкания.

В этом блоге вы получили общее представление о том, как рассчитать ток короткого замыкания для малой энергосистемы.

В следующем блоге (посвященном короткому замыканию) мы углубимся и объясним каждый аспект расчета токов короткого замыкания в однофазной и трехфазной энергосистеме.

Надеюсь, вам понравится этот блог, и вы также будете рекомендовать его другим. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их в разделе комментариев.

ECE 494 — Лаборатория 3: Испытания на обрыв и короткое замыкание силового трансформатора

Цели

• Для проведения стандартных испытаний на обрыв и короткое замыкание с целью определения параметров схемы замещения трансформатора.
• Оцените регулировку и эффективность трансформатора при заданной нагрузке.
• Проверьте характеристики возбуждения трансформатора.

Оборудование

• Один измеритель качества электроэнергии со склада.
• Два вывода со склада.
• Один инженерный трансформатор McLean EP-Trio с микрофарадным интегратором 0,1 MOHM-1 и два резистора 25 Вт 1 Ом, встроенные сзади.
• 3-фазный переменный ток Variac.
• Один четырехобмоточный однофазный трансформатор. (Модель № T-1000)
• Один осциллограф.

Список литературы

• A. Fitzgerald, C. Kinsley, Jr., S. Umans, Electric Machinery, Ch. 1, 6-е издание, McGraw-Hill Inc., 2005.
  
• P.C SEN, Principles of Electric Machines and Power Electronics , 3rd Edition, John Wiley, 2013

Фон

Силовой трансформатор обычно используется для преобразования мощности на фиксированной частота, от одного напряжения к другому.Если он используется для преобразования мощности из высокого напряжение на низкое, его называют понижающим трансформатором. Эффективность преобразования силового трансформатора чрезвычайно высока, и почти вся входная мощность подается в качестве выходной мощности на вторичной обмотке.

Рассмотрим магнитный сердечник, показанный на рисунке 3.1, несущий первичную и вторичную обмотки. обмотки, имеющие N ₁ и N ₂ витков соответственно. Когда синусоидальный напряжение приложено к первичной обмотке, поток Φ будет существовать в сердечнике, который связывает как первичная, так и вторичная обмотки, индуцирующие среднеквадратичное напряжение

V ₁ = 4.44f N ₁ Φ в первичной обмотке

(3,1)

V ₂ = 4,44fN ₂ Φ во вторичной обмотке

(3,2)

Трансформатор имеет коэффициент трансформации

(3,3)

Предварительная лаборатория

Определите, как подключить счетчики в цепи:

1. Рисунок 3.4 (Тест на обрыв цепи) для измерения напряжения ( ₁ В), тока (I _p ) и мощность ( _Вт Вт) трансформатора.
2. Рисунок 3.5 (Тест на короткое замыкание) для измерения напряжения (V _sc ), тока (I _sc ) и мощности (W _sc ) трансформатора.

Показать соединения для каждой цепи с (a) обычным ваттметром (4 клеммы) (b) измерителем качества электроэнергии (Fluke 43B)

Эквивалентная схема

Трансформатор может быть представлен эквивалентной схемой, показанной на рисунке 3.2. В параметры могут относиться либо к первичной, либо к вторичной стороне.Сериал сопротивления R ₁ и R ₂ представляют потери в меди в сопротивлении двух обмоток. Реактивные сопротивления серии X ₁ и X ₂ — индуктивности рассеяния и учитывать тот факт, что часть потока, установленного одной из обмоток, не полностью соедините другую обмотку. Эти реактивные сопротивления были бы равны нулю, если бы была идеальная связь. между двумя обмотками трансформатора.

Шунтирующее сопротивление _{рэнд на} счетов для потерь в сердечнике (из-за гистерезиса и вихревых токов) трансформатора.Шунт индуктивность X _p является представительным индуктивностей двух обмоток и было бы бесконечным в идеальном трансформаторе, если бы количество витков двух обмоток должно было быть бесконечным.

Знание параметров схемы замещения позволяет рассчитать трансформатор. эффективности и регулирования напряжения без необходимости проведения реальных испытаний под нагрузкой. Но сначала необходимо получить экспериментальные данные, чтобы определить эти параметры.

По завершении первых двух частей этого эксперимента будет подтверждено, что импедансы последовательной ветви эквивалентной схемы трансформатора существенно уменьшаются. меньше, чем полное сопротивление параллельной ветви.Из-за этого большого расхождения в По величине элементов мы можем перерисовать эквивалентную схему, показанную на рисунке 3.2. в то, что показано на рисунке 3.3. Ошибки, внесенные в расчеты с использованием рисунка 3.3. вместо рисунка 3.2 довольно незначительны. Кроме того, большая разница в величины параметров трансформатора позволяют определять элементы в последовательной ветви с использованием одного набора измерений и элементов в параллельной ветви используя другой набор измерений.

Тест на обрыв цепи

Тест на обрыв цепи используется для определения значений шунтирующей ветви эквивалентная схема R _p и X _p . Как видно из рисунка 3.3 что при открытой вторичной обмотке единственная часть эквивалентной схемы На наши измерения влияет параллельная ветвь. Импеданс параллельного ветвь обычно очень высока, но кажется ниже, когда речь идет о стороне низкого напряжения. Таким образом, это испытание проводится на стороне низкого напряжения трансформатора. клеммы 1 — 1 ‘на рисунке 3.3) для увеличения тока, потребляемого параллельным перейти на легко измеримый уровень. Кроме того, номинальное напряжение на низком напряжении сторона ниже и, следовательно, более управляема.

Трансформатор

Т-1000 имеет четыре обмотки. Создайте повышающий трансформатор с соотношением 1: 2, соединение двух первичных обмоток последовательно и двух вторичных обмоток.

Этот трансформатор также будет использоваться в следующей части эксперимента, поэтому оставьте соединения нетронутыми, когда настоящая часть будет завершена.

Этот трансформатор рассчитан на 1,0 кВА. Номинальный ток 1000 ВА / 240 В = 4,16 А на стороне 240 В и 1000 ВА / 120 В = 8,32 А на стороне 120 В.

Инструкции

1. Подключите цепь, как показано на рисунке 3.4. Убедитесь, что сторона низкого напряжения трансформатор соответствует левой стороне схемы подключения. Малая мощность факторный ваттметр.
2. Подключите измеритель качества электроэнергии к левой (первичной) стороне трансформатора.Если используется ваттметр с низким коэффициентом мощности, он также должен быть подключен к первичной обмотке, а цифровой мультиметр должен обеспечивать измерение фазного напряжения (В ₁ ) и первичного тока (I _P )
3. Подключите источник питания от панели стенда к ВХОДУ трехфазного переменного тока и подключите ВЫХОД переменного тока к цепи.
4. Измените входное напряжение, начиная с 0 В с шагом 20 В, до 120 V. При каждом изменении шага записывайте I _p , W ₀ и V ₁ в таблице 3.1.
5. Выключите вариак.

Отчет

1. Полная таблица 3.1
2. Вычислить параметры R _p и X _p при номинальном напряжении с использованием



(3,4)




Таблица 3.1: Данные для проверки обрыва цепи.
В 1 Вольт	I p Ампер	Вт 0 Вт	I c = W 0 / V 1 Ампер	Ампер	cosφ = Вт 0 / В 1 I p
20 40 60 80 100 120




(3.5)

Эти параметры относятся к стороне низкого напряжения.

3. Найдите значение s для R _p и X _p относится к стороне высокого напряжения.
4. Постройте график тока холостого хода I _p , ток намагничивания I _м , потери в сердечнике W ₀ и коэффициент мощности на холостом ходу cos Φ по отношению к приложенному напряжение В ₁ на той же миллиметровой бумаге.

Тест на короткое замыкание

Тест на короткое замыкание используется для определения значений R _с и X _s последовательного ответвления эквивалентной схемы.Эти импедансы обычно очень низкие, но кажутся более высокими по величине, когда они относятся к высокому напряжению. боковая сторона. Следовательно, это испытание выполняется на стороне высокого напряжения трансформатора (клеммы 2 — 2ʹ рис. 3.3), чтобы поддерживать ток, потребляемый этими импедансами, на управляемом уровне.

Таблица 3.2: Данные для испытания на короткое замыкание.
I с Ампер	В с Вольт	Вт с Вт
4.0 3,5 3,0 2,5 2,0 ​​ 1,5 1,0 0,5

Инструкции

1. Используя трансформатор соотношения 2: 1 из предыдущей части, подключите схему, как показано на рисунке. 3.5. Убедитесь, что сторона высокого напряжения трансформатора соответствует левой стороне (первичной) схема подключения. Используйте клеммы напряжения ± и 150 В стандартного ваттметра переменного тока, если он используется.
2. Перед началом эксперимента убедитесь, что вариак повернут вниз до упора. Включите вариак.
3. Медленно поворачивайте вариак, пока не появится ток I _с (см. рисунок 3.5) находится на номинальном значении (около 4 ампер). Записывать I _с , V _с и W _с в таблице 3.2.
4. Повторите предыдущий шаг, уменьшив ток I _с в 0,5 А и запишите все значения в таблицу 3.2.
5. Выключите вариак.

Отчет

1. Постройте график потерь в меди W _с в зависимости от тока Я _с .
2. Вычислить параметр эквивалентной схемы R _с и X _s при номинальном токе обмотки высокого напряжения сначала вычислив

(3,6)

(3,7)


Приведенные выше результаты могут быть использованы для поиска

Эти параметры относятся к стороне высокого напряжения.
3. Рассчитайте значения R _с и X _s относится к стороне низкого напряжения.
4. Теперь, когда у нас есть все параметры эквивалентной схемы трансформатора, вычислите регулирование напряжения при номинальной мощности и запаздывающем коэффициенте мощности 0,8.
5. Рассчитайте КПД на единицу при номинальной мощности и при коэффициенте мощности 0,8.

Характеристики возбуждения

Инструкции

1. Верните трансформатор Т-1000 и возьмите инженерный трансформатор Маклина из шкафа.
2. Подключите цепь, как показано на рисунке 3.6.
3. Подайте 20 вольт (от пика до пика) к первичной обмотке трансформатора.
   Отображение и запись формы волны напряжения и фазового сдвига полярности как первичной, так и вторичной сторон на двухканальном осциллограф.
4. Отображает напряжение на резисторе 1 Ом (которое представляет ток возбуждения первичной обмотки) и напряжение вторичной обмотки на осциллографе и запись их формы волны.Обратите внимание на несинусоидальность формы волны тока возбуждения и фазы сдвиг относительно вторичного напряжения.
5. Отсоедините провода осциллографа вторичной стороны от трансформатора.
6. Используйте USB-кабель с оптической связью для подключения глюкометра к компьютеру. Запустите программное обеспечение Flukeview на компьютере и выполните уверен, что он подключается к вашему счетчику. Если нет, посмотрите диспетчер устройств, чтобы определить порт, к которому он подключен, а затем выберите этот порт для программного обеспечения Flukeview.
7. Измените приложенное напряжение и обратите внимание на изменение несинусоидальности ток возбуждения. При 20 В _СКЗ и при 120 В _СКЗ исследуйте гармоники напряжения и тока. Определите THD и основные числа одной или двух гармоник. Используйте программное обеспечение Fluxview, чтобы записать эту форму волны для своего отчета. Лучше всего записать данные в электронную таблицу Excel, чтобы вы могли манипулировать графиком для лучшего просмотра.
8. Подайте ток возбуждения на канал I осциллографа.Показать напряжение на конденсаторе пассивного интегратора R-C, доступное на задняя часть трансформатора на канале II осциллограф. Цель интегратора — интегрировать напряжение, чтобы получить поток, поскольку e = N (dΦ / dt).
9. Нажмите кнопку X-Y на осциллографе, чтобы увидеть петлю гистерезиса.
10. Увеличьте напряжение, приложенное к первичной обмотке, и запишите изменение формы петля гистерезиса.

Отчет

Показать захваченные формы сигналов и информацию о THD.

Вопросы для обсуждения

1. Рассчитайте значение максимального КПД трансформатора Хэмпдена и определите ток, при котором это происходит.


2. Объясните разницу в содержании гармоник тока при 20 В и 120 В. Почему? отсутствуют ли какие-либо гармоники в осциллограмме тока при напряжении 120 В?


3. Используя лабораторные данные, определите процентную эффективность трансформатора Хэмпдена при половину номинальной мощности и отстающий коэффициент мощности 0,8.

Испытания обрыва и короткого замыкания трансформатора

Мы проводим испытание обрыва цепи и короткого замыкания на однофазном трансформаторе , чтобы определить эффективность и регулировку трансформатора при любых условиях нагрузки и при любом коэффициенте мощности. Испытание на обрыв и короткое замыкание также называется испытанием на разомкнутую цепь и испытанием на короткое замыкание OC test и SC test на трансформаторе . Этот метод определения параметров трансформатора называется методом косвенной нагрузки.

Испытание на разрыв цепи (OC) и короткое замыкание (SC) на трансформаторе

Зачем нужны тесты OC & SC на трансформаторах?

Испытания на обрыв цепи и испытание на короткое замыкание на трансформаторе очень экономичны и удобны, поскольку они выполняются без фактической загрузки трансформатора.потому что они предоставляют необходимую информацию, фактически не загружая трансформатор. Фактически, тестирование очень большого переменного тока Оборудование состоит из двух тестов, аналогичных тесту на разрыв и тесту на короткое замыкание трансформатора .

Испытание однофазных трансформаторов на обрыв цепи или без нагрузки

Принципиальная схема для проверки обрыва цепи показана на рисунке. Вольтметр (V), ваттметр (W) и амперметр (A) подключены к низковольтной стороне трансформатора.Обычно обмотка высокого напряжения (ВН) остается разомкнутой, а обмотка низкого напряжения (НН) подключается к нормальному источнику питания, потому что мы собираемся найти максимальное выходное напряжение трансформатора, которое присутствует на стороне ВН. обмотка разомкнута.

Процедура испытания на разрыв цепи (OC)

1. Включите однофазное питание переменного тока с помощью вариак, увеличивайте напряжение до тех пор, пока вольтметр не достигнет номинального напряжения на стороне низкого напряжения.
2. В момент достижения номинального напряжения НН запишите показания всех трех приборов.(Показания вольтметра, амперметра и ваттметра) записываются.

Показания амперметра показывают ток холостого хода I0. Поскольку ток холостого хода (I0) очень мал, падение напряжения из-за этого тока также не учитывается. Входная мощность, подаваемая на трансформатор, отображается ваттметром (Вт). трансформатора при испытании на обрыв цепи равно нулю, потому что другая сторона трансформатора имеет разомкнутую цепь. Это означает, что входное питание должно просто компенсировать потери в сердечнике и потери в меди. Пренебрегая некоторым падением напряжения из-за небольшого тока холостого хода, ваттметр (Вт) чтение дает потери в сердечнике трансформатора.

Здесь Wo = Pi = потери в железе

Расчеты: Мы знаем, что

Wo = VoIo cos Φ (показание ваттметра)

cos Φo = Wo / (VoIo) = коэффициент мощности без нагрузки

Как только cos Φo известен, мы можем получить

Ic = Io cos Φo

и Im = Io sin Φo

Как только Ic и Im известны, мы можем определить параметры цепи возбуждения как,

Ro = Vo / Ic Ом

Xo = Vo / Im Ом

где,

X0, R0 — эквивалентное реактивное сопротивление возбуждения, сопротивление трансформатора.

Ключевой момент: Мы должны использовать ваттметр с LPF (низким коэффициентом мощности), чтобы получить безошибочные результаты. Потому что cos Φo в приведенном выше случае очень низка. Вышеуказанные значения рассчитываются с использованием стороны низкого напряжения трансформатора в качестве эталона. счетчики подключаются к вторичной обмотке, а первичная обмотка остается открытой, затем от OC Мы получаем Ro ’и Xo’, с помощью которых мы можем получить Ro и Xo, зная коэффициент трансформации K.

Эквивалентная схема, полученная с помощью теста OC, показана ниже.

Отсюда можно сделать вывод, что испытание обрыва цепи на трансформаторе дает потерь в сердечнике трансформатора и параметры шунта эквивалентной схемы.

Тест на короткое замыкание или сопротивление трансформатора

Схема подключения для проверки короткого замыкания на трансформаторе показана на рисунке. Вольтметр (V), ваттметр (W) и амперметр (A) подключаются к высоковольтной стороне трансформатора, как показано на рисунке. Вторичная обмотка закорачивается с помощью толстого медного провода или сплошной перемычки. Поскольку сторона высокого напряжения всегда является стороной низкого напряжения, удобно подключить сторону высокого напряжения к источнику питания и закоротить сторону низкого напряжения.

Процедура испытания на короткое замыкание (OC)

1. Подайте напряжение на сторону ВН.
2. Увеличивайте напряжение от нуля до тех пор, пока показание амперметра не станет равным номинальному току.
3. В момент установления номинального тока высокого напряжения запишите показания всех трех приборов (вольтметр, амперметр и ваттметр).

Теперь ток, протекающий по обмоткам трансформатора, является номинальным. Следовательно, общие потери в меди будут равны потерям в меди при полной нагрузке.Потери в стали не учитываются из-за малой доли подаваемого напряжения. Следовательно, показания ваттметра показывают потери мощности, которые равны потерям в меди при полной нагрузке, поскольку потерями в стали пренебречь.

W _sc = (P _cu ) F.L. = Потери в меди при полной нагрузке

Расчеты: Из показаний испытаний S.C. мы можем записать,

W _sc = V _sc I _sc cos Φ _sc

. ^. . cos Φsc = V _sc I _sc / W _sc = коэффициент мощности короткого замыкания

W _sc = I _sc ² R _1e = потеря меди

.^. . R _1e = W _sc / I _sc ²

в то время как Z _1e = V _sc / I _sc = √ (R _1e ² + X _1e ² )

X _1e = √ (Z _1e ² — R _1e ² )

Таким образом, мы получаем параметры эквивалентной схемы R _1e , X _1e и Z _1e .Зная коэффициент трансформации K, можно также получить параметры эквивалентной схемы, относящиеся к вторичной обмотке.

Расчет КПД трансформатора от O.C. и S.C. Тесты

КПД, η = выходная мощность в кВт / потребляемая мощность в кВт

= выходная мощность в кВт / (выходная мощность в кВт + потери)

= выходная мощность в кВт / (выходная мощность в кВт + потери в меди + потери в сердечнике)

Учтите, что номинальная мощность трансформатора в кВА составляет S, доля нагрузки равна x, а коэффициент мощности нагрузки равен Cos Φ.Тогда

Выходная мощность в кВт = xSCos Φ

Предположим, что потери в меди при полной нагрузке равны Pcu (поскольку x = 1),

Тогда потери в меди при x на единицу нагрузки = x2Pcu

Следовательно, КПД трансформатора

КПД, η = xSCos Φ / (xS Cos Φ + x2 Pxcu + Pxcore)

В приведенном выше уравнении эффективности потери в сердечнике или в стали и потери в меди при полной нагрузке определяются с помощью тестов OC и SC.

Расчет регулирования

Регулировка напряжения в процентах,% R = ((E2 — V2) / V2) × 100

Выражение регулирования напряжения в терминах падений напряжения дается как

% R = ((I1R01 cos Φ +/- I1X01 sin Φ) / V1) × 100

или

% R = ((I2R02 cos Φ +/- I2X02 sin Φ) / V2) × 100

Приведенные выше два уравнения используются в зависимости от того, относятся ли параметры к первичной или вторичной стороне.Следовательно, из данных испытаний SC мы можем узнать регулировку трансформатора. Положительный знак используется для запаздывающего коэффициента мощности, а отрицательный знак используется для опережающего коэффициента мощности.

Новый метод измерения потерь холостого хода и короткого замыкания распределительных трансформаторов онлайн

[1] Чжун Ван Исследование нового метода онлайн-обнаружения силового трансформатора [J] Si Chuan Electric Power Technology．2005 ， (5) ： 10-12，47.

[2] Xi-hong Wu．Исследование метода онлайн-обнаружения потерь и мощности распределительного трансформатора [D] Чунцин ： Университет Чунцина ， (2010).

[3] Вэй Хэ ， Сихун Ву ， Кэ Ван ， Гохуэй Ху Метод онлайн-обнаружения потерь холостого хода и короткого замыкания трансформатора [J]． Протоколы CSU-EPSA ， 2010 ， (22) ： 72-76.

[4] Ши-янь Рен ， Шу Чжоу ， Линь Цуй Исследование метода онлайн-тестирования потерь в железе трансформатора и потерь в меди [J]． Китайский журнал научных инструментов ， 2004–23 (1) 44-45.

[5] Шу Чжоу ， Ши-янь Жэнь．Онлайн-детектив и выявил технологию приступов приступов в трансформаторе [J]． Китайский журнал научных инструментов ， 2004 ， （1） 84-85.

[6] Yun-miu Tang ， SHI Nai．Electric Machinery [M] ．Beijing ： Пресс для механической промышленности ， 2005–1.

[7] Цзюнь Ву ， Ши-янь Рен ， Линь Ченг ： Метод онлайн-детективов импеданса силового трансформатора при коротком замыкании [J] ， Китайский журнал научных инструментов ， 2006，27 (6) ： 1170-1171.

[8] Пэн Ли Исследование оперативного метода измерения реактивного сопротивления короткого замыкания трансформатора [Дж] Технология передачи и распределения ， 2007，23 (7) ： 15-19.

Напряжение холостого хода | PVEducation

Напряжение холостого хода, В _OC , является максимальным напряжением, доступным от солнечного элемента, и это происходит при нулевом токе. Напряжение холостого хода соответствует величине прямого смещения солнечного элемента из-за смещения перехода солнечного элемента с током, генерируемым светом.Напряжение холостого хода показано на ВАХ ниже.

ВАХ солнечного элемента, показывающая напряжение холостого хода.

Уравнение для V _oc можно найти, установив чистый ток равным нулю в уравнении солнечного элемента, чтобы получить:

$$ V_ {OC} = \ frac {n k T} {q} \ ln \ left (\ frac {I_ {L}} {I_ {0}} + 1 \ right) $$

Случайный просмотр приведенного выше уравнения может показать, что V _OC растет линейно с температурой. Однако это не так, поскольку I ₀ быстро увеличивается с температурой, в основном из-за изменений собственной концентрации носителей n _i .Влияние температуры сложное и зависит от технологии ячеек. См. Более подробную информацию на странице «Влияние температуры».

В _OC уменьшается с температурой. Если температура изменится, I ₀ также изменится.

Приведенное выше уравнение показывает, что V _oc зависит от тока насыщения солнечного элемента и тока, генерируемого светом. Хотя I _sc обычно имеет небольшое изменение, ключевым эффектом является ток насыщения, поскольку он может варьироваться на порядки. { 2}} \ right] $$

, где kT / q — тепловое напряжение, N _A — концентрация легирования, Δn — концентрация избыточных носителей заряда, а n _i — собственная концентрация носителей.Определение V _OC по концентрации носителей также называется подразумеваемым V _OC .

Voc как функция ширины запрещенной зоны, E

_G

Там, где ток короткого замыкания (I _SC ) уменьшается с увеличением ширины запрещенной зоны, напряжение холостого хода увеличивается с увеличением ширины запрещенной зоны. В идеальном устройстве V _OC ограничен излучательной рекомбинацией, и при анализе используется принцип детального баланса для определения минимально возможного значения для J ₀ .{x} -1} d x $$,

где q — заряд электрона, σ — постоянная Стефана – Больцмана, k — постоянная Больцмана, T — температура и

$$ u = \ frac {E_ {G}} {k T} $$

Вычисление интеграла в приведенном выше уравнении довольно сложно. На приведенном ниже графике используется метод, описанный в

.

Зависимость тока насыщения диода от ширины запрещенной зоны. Значения определяются на основе подробного баланса и устанавливают ограничение на напряжение холостого хода солнечного элемента.

Вычисленное выше значение J ₀ можно напрямую подключить к стандартному уравнению солнечного элемента, приведенному в верхней части страницы, для определения V _OC , если напряжение меньше ширины запрещенной зоны, как в случае с солнечное освещение.

V _OC как функция ширины запрещенной зоны для соты с AM 0 и AM 1.5. V _OC увеличивается с шириной запрещенной зоны по мере уменьшения рекомбинационного тока. В V _OC наблюдается спад при очень высоких значениях ширины запрещенной зоны из-за очень низкого значения I _SC .

.