ГЛАВА ШЕСТАЯ
ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
а) Опыт XX в поминальных условиях
Холостым ходом трансформатора называется режим работы, при котором к одной из его обмоток приложено номинальное напряжение номинальной частоты синусоидальной формы, а остальные обмотки разомкнуты. При испытании трехфазных трансформаторов, кроме того, необходимо, чтобы напряжение было практически симметричным. Ток. протекающий по обмоткам трансформатора, в этом случае называется током XX и обозначается I0. Ток XX данной обмотки выражается в процентах тока той же обмотки, приведенного к номинальной мощности трансформатора. В трехфазных трансформаторах значение тока XX определяют как среднее арифметическое трех измеренных значений токов XX различных фаз.
Ток XX зависит от мощности трансформатора, конструкции магнитопровода, качества электротехнической стали и исполнения.
Активная мощность, подводимая к трансформатору, расходуется главным образом на потери, вызванные перемагничиванием электротехнической стали (потери от гистерезиса), и на потерн от вихревых токов. Измеренные при этом потери в трансформаторе называются потерями XX и обозначаются Р0.
При опыте XX трехфазного трансформатора подводимое напряжение определяют как среднее арифметическое трех измеренных линейных напряжений. В [Л. 1-3] допускается за подводимое напряжение принимать линейное напряжение на вводах а—с(А—С).
При испытании трехфазных трансформаторов приложенное напряжение должно быть практически симметричным.
Трехфазная система считается практически симметричной, если при ее разложении на системы векторов прямой и обратной последовательностей окажется, что размер векторов обратной последовательности не превышает 5% размера векторов Прямой последовательности. Cиcтемy линейных напряжений допускается считать практически симметричной, если каждое из линейных напряжений отличается не более чем на 4,5% от среднего арифметического трех линейных напряжений системы.
Допуски для значений потерь и тока XX мощных трансформаторов согласно ГОСТ 11677-75 установлены следующие: для потерь XX +15%; для тока XX +30%.
Назначение опыта XX состоит в том, чтобы определить потери и ток XX, соответствующие поминальному напряжению, при практически синусоидальном1 и симметричном напряжении и номинальной частоте. Затем результаты измерений сравнивают с расчетными.
При изготовлении трансформатора опыт XX производят несколько раз (см. гл. 1). Это испытание является одним из наиболее часто повторяемых, и его проводят в следующих случаях: 1) при испытании магнитопровода (на первых экземплярах новых конструкций и в других случаях, когда это вызывается необходимостью),
- при операционном испытании при малом напряжении;
- при испытании трансформатора с запаянными отводами без бака (измерение потерь XX при малом напряжении);
4) приемосдаточные испытания (опыт XX при номинальных условиях и повторный опыт XX при тех же условиях после испытания электрической прочности изоляции индуктированным напряжением при повышенной частоте);
5) пофазные измерения потерь XX при малом напряжении (иногда делается для трех значений напряжений: при 5—10% номинального возбуждения трансформатора; при 380 и 220 В);
1 Кривая напряжения считается практически синусоидальной, если ни одна из ее ординат и не отличается от соответствующей ординаты основной синусоиды более чем на 5% амплитуды U основной синусоиды, т. е. если разность синусоидальность напряжения допускается проверять визуально с помощью электроннолучевого осциллографа.
6) квалификационные испытания вновь разработанного типа трансформатора.
Общие указания
- Опыт XX обычно производят со стороны обмотки НН, так как измерение напряжения, тока и мощности легче производить при более низком напряжении.
- Перед испытаниями трансформатор нужно тщательно осмотреть, чтобы установить его номер, заводской заказ, отсутствие заметных (повреждений и посторонних предметов, наличие заземляющих устройств.
- Перед испытанием трансформатор должен быть надежно заземлен.
- Соединение генератора и промежуточного трансформатора при опыте XX следует выбирать так, чтобы возбуждение генератора было возможно ближе к номинальному.
- В трансформаторах, которые имеют обмотки с последовательным и параллельным соединением отдельных секций, рекомендуется производить опыт XX при параллельном соединении.
- Напряжение при опыте XX для трансформаторов с несимметричной магнитной системой устанавливают между фазами а—с при частоте 50 Гц и фиксируют напряжение на других фазах (а—b и b—с), а также измеряют токи во всех фазах и потери.
- При опыте XX трехфазных трансформаторов подводимое напряжение определяют как среднее арифметическое трех измеренных линейных напряжений.
- Ток XX трехфазного трансформатора определяют как среднее арифметическое значение токов трех фаз, %:
(6-1)
измеренные токи в фазах а, b и с при опыте XX, номинальный ток обмотки трансформатора, А.
У трехобмоточных трансформаторов с обмотками разных номинальных мощностей ток XX определяют в процентах тока возбуждаемой обмотки, приведённого к номинальной мощности трансформатора (т. е. к номинальной мощности наиболее мощной обмотки трансформатора).
Рис. 6-1. Измерение потерь и тока XX однофазных трансформаторов.
а — непосредственное включение приборов; б — включение приборов через ТТ и ТН.
- При определении потерь XX следует внести поправку на потери в приборах и в кабеле (в зависимости от схемы измерительной установки). Действительные потери при XX определяются по формуле (см гл 5);
(6-2)
где Ра — действительные потери XX, Пт; Ризм — измеренные потери холостого хода, Вт; Ρпр=U2/r — потери в приборах, Вт, равные квадрату напряжения, при котором производилось измерение, деленному на сопротивление вольтметра или катушки напряжения ваттметра.
Если включены вольтметр и ваттметр, то определяют потери в вольтметре и в катушке напряжения ваттметра.
Потери в кабеле
(6-3)
где I— ток при испытании, А; r — сопротивление кабеля на участке от прибора до испытываемого трансформатора, Ом.
б) Некоторые схемы соединений, применяемые при опыте XX/
В [Л. 1-3] рекомендуется измерять потери и ток XX однофазных трансформаторов и автотрансформаторов по схемам на рис. 6-1,а, трехфазных — по схемам на рис. 6-2.
На рис. 6-1,а показано непосредственное включение приборов с подключенным вольтметром средних значений Vср и частотомером. На рис. 6-1,б дана схема включения приборов через ТТ и ТН с частотомером и вольтметром средних значений. Использование схем (рис. 6-1,а или б) определяется значениями напряжений и токов, которые приходится измерять при опыте XX. В тех случаях, когда возможно использование любой схемы, следует отдать предпочтение той, которая даст наибольшую точность. Обычно такими схемами являются схемы с непосредственным включением приборов, так как при использовании ТТ и ΤН необходимо учитывать и их погрешности. (Заземление вторичных обмоток ТТ и ТН, а также, бака испытываемого трансформатора обязательно.)
Включение приборов для схем на рис. 6-2,а и б дано на рис. 6-2,в. Схему для трехфазных измерении выбирают в зависимости от значений измеряемых напряжений, токов и мощности. Допускается применение схем, производных от основных (рис. 6.-1 и 6-2) или других, в том числе и с трехфазными ваттметрами, равноценных по точности измерения.
При опыте XX трансформаторов большой мощности угол сдвига между током и напряжением менее 80’, а, следовательно, cos φ=0,15; поэтому для. измерения потерь следует применять малокосинусные ваттметры и ТТ и ТН класса точности 0,2 и учитывать угловые погрешности последних.
В схемах, приведенных на рис. 6-2, напряжение измерялось тремя вольтметрами. Пользуясь вольтметровым переключателем; можно напряжение измерять одним вольтметром (гл. 3). Вольтметр для измерения подводимого напряжения и дополнительный резистор для расширения его предела (или предела ТН) выбирают, исходя из номинального напряжения XX питаемой обмотки испытываемого трансформатора. В соответствии с этим определяют «постоянную» вольтметра.
Амперметры и ТТ выбирают, исходя из максимального тока XX для данного типа трансформатора. Этим определяются «постоянные» амперметров. При измерениях через ТТ и ТН разрешается ТТ перегружать на 10%, а ТН на 20%· Ваттметры выбирают малокосинусные, допускающие длительные кратные перегрузки по току (в 4—6 раз) и напряжению (в 1,5—2 раза).
