Согласно ГОСТ 3484-55 испытание на нагрев можно проводить методами непосредственной нагрузки, взаимной нагрузки или короткого замыкания.
а) Метод непосредственной нагрузки
Рис. 9-4. Принципиальная схема испытания на нагрев методом непосредственной нагрузки на активное сопротивление.
Испытание методом непосредственной нагрузки производят по схеме рис. 9-4. К одной из обмоток трансформатора подводят поминальное напряжение U1 при поминальной частоте f, а другую обмотку нагружают таким активным сопротивлением R или другой нагрузкой, чтобы в обеих обмотках установились номинальные токи. При этом в обмотке, к которой подключена нагрузка, напряжение и2 должно быть равно разности номинального напряжения этой обмотки при холостом ходе U20 и изменения напряжения AU:
(9-4)
Изменение напряжения AU можно определить по формуле (7-34). Если нагрузкой является ,не активное сопротивление, то cos φ нагрузки можно определить вычислением по формуле (7-30), включив ваттметр между трансформатором и нагрузкой.
Этот метод применяется только для трансформаторов малой мощности, когда в качестве нагрузки могут быть использованы сопротивления или лампы накаливания. При испытании трансформаторов средней мощности, от 10 кВА и выше, этот метод практически не применяется из-за его громоздкости, сложности подбора нагрузок и непроизводительного расхода электроэнергии.
б) Метод взаимной нагрузки
Метод взаимной нагрузки является одним из искусственных методов испытания на нагрев, воспроизводящий нормальные условия работы трансформатора.
Рис. 9-5. Принципиальная схема испытания на нагрев методом взаимной нагрузки при питании от двух источников тока.
Ти — испытуемый трансформатор, Тв —вспомогательный трансформатор, Твд — вольтодобавочный трансформатор.
Схему испытания собирают из трех трансформаторов (рис. 9-6): испытуемого, вспомогательного и вольтодобавочного. Вспомогательный трансформатор должен иметь одинаковые номинальные напряжения и группу соединения обмоток с испытуемым.
Мощность вспомогательного трансформатора должна быть не меньше мощности испытуемого.
Испытуемый и вспомогательный трансформаторы соединяются параллельно. Последовательно с одноименными обмотками (высшего или низшего напряжения) испытуемого и вспомогательного трансформаторов включается разомкнутая обмотка вольтодобавочного трансформатора, а к другой его обмотке подводится напряжение от источника питания 1. Кроме того, от другого источника питания 2 подводится напряжение к параллельно включенным трансформаторам.
Если от источника питания 2 подвести к обмоткам трансформаторов Ти и Тв их номинальные напряжения, то в каждом трансформаторе установятся его потери холостого хода, так как во вторичных обмотках этих трансформаторов тока не будет.
Включим теперь первичную обмотку трансформатора Твд, от источника питания 1. На вводах каждой фазы вторичной обмотки трансформатора Твд окажется напряжение, которое создаст небаланс напряжения между трансформаторами Ти и Тв и по их обмоткам (ВН и НИ) начнет циркулировать уравнительный ток IА.
Регулируя напряжение источника 1, величину тока Iд можно довести до значения номинального тока испытуемого трансформатора, и в обмотках трансформатора установятся потери короткого замыкания. Наблюдение за режимом испытания на нагрев ведется по напряжению источника 2 и по току источника 1.
В цепи источника 2, который создает потери холостого хода, необходимо поддерживать номинальную частоту. Если в схеме наблюдается пульсация (качание) тока вследствие отсутствия синхронизма источников питания 1 и 2, то следует частоту источника 1 изменить на 2—3 Гц по отношению к номинальной частоте.
Для получения номинального тока испытуемого трансформатора надо иметь на вторичной обмотке Твд напряжение, равное сумме напряжений короткого замыкания испытуемого и вспомогательного трансформаторов:
(9-5)
Так как обычно испытуемый и вспомогательный трансформаторы подбирают одинаковыми, то
и можно считать, что мощность источника 1 должна быть:
(9-6)
где Р — номинальная мощность испытуемого трансформатора, кВА.
ик.и. — напряжение короткого замыкания испытуемого трансформатора, %.
Мощность источника 2 определяется токами холостого хода испытуемого и вспомогательного трансформаторов
(9-7)
токи холостого хода испытуемого и вспомогательного трансформаторов, %;
Ри и Рв — номинальные мощности испытуемого и вспомогательного трансформаторов, кВА,
Если
(9-8)
Изоляция вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора должна быть выполнена на напряжение не ниже номинального напряжения обмотки испытуемого трансформатора, в которую она включается.
Испытание на нагрев методом взаимной нагрузки можно производить и от одного источника питания, если может быть выдержано одно из следующих условий:
а) Вольтодобавочный трансформатор подбирают так, чтобы при подведении к его первичной обмотке напряжения, равного номинальному напряжению питаемой обмотки испытуемого трансформатора Ти фазное напряжение вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора было равно 2 UK.H без какого-либо дополнительного регулирования напряжения.
Рассмотрим это требование на примере применительно к схеме рис. 9-5.
Испытанию на нагрев подвергается трансформатор с номинальными напряжениями 6 000/400 в и напряжением короткого замыкания 5,5%. Напряжение источника питания 400 в.
Вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора включена между обмотками ВН испытуемого и вспомогательного трансформаторов.
Для того чтобы можно было испытывать от одного источника питания, надо, чтобы номинальное линейное напряжение первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора было 400 в, а номинальное фазное напряжение его вторичной обмотки
Если вольтодобавочный трансформатор включить последовательно в обмотки НН (вместо ВН), то его вторичное фазное напряжение должно быть:
б) Вольтодобавочный трансформатор включают к источнику тока через дополнительный регулятор напряжения (рис. 9-6).
Рис. 9-6. Принципиальная схема испытания на нагрев методом взаимной нагрузки от одного источника питания.
R — регулятор напряжения.
в) Если нет вольтодобавочного трансформатора, а ступени напряжений испытуемого и вспомогательного трансформаторов позволяют получить разницу напряжений между обоими трансформаторами, равную 2Uк, то схему испытания можно собрать с питанием от одного источника и без вольтодобавочного трансформатора (рис. 9-7).
В этой схеме обмотки ВН испытуемого и вспомогательного трансформаторов включаются на разные ступени и небаланс напряжений создается разностью числа витков обоих трансформаторов.
В этой схеме надо учитывать, что нагревы включенных трансформаторов будут различными. Потери в трансформаторе с большим числом витков Т2 будут несколько больше, чем в трансформаторе с меньшим числом витков Т2.
Рис. 9-7. Принципиальная схема испытания на нагрев от одного источника питания без вольтодобавочного трансформатора.
Фактический нагрузочный режим каждого трансформатора можно определить расчетным путем, зная величину тока в обмотке ВН, измеряемого при испытании, и число витков каждой обмотки трансформатора.
Если принять:
I — ток в обмотке ВН, измеренный амперметром А1,
I1 — ток в обмотке НИ трансформатора ;
Iа — ток в обмотке НН трансформатора
w — число витков обмотки НН;
— число витков обмотки ВН трансформатора Т1 (—5%); w2 — число витков обмотки ВН трансформатора Т2 (+-5%), исходя из равенства первичных и вторичных ампервитков для трансформатора Т1, будем иметь следующие соотношения:
(9-9)
(9-10)
Если при испытаниях по этим схемам не могли быть созданы точно номинальные условия, то результаты испытаний можно привести к номинальным значениям по фор мулам (9-24) и (9-25).
Необходимая мощность источника питания для испытания по схемам рис. 9-6 и 9-7 определяется как сумма мощностей, подсчитанных по формулам (9-6) и (9-8), с учетом поправки на отклонение величины фактического тока I от номинального, если такое отклонение имеет место:
(9-11)
Метод взаимной нагрузки связан с некоторыми трудностями: во-первых, установка трех трансформаторов требует значительной плошали, особенно при испытании трансформаторов мощностью 3 200—5 600 кВА, имеющих подвесные радиаторы, и, во-вторых, испытание таких трансформаторов требует генераторов значительной мощности. Так, например, при испытании трансформатора мощностью 5 600 кВА для питания вольтодобавочного трансформатора нужен генератор мощностью порядка 1 000 кВА.
