Потери холостого хода трансформатора

Потери холостого хода трансформатора — это мощность, потребляемая трансформатором, когда вторичная сторона разомкнута, а на первичную сторону подаётся синусоидальное напряжение номинального значения и номинальной частоты. Как правило, внимание уделяется номинальным частоте и напряжению, при этом иногда упускаются из виду напряжения ответвлений, форма кривой напряжения, точность измерительной системы, а также испытательные приборы и оборудование. Возникает путаница между расчётными, стандартными, измеренными и гарантированными значениями потерь.

При подаче напряжения на первичную сторону с ответвлениями в случае трансформаторов с регулированием при постоянном магнитном потоке приложенное напряжение должно соответствовать положению ответвления на первичной стороне. Для трансформаторов с регулированием при переменном магнитном потоке, поскольку потери холостого хода изменяются на каждом положении ответвления, необходимо выбирать правильное положение ответвления в соответствии с техническими требованиями и подавать заданное номинальное напряжение. При регулировании с переменным магнитным потоком напряжение последовательно подаётся на каждое положение ответвления первичной стороны.

Общепринято требование, чтобы форма кривой приложенного напряжения приближалась к синусоиде. Поэтому гармонические составляющие в кривой напряжения анализируются с помощью анализатора гармоник. Альтернативно применяется простой метод: измерение напряжения вольтметром среднего значения со шкалой, отградуированной в действующих значениях, и сравнение с показаниями вольтметра действующих значений. Если разница между двумя показаниями превышает 3%, это означает, что кривая напряжения не является синусоидальной, и, согласно новым стандартам, измеренные потери холостого хода считаются недействительными.

Для измерительной системы должны выбираться подходящие испытательные схемы, оборудование и приборы. Благодаря прогрессу в области магнитных материалов удельные потери (Вт на килограмм) значительно снизились. Производители теперь используют в качестве магнитных материалов высококачественную анизотропную электротехническую сталь с высокой магнитной проницаемостью и даже аморфные сплавы. Конструктивные разработки, такие как ступенчатые косые стыки и полностью наклонные конструкции без отверстий, а также технологии изготовления, такие как процессы с нешихтованным (навитым) магнитопроводом, способствовали созданию малопотерных трансформаторов. Особенно значительно сократились потери холостого хода. Поэтому к измерительным системам предъявляются новые требования. При неизменной мощности и уменьшении потерь холостого хода это означает снижение коэффициента мощности при работе на холостом ходу. Низкий коэффициент мощности требует от производителя изменений и доработок измерительной системы. Целесообразно применять метод трёх ваттметров с трансформаторами тока класса 0,05–0,1 и ваттметрами с низким коэффициентом мощности. Только так можно обеспечить точность измерений. При коэффициенте мощности 0,01 угловая погрешность в 1 минуту у трансформаторов тока может вызвать погрешность измерения мощности в 2,9%. Поэтому правильный выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока и трансформаторов напряжения имеет решающее значение при фактическом измерении. Когда фактический ток значительно ниже номинального тока трансформатора тока, могут возникать большие угловая и токовая погрешности, приводящие к существенным ошибкам измерения. Поэтому ток, потребляемый трансформатором, должен быть близок к номинальному току трансформатора тока.

При проектировании расчётные потери холостого хода определяются в соответствии с установленной методикой с учётом удельных потерь выбранной электротехнической стали и технологического коэффициента. Это расчётное значение обычно называют расчётной величиной. Она должна сравниваться со стандартным значением, установленным стандартом, или с гарантированным значением, указанным в контракте. Расчётное значение должно быть меньше стандартного или гарантированного значения, и при расчётах не должно быть послаблений, особенно для трансформаторов, выпускаемых крупными партиями. Кроме того, расчётное значение действительно только внутри конструкторского отдела и не имеет юридической силы. Оно не может использоваться для суждения об уровне потерь продукции. Стандартное значение, установленное стандартом, или гарантированное значение, указанное в контракте, имеют юридическое значение. Изделия, превышающие стандартное значение с учётом допустимого отклонения либо гарантированное значение (которое равно стандартному значению с учётом допустимого отклонения), считаются несоответствующими требованиям. При наличии системы оценки потерь контракт может предусматривать штрафы за превышение установленных значений потерь, причём самые высокие штрафы назначаются за потери холостого хода. В журнале Transformer за ноябрь 1994 года приведены значения оценки потерь в европейских странах. Штрафы могут достигать тысяч долларов за киловатт. Это имеет юридические последствия, напрямую связанные с экономической выгодой.