Испытания трансформаторов на холостом ходу

Установка для испытаний трансформаторов на холостом ходу

Чтобы гарантировать максимальный КПД и минимальные потери мощности, до начала серийного производства трансформаторы проходят испытания на предмет их пригодности к работе в конкретных областях применения (типовые испытания), а в конце производственной линии повторно проводятся испытания трансформаторов в целях подтверждения качества, надежности и соответствия действующим нормативным и законодательным требованиям (приемочные испытания).

Для определения потерь в режиме холостого хода сначала измеряются потери в сердечнике силового трансформатора (потери в железе) при работе в реальных условиях без подключенной нагрузки. Анализатор электропитания подключается к первичной обмотке на стороне высокого напряжения трансформатора, тогда как вторичная обмотка остается разомкнутой. Поэтому испытания на холостом ходу также обозначаются как испытания с разомкнутой цепью. Точные измерения потерь в сердечнике трансформатора составляют основу каждого типового и приемочного испытания.

Потери в железе и потери в меди: испытания трансформаторов коротким замыканием

После испытания на холостом ходу проводится испытание коротким замыканием по обратной схеме, чтобы измерить потери в меди трансформатора. Первичная обмотка трансформатора подключается к анализатору электропитания, а вторая обмотка (все фазы) закорачивается.

Узнайте больше о процедуре испытаний трансформаторов коротким замыканием.

Измерения тока в режиме холостого хода, приведенной мощности и потерь в сердечнике в рамках испытаний силовых трансформаторов

Потери в режиме холостого хода примерно постоянны и происходят всегда, когда силовой трансформатор находится под напряжением. В целях количественного определения этих потерь многоканальное испытание обеспечивает регистрацию следующих параметров в одной испытательной установке — для каждой фазы и всей системы в целом:

• Мощность: путем измерения активной мощности и потерь мощности определяются потери в сердечнике трансформатора (потери в железе).
• Ток: путем измерения тока намагничивания определяется сила тока, необходимая для создания и поддержания магнитного потока в сердечнике.
• Напряжение: условия проведения испытаний проверяются в режиме работы с номинальным напряжением.
• Частота: путем измерения частоты в рабочей точке испытания определяется приведенная мощность с учетом влияния испытательной установки.

Причины потерь в сердечнике

Потери в сердечнике, измеряемые в рамках испытания на холостом ходу, разделяются на потери на гистерезис и потери на вихревые токи:

• Потери на гистерезис обусловлены выделением тепла по причине магнитного трения при изменении направления переменного тока, которое приводит к многократному намагничиванию и размагничиванию сердечника. Низкосортный стальной сердечник с увеличенным гистерезисом может усиливать потери мощности. Высококачественная электротехническая сталь обладает повышенным удельным сопротивлением, повышенной магнитной проницаемостью и пониженными потерями в сердечнике. Конструкция сердечника и частота имеющегося источника переменного тока также могут оказывать влияние на величину потерь на гистерезис.
• Потери на вихревые токи обусловлены выделением тепла под действием уравнительных токов в пластинах сердечника. Толстые пластины усиливают потери на вихревые токи, а тонкие пластины снижают потери мощности. Требуется достаточная изоляция между пластинами, а для обеспечения оптимальных рабочих характеристик необходимо устранять повреждения изоляции. Оптимизированный путь магнитного потока также повышает магнитную эффективность и способствует снижению потерь в сердечнике.

Задачи, связанные с испытаниями трансформаторов на холостом ходу

Технология трансформаторов непрерывно развивается, а соответствующие нормативы обновляются на регулярной основе. При проведении испытаний трансформаторов на холостом ходу производители и испытательные лаборатории сталкиваются со следующими трудностями:

• Регистрация всех необходимых электрических параметров для проведения расширенных испытаний: значения мощности, тока, напряжения и частоты в идеальном случае должны измеряться на одном прецизионном многоканальном и многофункциональном приборе в единой испытательной установке.
• Соответствие требованиям стандартов Международной электротехнической комиссии (например, IEC 60076): серия международных стандартов для силовых трансформаторов устанавливает методы измерений, правила и допуски на испытания трансформаторов.
• Точность измерения малого коэффициента мощности (точность амплитуды и фазы): низкий ток и малый коэффициент мощности в ходе испытаний на холостом ходу усиливают влияние допустимых погрешностей и требуют наличия прецизионных приборов.
• Измерение приведенной мощности: стандартизированные и сравнимые значения измерений должны принимать во внимание влияние испытательной среды и отклонения от номинальных условий питания.
• Экспорт данных в совместимом формате и пригодная к аудиту документация испытаний : измеренные параметры необходимо сохранять, обрабатывать и экспортировать в прослеживаемых форматах, совместимых с приложениями сторонних производителей и средствами ведения отчетности.

Наше решение для измерения мощности в рамках испытаний трансформаторов на холостом ходу

Прецизионный анализатор электропитания LMG671 с каналами тока S-типа позволяет проводить точные и эффективные испытания согласно полной тестовой последовательности для трансформаторов. В ходе испытаний на холостом ходу (с разомкнутой цепью), которые характеризуются низким коэффициентом мощности, прибор поддерживает высокую точность измерений. В ходе испытаний коротким замыканием, которые характеризуются высокими токами, прибор поддерживает высокую точность при высокой мощности. Теперь вам не придется идти на компромиссы и выбирать одну из возможностей.

Прибор LMG671 сочетает в себе обязательные функции и возможности анализа прецизионного измерителя мощности, осциллографа, цифрового мультиметра и регистратора данных. Этот многофункциональный анализатор электропитания позволяет гибко проводить многоканальные измерения и предоставляет соответствующие стандартам данные.

• Полноценное сетевое взаимодействие: до семи слотов, оснащаемых каналами измерения мощности и/или интерфейсами технологического сигнала (PSI) для измерения мощности во всех фазах
• Дополнительные сигналы датчиков: интеграция интерфейсов PSI для сбора аналоговых и/или цифровых сигналов, относящихся к рабочей точке (условия окружающей среды и испытуемого устройства, включая температуру, влажность воздуха и вибрацию)
• Точность измерения малого коэффициента мощности: внутренняя подстройка синхронизации на уровне наносекунд между входами измерения тока и напряжения по всем каналам обеспечивает достоверные и очень точные измерения мощности даже при очень малых коэффициентах мощности ≤ 0,001
• Допуски на измерение мощности: полный охват диапазона коэффициента мощности от 0 до 1 предотвращает сложные рассогласования и скрытые составляющие погрешности измерения, возникающие в условиях малого коэффициента мощности
• Удобно настраиваемое меню измерений: настраиваемые меню измерений содержат полный обзор измеряемых значений с их представлением в числовом или графическом формате
• Встроенный расчет по схеме «звезда-треугольник»: точное преобразование напряжения из треугольника в звезду предоставляет точные значения мощности отдельных фаз с помощью программной опции L6-OPT-SDC
• Стандартизация: точные, надежные и сравнимые результаты измерений в соответствии с требованиями IEC 60076