Вопрос10. Кпд трансформатора. Метод непосредственных измерений и косвенный метод определения кпд, опыт холостого хода и опыт короткого замыкания.

Коэффициент полезного действия трансформатора (к.п.д.) – это отношение отдаваемой активной мощности к потребляемой:

η = (P₂ / P₁)∙100%,        (7.6)

где P₁ – мощность, потребляемая из сети;

P₂ – мощность, отдаваемая нагрузке.

Для практического определения  к.п.д. при номинальной нагрузке необходимо измерить мощности в первичной и вторичной обмотках. Если включим во вторичную обмотку активную нагрузку, то  cosφ = 1 (поток рассеяния невелик) и P2 можно определить по показаниям амперметра и вольтметра, включённых во вторичную цепь. Такой метод называется методом непосредственных измерений. Он прост, но имеет два существенных недостатка: малую точность и неэкономичность. К.п.д. промышленных трансформаторов очень высок до 99%, поэтому P1 и P2 мало отличаются по величине. В этом случае незначительные ошибки в показаниях приборов приведут к большим ошибкам в значении к.п.д. Неэкономичность связана с большим расходом энергии во время испытаний. Поэтому этот способ годится для трансформаторов малой мощности с небольшим к.п.д. На практике к.п.д. трансформатора определяют косвенным методом, т.е. путём раздельного определения потерь. При этом исходят из того, что к.п.д. трансформатора может быть представлен в следующем виде:

η =  P2 / (P2 + P_ст. + P_м)       (7.7)

P_ст. – потери в стали (в сердечнике);

P_м – потери в меди (в обмотках).

Потери в стали и потери в меди определяют в опытах холостого хода и короткого замыкания соответственно.

В опыте холостого хода на первичную обмотку подают номинальное напряжение, а вторичную обмотку оставляют разомкнутой. Т.к. при номинальном напряжении на первичной обмотке магнитный поток практически постоянен, то независимо от того, нагружен трансформатор или нет, потери в стали для него являются постоянной величиной. Т.е. в режиме холостого хода энергия, потребляемая из сети, расходуется только на потери в стали, поэтому мощность этих потерь измеряют ваттметром, включённым в цепь первичной обмотки. В этом опыте определяется также коэффициент трансформации k и ток холостого хода Io₁.

Если вторичную обмотку замкнуть накоротко, а на первичную подать пониженное напряжение, при котором токи в обмотках не превышают номинальных значений, то энергия, потребляемая из сети, расходуется в основном на тепловые потери в проводах обмоток трансформатора. В этом опыте к первичной обмотке подводится пониженное напряжение, поэтому магнитный поток очень мал и потери в стали также малы, этот опыт называют опытом короткого замыкания. Ваттметр, включённый в цепь первичной обмотки трансформатора покажет мощность, соответствующую потерям в меди P_м.

Вопрос11. Автотрансформаторы и регуляторы напряжения на их основе.

Автотрансформаторы можно заменить трансформаторами такой же мощности, но трансформаторы не всегда можно заменить автотрансформаторами. Например, включать электрический звонок через автотрансформатор не рекомендуется, так как он не обеспечивает достаточную изоляцию кнопки от электрической сети. Автотрансформаторы бывают следующих видов: переходные — понижающие или повышающие, которые служат для согласования номинальных напряжений бытовых электроприборов и электрической сети; регулировочные — которые применяются для регулирования напряжения электрической сети в период его колебаний; универсальные — являются одновременно переходными и регулировочными. Изменение напряжения у регулировочных автотрансформаторов осуществляется плавно или ступенчато, путем передвижения угольного ролика или щетки по виткам обмотки под нагрузкой без разрыва цепи. Автотрансформаторы имеют встроенный вольтметр или другой индикатор для контроля напряжения, которое подается на бытовые приборы через выходные гнезда. Шкала прибора освещается электрической лампочкой. Автотрансформатор регулировочный бытовой АРБ-250 «Юбилейный» мощностью 250 Вт предназначен для поддержания напряжения питания телевизоров, радиоприемников, а также другой бытовой техники, потребляемая мощность которой не превышает 250 Вт. Небольшая масса и габариты обеспечивают легкое перемещение прибора из одного места в другое. Включают его в сеть соединительным шнуром с вилкой, а для подсоединения электробытовых приборов служит вмонтированная в корпус переходная колодка. Автотрансформатор выпускается с индикаторной шкалой, а также с утопленным регулятором напряжения. Автотрансфюрматор «Огонек-1» предназначен для поддержания напряжения питания телевизоров, радиоприемников и другой бытовой радиотехники, потребляемая мощность которой не превышает 200 Вт. Его можно применять для питания в стационарных условиях транзисторных радиоприемников от сети, питания осветительной елочной гирлянды или других приборов напряжением 6 В переменного тока. С его помощью также можно заряжать аккумуляторы транзисторных радиоприемников, детских передвижных электрических игрушек. Автотрансформатор «Огонек-2» предназначен для поддержания напряжения телевизоров, радиоприемников и другой бытовой радиотехники, потребляемая мощность которой не превышает 200 Вт; служит для зарядки аккумуляторов легковых автомобилей и мотоциклов емкостью до 50 А/ч, а также для питания различных приборов бытового назначения напряжением от 6 до 12 В мощностью не более 50 Вт. На верхней панели корпуса автотрансформатора вмонтирован прибор контроля нагрузки, а на боковой — вольтметр. На передней панели расположена ручка регулирования напряжения. Лабораторные автотрансформаторы ЛАТР-2А и ЛАТР-9А предназначены для плавного регулирования напряжения переменного тока, поддержания требуемого напряжения, а также для питания различных электробытовых приборов и устройств. При этом следует помнить, что наибольший допустимый ток нагрузки при кратковременном включении должен быть не более, А: Автотрансформатор, включенный на длительное время, снижает допустимый ток на 20 %. При подключении автотрансформатора на напряжение 127 В ток нагрузки снижается и должен быть не более, А: Автотрансформатор АПБ-250 предназначен для согласования сетевого напряжения в жилых помещениях с номинальным напряжением питания различных электробытовых приборов, потребляемая мощность которых не превышает 250 Вт. Автотрансформатор АПБ-250 можно использовать как для понижения, так и для повышения напряжения.