4.4 Зависимость кпд трансформатора от нагрузки

. Для построения графика ή = f( β ) при сosφ₂ = 1,0 и сosφ₂ = 0,8 определяют КПД трансформатора для ряда значений коэффициента нагрузки β , равного 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 и 1,2, воспользовавшись для этого выражением

ή = Р2 /Р1 = Р2 / ( Р2 + Р0 + β2 Рк )

(30)

или

ή = 1 - (Р0 ном + β2 Рк ном ) / (β Sном сosφ2 + Р0 ном + β2 Рк ном )

(32)

где S_ном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

П о результатам вычислений строят графики КПД (рис. 6).

Рис. 6

Максимальное значение КПД трансформатора соответствует нагрузке, при которой электрические потери трансформатора равны магнитным потерям. Коэффициент нагрузки, соответствующий максимальному значению КПД вычисляется по формуле (28)

На оси абсцисс отмечают значение β и, проведя в этой точке ординату, определяют максимальные значения КПД. Эти значения можно получить по (31), подставив в это выражение β :

ήmax = 1 - Р0 ном / (0,5 Sном сosφ2 + Р0 ном)

(32)

5. Порядок выполнения работы

5.1. На основании паспортных и вычисленных данных заполнить таблицу1

Таблица 1

Паспортные данные				Вычислено и определено
Sном, ВА	f, Гц	U1ном, В	U2ном, В	I1ном, А	I2ном, А	i0, %	Uкз, %	ΔРст, Вт	ΔРм, Вт

Значения I_1ном и I_2ном рассчитываются по формуле I _ном = (они необходимы при проведении опыта КЗ), значения U_кз, ΔР_ст, и ΔР_м вписываются в таблицу по результатам опытов.

5 .2. Провести опыт ХХ.

а)

б)

Рис.7

Для этого в соответствии с принципиальной схемой рис.7а собрать электрическую цепь для проведения опыта по монтажной схеме рис.7б. Питание цепи осуществить от регулируемого источника однофазного напряжения. Измерения I₁₀,.U₁₀, P₀, производить измерительным комплектом К505, а напряжение U₂₀– цифровым вольтметром. Сделать не менее пяти замеров через приблизительно одинаковые интервалы тока холостого хода, изменяя подводимое к трансформатору напряжение от 0,5 U_1ном до 1,15 U_1ном . Показания измерительных приборов занести в табл. 2.

Таблица 2

№ п/п	Измерения				Вычисления
	U10, В	I10, А	P0, Вт	U20, В	Zm, Ом	Rm, Ом	Xm, Ом	i0, %	cosφ0	K

Расчеты вести по формулам 14-18.

Построить характеристики Z_m, R_m, X_m, I_10, P_0, cosφ₀ = f (U₁₀)

5.3. Провести опыт короткого замыкания.

Д ля этого в схеме опыта ХХ заменить вольтметр во вторичной обмотке на амперметр согласно схеме электрической принципиальной рис 8. Использовать амперметр с пределом измерения 1А на вертикальной части стенда. С помощью ЛАТРа повысить напряжение от 0 до значения, при котором ток в первичной обмотке достигнет номинального значения (I_1к = I_1ном).

Рис.8

Показания измерительных приборов занести в табл. 3.

Таблица 3

№ п/п	Измерения				Вычисления
	U1к, В	I1к, А	I2к, А	Pк, Вт	Uк, %	Zк, Ом	Rк, Ом	Xк, Ом	cosφк	R1, Ом	X1, Ом

Расчеты вести по формулам 21-24, 27.

Построить характеристики Z_к, I_1к, P_к, cosφ_к = f (U_1к)

5 .4. Провести опыт нагрузки трансформатора, собрав схему по рис. 9

Рис.9

В качестве нагрузки к зажимам вторичной обмотки подключить резисторы с переменными и постоянными параметрами, суммарное сопротивление которых рассчитать с учетом того, что ток во вторичной обмотке должен изменяться от I₂ = 0,1I_2ном до I₂ = (1,2…1,25)I_2ном ; U₁ = U_1ном = const. При этом сosφ₂ = 1. Изменяя нагрузочное сопротивление провести 5-6 измерений.

Для изменения сosφ₂ в качестве нагрузки использовать катушку индуктивности (сosφ₂ = 0,8).

Показания измерительных приборов занести в табл. 4.

Таблица 4

№ п/п

Измерения

Вычисления

U1н , В

I1, А

P1, Вт

U2, В

I2, А

сosφ1

η

P2, Вт

ΔU2, % опыт

ΔU2, % расчет

β

сosφ2

Расчеты вести по формулам:

β = ; η = ; P₂ = U₂ I₂ сosφ₂ ;

опытное значение Δu_{2 %} = (U₂₀ – U₂) *100/ U₂₀

расчетное значение Δu_{2 %} = β (u_ка% сosφ₂ + u_кр% sin φ₂);

sin φ₂ = ; u_ка% = R_к I_к100 / U_1ном; u_кр% = = X_к I_к 100 / U_1ном

Построить по этим данным внешние характеристики U₂ = f (β) и зависимости η = f (β)

12