Расчеты.

Опыт холостого хода

1. Определение коэффициента трансформации

С достаточной точностью коэффициент трансформации можно определить учитывая, что 𝐸₁ ≈ 𝑈₁, а 𝐸₂ ≈ 𝑈₂₀. Коэффициент трансформации рассчитывается при 𝑈₁ = 𝑈_1Н и для исследуемого понижающего трансформатора равен:

𝑘 = ^𝑈1

^𝑈20

50

= ₂₅ = 2.

2. Определение коэффициента мощности.

Коэффициент мощности холостого хода определяется по формуле:

cos 𝜑₀

₌ ^𝑃0Ф

𝑈₁ ∙ 𝐼₀

0,21

⁼ 125 ∙ 0,024

= 0,07.

3. Определение номинальных величин характеристик холостого хода. Номинальные значения тока холостого хода 𝐼_0Н, мощности 𝑃_0Н,

коэффициента мощности cos0H определяются для 𝑈₁ = 𝑈_1Н. Построим

характеристики холостого хода на рис. 5-7 : 𝐼₀ = 𝑓⁽𝑈₁⁾, 𝑃₀ = 𝑓⁽𝑈₁⁾, cos 𝜑₀ =

𝑓⁽𝑈₁⁾.

Рис. 5 Характеристика холостого хода 𝐼₀ = 𝑓⁽𝑈₁⁾

Характер кривой тока холостого хода определяется изменением его реактивной составляющей, создающей основной магнитный поток в трансформаторе. Активная составляющая тока 𝐼₀ a, соответствующая мощности холостого хода 𝑃₀, невелика. При напряжении 𝑈₁₀, значительно меньшем номинального, магнитная система трансформатора ненасыщенна и зависимость 𝐼₀ = 𝑓(𝑈₁₀) прямолинейна. По мере насыщения магнитной системы реактивная составляющая тока холостого хода растет быстрее напряжения, и кривая отгибается кверху.

Рис. 6 Характеристика холостого хода 𝑃₀ = 𝑓⁽𝑈₁⁾

Мощность холостого хода, потребляемая трансформатором в режиме холостого хода, идет в основном на компенсацию потерь в стали (потери на вихревые токи и гистерезис), т.к. потери в меди при этом ничтожно малы (𝐼₀ = 2 … 10 %𝐼_н, 𝐼₂ = 0). Потери в стали практически пропорциональны квадрату индукции и частоте в степени 1,3. В режиме холостого хода частота остается постоянной, индукция изменяется пропорционально подводимого

напряжения 𝑈₁₀. Поэтому потери в стали практически пропорциональны квадрату подводимого напряжения и, следовательно, характеристика 𝑃₀ =

𝑓(𝑈₁₀) представит собой параболу.

Рис. 7 Характеристика холостого хода cos 𝜑₀ = 𝑓⁽𝑈₁⁾

𝑐𝑜𝑠𝜑0 = 𝑓(𝑈₁₀). Характер кривой объясняется соотношением:

𝑃₀

≡ 𝐵² ≡ 𝑈²; 𝑐𝑜𝑠𝜑0 = ^{𝑐𝑜𝑠𝜑0} ;

3 ∙ 𝑈_10Ф ∙ 𝐼_0Ф

При малых значениях напряжения, при слабом насыщении магнитной системы трансформатора 𝐼₀ ≡ 𝑈₁₀ , поэтому вначале коэффициент мощности изменяется слабо. По мере насыщения магнитной системы трансформатора ток 𝐼₀ благодаря реактивной составляющей резко возрастает и коэффициент мощности уменьшается.

Значение номинального тока холостого хода в процентах 𝐼_0Н

рассчитывается относительно номинального тока первичной обмотки:

𝑖_0Н = 𝐼_0Н ∙

100

^𝐼1Н

= 0,024 ∙

100

₂ = 1,2%.

4. Определение параметров схемы замещения при холостом ходе. По результатам опыта холостого хода для 𝑈₁ = 𝑈_1Н можно найти:

𝑍₁

+ 𝑍_𝑚

₌ 𝑈₁

^𝐼0Н

125

⁼ 0,024

= 5208,33 Ом;

𝑟₁

+ 𝑟_𝑚

₌ ^𝑃0Н

0Н

3 ∙ 𝐼²

0,63

⁼ 3 ∙ 0.024²

= 364,58 Ом.

Так как обычно 𝑍_𝑚 ≫ 𝑍₁ и 𝑟_𝑚 ≫ 𝑟₁, то можно считать

𝑍_𝑚

_≈ 𝑈₁

^𝐼0Н

= 5208,33 Ом;

𝑟_𝑚

_≈ ^𝑃0Н

0Н

3 ∙ 𝐼²

= 364,58 Ом.

𝑚

𝑚

𝑥_𝑚 = ^√𝑍² − 𝑟² = ^√5208,33² − 364,58² = 5 195, 56 Ом

Остальные параметры схемы замещения трансформатора при холостом ходе (𝑟₁ , 𝑥_𝜎1) определяются по результатам опыта короткого замыкания.