7.1.7 Опыт холостого хода трансформатора (Рис.7.7)
Рис.7.7
Описание опыта холостого хода:
Для
проведения этого опыта прикладываем к
первичной обмотке номинальное напряжение
и измеряем потребляемую мощность
,
ток холостого хода
и вторичное напряжение
.
В этом случае вторичный ток
равен нулю,
ток
соответствует току
намагничивания,
достигающему 4-10% от номинального
значения
,
и мощность
соответствует потерям холостого хода.
Чтобы определить коэффициент трансформации, используем известную формулу:
.
Так,
как приложенное напряжение равно
номинальному
,
а ток
величина незначительная, по сравнению
с номинальной, то можно рассматривать
мощность
,
как потери
в стали
сердечника (магнитные потери).
Зная измеренные величины, можно рассчитать параметры схемы замещения:
-
коэффициент мощности 
;
- полное
сопротивление холостого хода 
;
- активное
сопротивление холостого хода 
;
-
реактивное сопротивление холостого
хода 
.
7.1.8 Опыт короткого замыкания (Рис.7.8)
В этом
опыте увеличиваем первичное напряжение
до тех пор, как первичный ток станет
равным номинальному
.
Вторичный
ток также равен номинальному
,
а мощность
соответствует потерям
в меди обмоток
(электрические потери).
Легко определяем коэффициент трансформации:
.
Рис.7.8
Исходя из измеренных величин, рассчитаем параметры схемы замещения:
-
коэффициент мощности 
;
- полное
сопротивление короткого замыкания 
;
- активное сопротивление короткого замыкания равно сумме сопротивлений двух обмоток
;
-реактивное
сопротивление короткого замыкания
равно сумме реактивных сопротивлений
двух обмоток 
.
Напряжение
короткого замыкания
может быть представлено в виде процентов
от номинального напряжения:
.
Практически эта величина составляет 5-8% от номинального напряжения. Активная составляющая напряжения короткого замыкания будет
. (7.8).
Аналогично получим реактивную составляющую
. (7.9)
7.1.9 Нагрузка трансформатора (Рис.7.9)
При нагрузке можно определить изменение вторичного напряжения и коэффициент полезного действия трансформатора.
Рис.7.9
Изменение вторичного напряжения и внешняя характеристика
Разность
(
),
выраженная в процентах к напряжению
называется
изменением вторичного напряжения
.
В приведенных величинах формула имеет следующий вид:
.
Чтобы представить эту формулу в параметрах схемы замещения воспользуемся простейшей схемой замещения (Рис.7.5), и соответствующей ей векторной диаграммой (Рис.7.10).
В этой
диаграмме можно предположить с небольшой
ошибкой, что OC=OE
, CB=EB
и тогда OE-OA=AD+DE.
Однако разность OE-OA=
и отрезки AD
и DE
из прямоугольных треугольников ADB
и EDB,
будут равны соответственно AD=
,
DE=
.
После этих математических преобразований формула трансформируется в
.
Обозначим коэффициентом нагрузки отношение токов первичного либо вторичного к их номинальным значениям
.
Подставляя выражение для коэффициента нагрузки
и учитывая формулы (7.8) и (7.9), получим окончательную формулу:
. (7.10)
Внешняя
характеристика
трансформатора (Рис.7.11) - это зависимость
вторичного напряжения от нагрузки
с
учётом коэффициента мощности.
Рис.7.10 Рис.7.11
Коэффициент полезного действия
Трансформатор - это электрическая машина с очень высоким к.п.д., порядка 90%.
Как известно к.п.д. определяется отношением полезной мощности к мощности потребляемой, т.е. вторичной к первичной. Выражение для к.п.д. в процентах может быть представлено как
.
Выразим магнитные и электрические потери через параметры холостого хода и короткого замыкания
и 
,
подставим значение коэффициента нагрузки и получим окончательную формулу для к.п.д.
(7.11)
Из этой формулы видно, что к.п.д. растет до определенного значения, а потом падает, т.е. имеет место максимальное значение при оптимальном значении коэффициента нагрузки
.
Кривая на графике (Рис.7.12) представляет зависимость к.п.д. от нагрузки.
Рис.7.12