4 Определение коэффициента полезного действия трансформатора по данным опытов холостого хода и короткого замыкания

Определение коэффициента полезного действия по данным измерения отдаваемой и потребляемой мощностей при испытании трансформатора под нагрузкой зачастую не может дать достаточно точных результатов (при испытании трансформаторов малой и средней мощности), является очень громоздким (при испытании трансформаторов средней мощности), а во многих случаях является практически неосуществимым (при испытании трансформаторов большой мощности).

где S_н – номинальная мощность трансформатора;

α - коэффициент нагрузки трансформатора;

Р_о- потери в стали, взятые из опыта холостого хода при номинальном подводимом напряжении;

Р_к- потери в обмотках трансформатора, взятые из опыта короткого замыкания при номинальных токах в обмотках и пересчитанные на температуру 75^оС по формуле:

или ,

соsφ₂ – коэффициент мощности вторичной цепи.

Задаваясь значениями α = 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25, соs ₂=1 и соs ₂=0,8, производят аналитический расчёт коэффициента полезного действия и строят зависимость η = f(α). Результаты расчётов сводят в таблице 5.5.

Рисунок 5.11 – Зависимость η = ƒ(а) при различных сosφ₂

При соs ₂=1:

При соs ₂=0,8:

Значение коэффициента полезного действия трансформатора будет наибольшим при такой нагрузке, при которой потери в обмотках равны потерям в стали, т.е. Р_о = α²Р_к. Отсюда кратность загрузки трансформатора, при которой коэффициент полезного действия будет наибольшим, равна

.

Эта нагрузка составляет (0,5÷0,7) номинальной мощности трансформатора.

Таблица 5.5 – Результаты расчётов

№ п/п	α	Р2 = α Sн cos φ2		Ро	Рк	α 2Рк	η
		сosφ2=1	сosφ2=0,8				сosφ2=1	сosφ2=0,8
1	0,1	150	120	44	66,77	0,626	0,771	0,731
2	0,25	375	300			3,913	0,886	0,862
3	0,5	750	600			15,65	0,925	0,908
4	0,75	1125	900			35,213	0,932	0,917
5	1,0	1500	1200			62,6	0,931	0,915
6	1,25	1875	1500			97,813	0,926	0,910

Таблица 5.6 – Внешняя характеристика трансформатора при активной нагрузке

№ U_1л U_1ф I₁ U_2ф Р₁ COS φ₁ I₂

1 400 232 0.65 136 40 0.16 0

2 400 232 0.77 135 300 0.72 0.4

3 400 232 1 134 550 0.89 1.2

4 400 232 1.3 132 800 0.94 1.8

5 400 232 1.625 130 1000 0.97 2.4

6 400 232 1.85 129 1200 0.98 2.9

Таблица 5.7 – Внешняя характеристика трансформатора при ёмкостной нагрузке

№ C,_мкф U_1ф I₁ U_2ф Р₁ COS φ₁ I₂

1 232 0.65 136 40 0.16 0

2 232 0.3 136 50 0.56 0.5

3 232 0.65 136 80 0.3 1.8

4 232 1 136 100 0.2 2.6

5 232 1.65 136 120 0.16 3.7

6 232 2.325 136 200 0.15 4.81

Таблица 5.8 – Внешняя характеристика трансформатора при двигателе и ёмкости

U1ф	I1	U2ф	Р1	COS φ1	I2
232	0,65	136	40	0,16	0
232	2,0	133	350	0,28	2,55
232	1,625	134	320	0,34	1,8
232	1,1	134	310	0,5	0,95
232	0,8	134	305	0,74	0,5
232	0,65	135	305	0,96	1,4
232	1,075	135	305	0,65	2,5

ВЫВОДЫ

В ходе выполнения лабораторной работы были проведены опыты холостого хода и короткого замыкания исследуемого трёхфазного трансформатора, на основании полученных данных были вычислены некоторые характеристики машины, к числу которых относят:

1. коэффициент трансформации, ток и потери холостого хода, определяемые опытом холостого хода;

2. напряжение и потери короткого замыкания, определяемые опытом короткого замыкания;

3. коэффициент полезного действия и изменение вторичного напряжения при изменении нагрузки трансформатора, которые были получены на основании опытов холостого хода и короткого замыкания.

Также некоторые характеристики, вычисленные или взятые непосредственно из эксперимента, были отображены графически.

Возможные расхождения между практическими величинами, включая рассчитанные на их основании, и справочными данными объясняются погрешностью измеряемых приборов и округлениях при вычислениях.

21