7. Коэффициент полезного действия трансформатора.

Коэффициент полезного действия трансформатора (КПД) представляет собой отношение активной полезной мощности Р₂, отдаваемой трансформатором нагрузке, к активной мощности Р₁, потребляемой им из сети, т. е.

η= или η%= 100.

Высокие значения КПД трансформаторов (максимальное значение КПД в трансформаторах большой мощности достигает 0,98…0,99) не позволяют определять его с достаточной степенью точности путём непосредственного измерения мощностей Р₁ и Р₂. Поэтому ГОСТ рекомендует его вычислять косвенным методом по значению потерь мощности по следующей формуле:

η = ,

где ΣP – сумма потерь в трансформаторе;

β – коэффициент загрузки трансформатора;

S_H – номинальная мощность трансформатора, кВА или ВА;

β S_Hcosφ₂ – отдаваемая трансформатором мощность Р₂, квт или вт;

Р_ХН – потери в стали трансформатора (квт или вт), равные мощности холостого хода при номинальном напряжении;

Р _КН – электрические потери в обмотках трансформатора при номинальном токе и температуре 75^о.

Задавшись рядом значений β (от 0 до 1,25), можно получить зависимости η = ƒ(β) при cosφ₂ =1 и cosφ₂ = 0,8 (рис.5.10). С увеличением нагрузки трансформатора КПД резко возрастает, так как при этом общие потери в трансформаторе невелики с преобладанием постоянных потерь в стали. При некотором значении β_опт кривая КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с увеличением нагрузки. Причиной этого является сильное увеличение электрических потерь в обмотках, возрастающих пропорционально квадрату тока, т. е. пропорционально β², в то время как полезная мощность Р₂ возрастает пропорционально β. Максимум КПД достигает при таком значении β_OПТ, при котором потери в обмотках становятся равными потерям в стали:

β²_оптР_КН = Р_ХН.

Для серийных силовых трансформаторов

β_OПТ =

Указанные значения β_OПТ получены при проектировании трансформаторов на минимум приведенных затрат (на их приобретение и эксплуатацию). Наиболее вероятная нагрузка трансформатора соответствует β = 0,5…0,7.

В трансформаторах максимум КПД выражен сравнительно слабо, т. е. он сохраняет высокое значение в довольно широком диапазоне изменения нагрузки (0,4 < β < 1,5).

При уменьшении cosφ₂ КПД снижается (рис.5.10), так как возрастают токи I₂ и I₁, и увеличиваются потери в обмотках при одной и той же отдаваемой мощности.

Содержание отчёта

1. Паспортные данные исследуемого трансформатора и технические характеристики используемых приборов.

2. Схемы опытов

3. Таблицы измерений.

4. Характеристики холостого хода трансформатора. Расчёт параметров холостого хода.

5. Характеристики короткого замыкания. Расчёт параметров короткого замыкания.

6. Расчёт параметров схемы замещения и вычертить её для режима нагрузки.

7. Внешние характеристики трансформатора при cosφ₂ =1 и cosφ₂ = 0, построенные в одной системе координат. Определить изменение напряжения при номинальном токе.

8. Задаваясь значениями φ₂ от 90^о до –90^о при I₂=I_2H (β=1), рассчитать и построить зависимость ∆U= ƒ(cosφ₂).

9. На основании данных холостого хода и короткого замыкания рассчитать КПД трансформатора при cosφ₂ =1 и cosφ₂=0,8 и построить зависимость η= ƒ(β) для указанных значений cosφ₂. Определить коэффициент загрузки трансформатора β_опт, при котором достигается максимум КПД.

10. Дать оценку результатам испытаний.

Лабораторная работа №6

Параллельная работа трехфазных

трансформаторов

Цель работы: освоение методики опытной проверки обозначения зажимов обмотки, групп соединения обмоток трансформатора и исследование параллельной работы трансформаторов при различных условиях.

Содержание работы:

1. Ознакомиться с паспортными данными трансформаторов и обозначением зажимов обмоток.

2. Проверить правильность обозначения зажимов обмоток.

3. Определить группы соединений трансформатора для схем соединений обмоток Y/Y и Δ/Y.

4. Снять распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами при одинаковых и разных коэффициентах трансформации и построить зависимость вторичных токов трансформаторов от тока нагрузки.

5. Дать оценку полученных результатов.