7. Расчет и построение внешних характеристик

Внешние характеристики можно получить расчетным путем. При любой нагрузке вторичное напряжение определяется так:

U2ф =U2ф.ном (1,0 − 0,01ΔU%),

где U2ф.ном – номинальное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

ΔU% – изменение вторичного напряжения при нагрузке, равное

ΔU% = 100(U2ф.ном −U2ф)/U2ф.ном .

При номинальной нагрузке величина ΔU% для силовых трансформаторов составляет 2...5%. С достаточной точностью изменение напряжения можно определить по выражению ΔU% = β(Uа75% cosϕ₂ +U p% sinϕ₂) .

Задаем значения коэффициента нагрузки: β = 0; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25. При заданных значениях cosϕ 2 и sinϕ 2 (разд. 2) рассчитываем ΔU% и U2ф , (табл.).

b	Активная		Активно-индукциооная			Активно-ёмкостная
	Δ U	U2ф	Δ U	U2ф	Δ U		U2ф
-	%	В	%	В	%		В
-	-	150,00	-	150,00	-		150,00
0,50	3,44	139,84	3,01	139,89	2,49		151,01
0,75	5,15	142,28	4,52	143,6	3,73		155,52
1,00	6,87	140,10	6,02	112,77	4,98		157,03
1,25	8,59	137,19	7,53	138,77	6,22		159,34

График зависимости U2ф = f (β )

Расчетные внешние характеристики U2ф = f (β ) в одних координатных осях с

опытной внешней характеристикой представлены на рис. 1.7 пунктирной (активная

нагрузка), штрих-пунктирной (активно-индуктивная нагрузка) и штрих-штрих-

пунктирной (активно-емкостная нагрузка) линиями.

8. Расчет и построение зависимости кпд от коэффициента нагрузки

ГОСТ 3484.1–88 рекомендует определять КПД косвенным методом, используя

значения потерь мощности в трансформаторе, получаемые из опытов ХХ и КЗ. Рас-

четное выражение для определения КПД

η = 1,0 – (Рх.ном + β²Р_к.ном.75 ).(βS_ном cosϕ₂ + Рх.ном + β²Р_к.ном.75 ) ,

где Рх.ном – магнитные потери мощности в магнитопроводе, равные мощности ХХ

при U1x =U1ф.ном ; Рк.ном75 – электрические потери в обмотках, равные мощности

потерь КЗ при I1к = I1ном и температуре 75С , т.е. к75

Рк.ном75 = 3I1номR ;

Sном – номинальная мощность трансформатора.

Используя данные опытов ХХ и КЗ и ряд значений коэффициента нагрузки β ,

рассчитываем КПД при заданном значении коэффициента мощности (табл.).

	β	-	0,05	0,10	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25
η	cosβ=1	0	0,72	0,84	0,912	0,923	0,926	0,9201	0,906
	cosβ=0,8	0	0,666	0,795	0,891	0,904	0,909	0,898	0,884

График зависимости η = f (β )

Зависимости η = f (β ) представлены на рис. 1.8 сплошной (cosϕ= 1,0 ) и пунктирной (cosϕ= 0,8 ) линиями.

Кривая η = f (β ) имеет максимум при таком значении β , когда электрические

потери в обмотках равны магнитным потерям в стали. Наиболее вероятная нагрузка, при которой η =η max имеет место, при значении β = 0,5...0,7.

Значение коэффициента нагрузки β , которое соответствует максимальному

значению КПД ηmax , определим по формуле

β опт = Рх.ном /Рк.ном75 .

Максимальное значение КПД

ηmax = 1,0 −(Рх.ном)/(0,5βоптSном cosϕ + Рх.ном).

Рх.ном	Рк.ном75	β	ηmax
			cosϕ= 1,0	cosϕ= 0,8
50	177,2	0,529	0,929	0,9134