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 Sн – номинальная мощность трансформатора;
α - коэффициент нагрузки трансформатора;
Ро- потери в стали, взятые из опыта холостого хода при номинальном подводимом напряжении;
Рк- потери в обмотках трансформатора, взятые из опыта короткого замыкания при номинальных токах в обмотках и пересчитанные на температуру 75оС 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. Ро = α2Рк. 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
№ U1л
U1ф
I1
U2ф
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
U1ф
I1
U2ф
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:
коэффициент трансформации, ток и потери холостого хода, определяемые опытом холостого хода;
напряжение и потери короткого замыкания, определяемые опытом короткого замыкания;
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.