5. Опрацювання дослідних даних

5.1. За даними першого досліду визначте коефіцієнт трансформації автотрансформатора. Зверніть увагу, що його визначають так само, як і для звичайного трансформатора:

..,,.

де Е₁, Е₂ - ЕРС відповідно первинної та вторинної обмотки; U₂₀ - вторинна напруга автотрансформатора у режимі холостого ходу.

5.2. За даними таблиці 8.1 обчисліть для кожного досліду:

- коефіцієнт завантаження автотрансформатора:

.

- відносну зміну напруги:

- коефіцієнт потужності первинної обмотки:

- активну потужність вторинного кола. Зверніть увагу, оскільки для навантаження використовують лампи розжарювання (резистори), які мають сos φ₂ = 1, то активна потужність вторинного кола у даному разі становить:

.

- коефіцієнт корисної дії:

,

де Р₁ – потужність, яку споживає із мережі система автотрансформатор - навантаження; Р₂ – активна потужність навантаження (корисна потужність споживача електричної енергії). Звісно, в режимі холостого ходу ККД η₀ = 0.

5.3. Зверніть увагу, що завдяки електричному зв’язку між первинною та вторинною обмотками, частина потужності у вторинне коло передається електричним шляхом, а частина електромагнітним. Отже, вторинна повна потужність S₂ включає в себе дві складові: потужність S_ел, яка передається з первинного у вторинне коло безпосередньо первинним струмом I₁ та потужність S_ем, яка передається з первинного кола у вторинне внаслідок трансформації. Враховуючи, що у даному разі сos φ₂ = 1, одержують:

S₂ = S_ел + S_ем,

а прийнявши до уваги силу струму I₁₂ в загальній частині обмотки автотрансформатора (рис.8.1) знаходять:

5.4. Обчисліть для кожного досліду:

- потужності, які передаються у вторинне коло електричним шляхом:

- потужності, які передаються у вторинне коло електромагнітним шляхом:

5.5. Запишіть результати розрахунків у табл. 8.2.

6. Аналіз одержаних результатів. Висновки і рекомендації

6.1. Проводячи аналіз, в першу чергу зверніть увагу на переваги автотрансформатора перед трансформатором:

Враховуючи, що первинний І₁ і вторинний І₂ струми у автотрансформатора діють зустрічно, тобто за фазою майже протилежні, то результуючий струм у загальній частині обмотки дорівнює їх різниці, тобто можна вважати, що

.

Звідси випливає, що при малому значенні К (близькому до одиниці) загальну частину обмотки автотрансформатора можна виконати проводом з меншою площею поперечного перерізу. Ця обставина і відсутність окремої вторинної обмотки сприяють значній економії обмоткового матеріалу і, як наслідок, зменшенню розмірів, маси і вартості автотрансформатора. Отже, за інших однакових умов, порівняно із звичайним трансформатором, автотрансформатор виявляється легшим і дешевшим ще й тому, що він має менші розміри осердя, пропорційні лише тій частині загальної потужності, яка передається магнітним шляхом. Завдяки меншій масі і розмірам автотрансформаторів, знижуються втрати в міді та в сталі, а ККД виявляється трохи вищим, ніж у аналогічних трансформаторів.

Зі збільшенням К вказані переваги автотрансформатора у порівнянні з трансформатором зменшуються, а наявність електричного зв’язку між обмотками ВН і НН стає основним недоліком цього апарату.

Ще одна перевага автотрансформаторів полягає у тому, що вони можуть мати не одну, а декілька вторинних обмоток, що дає можливість стрибкоподібно регулювати величину вторинної напруги. А у лабораторних автотрансформаторах типу ЛАТР потужністю 0,5...7,5 кВ∙А взагалі вихідна напруга плавно регулюється від 0 до U_1н переміщенням по первинній обмотці повзунка або роликового контакту, тобто затискач a /рис. 8.1/ є рухомим.

1. За даними таблиці 8.1 побудуйте в масштабі (починаючи з нульових значень) графіки залежностей U₂ = ƒ(I₂ ) та η= ƒ(I₂ ).

Зверніть увагу, що при незмінних значеннях U₁, ƒ та сos φ₂, графік U₂ = ƒ(I₂ ) - це зовнішня характеристика автотрансформатора, яка показує його основні робочі властивості.