Работа трансформатора под нагрузкой
Для исследования работы трансформатора под нагрузкой используется схема рис. 3.9. Один выключатель (В1) должен быть уже включен.
Рис. 3.9
К трансформатору подводят синусоидальное напряжение U1=U1H=const, ступенями изменяют его нагрузку до I2=1,2I2H и измеряют U1H, I1, P1(cosφ1), U2, I2.
По данным исследования определяют полезную мощность трансформатора Р2, cosφ1 (если измеряют P1) и P1 (если измеряют cosφ1), суммарную мощность потерь ΣΔP, мощности потерь в стали РС и меди РМ и строят его характеристики I1, P1, U2, η, cosφ1=f(P2). Описанный метод получения характеристик трансформатора называется методом непосредственной нагрузки, он применяется для трансформаторов небольшой мощности.
Полезная мощность трансформатора
P2=U2I2 cosφ2,
где φ2 - угол сдвига фаз между U2 и I2.
Коэффициент мощности трансформатора
.
Суммарная мощность потерь трансформатора
.
Мощность потерь в меди обмоток трансформатора
где РС - мощность потерь в стали сердечника, равная мощности при I2=0 и U1=U1H.
КПД трансформатора
.
Характеристики трансформатора представлены на рис. 3.10.
Рис.3.10
У трансформаторов средней и большой мощности разность между P1 и P2 очень мала, а поэтому их основные характеристики U2, η=f(P2)=f(I2) получают косвенным путем по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.
Зависимость U2=f(P2) или U2=f(I2) или U2=f(β) называется внешней характеристикой трансформатора. Напряжение U2 при любой нагрузке рассчитывается по формуле
|
|
|
.
где U2X=U2H - напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе; Δ u 2 - относительное изменение вторичного напряжения (в процентах)
.
где β - коэффициент нагрузки трансформатора:
,
φ2 - угол сдвига фаз между U2 и I2.
Номинальные токи однофазного трансформатора рассчитывают исходя из формулы
,
где SH - номинальная мощность трансформатора по паспортным данным.
Зная паспортные данные трансформатора (SH, U2H, PKH, UK), последовательно задают значениями I2 и рассчитывают соответствующие этим значениям токи, величины β, ΔU2, U2. По данным расчета строят внешнюю характеристику трансформатора U2=f(P2), характер которой определяется уравнением
,
где Р1XH, РXН - мощность потерь в стали при U1=U1H (по данным опыта холостого хода), мощность потерь в меди обмоток при I1=I1H и I2=I2H (по данным опыта короткого замыкания).
При cosφ2=const КПД является функцией β. η=f(β) имеет максимум в момент равенства постоянных потерь в стали (P1XH=const) переменным потерям в меди (
, где 
).
Обычно для трансформаторов в зависимости от их мощности βопт=0,5÷0,7.
В зависимости от мощности номинальное значение КПД трансформаторов находится в пределах 0,7 - 0,995.
|
|
|
Анализ формулы показывает, что при малых значениях β мощность потерь в меди увеличивается менее интенсивно, чем полезная мощность 
и КПД быстро растет. При больших значениях интенсивность увеличения мощности потерь в меди и полезной мощности выравниваются и рост КПД замедляется. При равенстве этих потерь (βопт) КПД достигает максимального значения. При значениях β>βопт мощность потерь в меди увеличивается более интенсивно, чем полезная мощность, и КПД уменьшается. Этим объясняется характер зависимости η=f(P2), приведенной на рис. 3.9. При одних и тех же значениях β коэффициент полезного действия будет тем меньше, чем меньше cosφ2.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!