Определение характеристик трансформатора косвенным методом
При заданных значениях cos 2 внешнюю характеристику трансформатора U2 = f() и изменение напряжения U в зависимости от коэффициента нагрузки рассчитывают по формулам
,
,
где Uка и Uкр — берут из опыта короткого замыкания, а напряжение U20 — из опыта холостого хода при U1 = U1ном.
Таблица 7.4
Расчет характеристик трансформатора по данным опытов холостого хода и короткого замыкания при U1 = U1ном = 220 В и cos 2 = …
|
U |
U2 |
Sномcos 2 |
P0 |
2Pк |
P0 + 2Pк |
|
– |
% |
В |
Вт |
Вт |
Вт |
Вт |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для определения КПД трансформатора необходимо знать суммарную мощность потерь Pп в нем. Из опыта холостого хода известно, что мощность потерь в стали магнитопровода Pпм ≈ P0. При напряжении U1 = U1ном = const потери в стали Pпм ≈ P0 — const для любых режимов работы трансформатора. Мощность потерь в обмотках трансформатора, т. е. мощность электрических потерь Pпэ, определяют в опыте короткого замыкания. При токе I1 = I1ном мощность этих потерь равна Pпэ ≈ Pк. Поскольку электрические потери пропорциональны квадрату тока, то при любой нагрузке трансформатора их определяют как Pпэ ≈ 2Pк.
Мощность Pп потерь в трансформаторе при U1ном:
Pп = Pпм + Pпэ = P0 + 2Pк.
Мощность P2 электроприемника:
P2 = U2I2cos 2 U2номI2номcos 2 = Sномcos 2.
КПД трансформатора определяют по формуле
Изменение напряжения U2, внешнюю характеристику U2 = f() и КПД трансформатора рассчитывают при тех же значениях коэффициента нагрузки , которые были получены в опыте непосредственной нагрузки (см. табл. 7.1). Результаты расчета заносят в табл. 7.4.
По данным таблицы 7.4 строят зависимости U2 = f() и = f(),(см. рис.7.2), с целью сравнения методов испытания трансформатора.
7.4. Программа работы
1. Ознакомьтесь с паспортными данными трансформатора и запишите их.
2. Соберите электрическую цепь согласно схеме, представленной на рис. 7.1, для проведения опыта непосредственной нагрузки.
3. Проведите испытание трансформатора методом непосредственной нагрузки.
Результаты измерений запишите в табл. 7.1. Вычислите все величины, указанные в табл. 7.1, и постройте внешнюю характеристику трансформатора U2 = f() и зависимость = f(), как показано на рис. 7.2.
4. Проведите испытание трансформатора косвенным методом по п. 4.1 ÷ 4.4.
4.1. Проведите опыт холостого хода.
Результаты измерений запишите в табл. 7.2. Вычислите все величины, указанные в табл. 7.2, а также коэффициент трансформации n трансформатора. Определите ток I0 и мощность потерь P0 холостого хода при U1ном. Постройте характеристики холостого хода трансформатора, как показано на рис. 7.3, если они снимались.
4.2. Соберите электрическую цепь согласно схеме рис. 7.4 для проведения опыта испытательного короткого замыкания.
4.3. Проведите опыт испытательного короткого замыкания, как указано в п. 7.3.2.
Внимание! Перед включением выключателя S1 убедитесь в том, что движок источника питания (блок 60-105) установлен в положение, при котором U1 = 0.
Данные измерений запишите в табл. 7.3. Вычислите параметры трансформатора Zк, Rк, Хк для всех значений тока Iк и их средние значения. Определите при I1 = I1ном напряжение короткого замыкания U к%, его активную U ка% и реактивную U кp% составляющие в процентах от U1ном, а также мощность короткого замыкания Pк.
4.4. Рассчитайте косвенным методом внешнюю характеристику U2 = f()трансформатора, изменение напряжения U и зависимость = f() при коэффициентах нагрузки , которые имели место при испытании трансформатора методом непосредственной нагрузки. Результаты расчета запишите в табл. 7.4. Постройте характеристики U2 = f() и = f() (см. рис. 7.2).
5. Запишите технические данные измерительных приборов измерительных блоков 68-117, 68-200.
6. Выполните анализ полученных результатов.
Оцените значения тока I0 и мощности Р0 холостого хода в процентах от I1ном и Sном соответственно; оцените значения напряжения Uк% и мощности Рк короткого замыкания в процентах от U1ном и Sном; найдите соотношение Р0/Рк мощностей электрической энергии, потребляемой в режимах холостого хода и испытательного короткого замыкания; сравните значения номинального изменения напряжения U2 (при = 1), определенные косвенным методом и методом непосредственной нагрузки. Сравните значения КПД ном трансформатора при номинальной нагрузке ( = 1) и максимальные значения КПД max,определенные обоими методами.