Экспериментальное определение параметров трансформаторов

Коэффициент полезного действия трансформатора.

При передаче электрической энергии трансформатором происходят потери активной электрической мощности ∆Р, состоящие из потерь в сердечнике (в стали) ∆Р_С,и потерь в проводах обмоток (в меди) ∆Р_М.

Обычно, у мощных трансформаторов общая величина потерь довольно мала (∆Р 1 3%Р_НОМ) и его КПД = =98-99%,

где Р₁ – мощность, потребляемая из сети, Р₂ – полезная мощность трансформатора.

Вследствие незначительности потерь определение КПД трансформатора как отношения мощностей Р₂ к Р₁ затруднено, т.к. при измерении этих мощностей погрешность измерений оказывается сравнимой с величиной потерь в трансформаторе.

Поэтому, КПД трансформатора определяют косвенным путем по данным потерь мощности, измеряемых в опытых холостого хода Р₀ и короткого замыкания Р_К с учетом коэффициента загрузки трансформатора ,

где I₂ – величина тока вторичной обмотки при фактической нагрузке трансформатора в рабочем режиме;

I_{2 ном} – номинальный ток вторичной обмотки;

 

где Р_2НОМ – номинальная активная мощность трансформатора;

Р₀=∆Р_{С НОМ} –номинальные потери в сердечнике (потери в стали), определяемые в опыте холостого хода. Это постоянные потери, не зависящие от коэффициента загрузки трансформатора.

Р_К=∆Р_{М НОМ} – номинальные потери в обмотках трансформатора (потери в меди), определяемые в опыте короткого замыкания.

Поскольку потери в меди ∆Р_М пропорциональны квадрату тока и следовательно – квадрату коэффициента загрузки, их величину в любом режиме можно определить через номинальные потери и коэффициент загрузки:∆Р_м= ²∆Р_мном= ²Р_К

Паспортную номинальную мощность трансформатора задают через полную мощность S_2ном, т.к. выбор трансформатора производится по требуемой полной мощности, т.е. с учетом коэффициента мощности нагрузки cosφ_н, который для различных потребителей может сильно различаться даже при одинаковой активной мощности.

Поэтому обычно КПД трансформатора выражают через полную мощность

где S_2ном – полная номинальная мощность трансформатора;

cos - коэффициент мощности нагрузки (потребителя);

S_2номcos =Р_2ном – номинальная активная мощность трансформатора.

Для того, чтобы трансформатор при длительной работе в номинальном режиме не перегревался, выбор мощности трансформатора производят по условию S_2ном S_н=

где S_н и Р_н– полная и активная мощности, потребителя.

 

Параметры трансформаторов обычно определяются при проведении опытов холостого хода и короткого замыкания.

В опыте холостого хода определяются:

К – коэффициент трансформации;

Р₀=∆Р_{С НОМ} –номинальные потери в сердечнике (потери в стали);

R₀,X_o, Z₀ - активное, индуктивное и полное сопротивления сердечника;

α – угол магнитных потерь.

В опыте короткого замыкания определяются:

Р_К=∆Р_{М НОМ} – номинальные потери в обмотках трансформатора (потери в меди);

R_1, X₁– активное и индуктивное сопротивление первичной обмотки;

- реальные и приведенные активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки;