2017-12-14
895
Трансформатор - это статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при неизменной частоте.
Нагрузочным или рабочим называется режим работы трансформатора, при котором к первичной обмотке подведено напряжение U1, а к вторичной подключены потребители ZН, так что I2 > 0.
Это основной режим, при котором вторичный ток изменяется в пределах 0<I2 ≤ I2Н, а коэффициент мощности cosφ2 определяется характером нагрузки и может изменяться от нуля до 1,0. Особенности взаимодействий в рабочем режиме трансформатора определяются тем, что ток I2 создает МДС F2 = I2W2 и соответствующий магнитный поток Ф2, действующие встречно по отношению к МДС F1 и потоку Ф0, т.е. в соответствии с принципом Ленца реакция вторичной обмотки направлена на уменьшение основного магнитного потока взаимоиндукции Ф0, созданного при холостом ходе. Однако, поскольку подводимое к первичной обмотке напряжение не изменяется, а оно, в основном, уравновешивается ЭДС Е10, то поток Ф0 не должен изменяться.
|
|
|
Зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора от тока в этой обмотке графически изображается внешними характеристиками U2=f(I2). Вид внешней характеристики зависит от характера нагрузки и величины cos 
2: при активной и активно-индуктивной нагрузке внешние характеристики имеют падающий вид, причем чем меньше cos 2, тем больше наклон характеристики к оси абсцисс; при активно-емкостной нагрузке внешняя характеристика имеет восходящий вид (рис.4.1).
Рисунок 4.1 - Внешние характеристики трансформатора
При любой нагрузке:
U2= U20(1-0,01· 
U),
где U20 – напряжение на вторичной обмотке в режиме холостого хода, принимаемое за номинальное напряжение на выходе трансформатора, В;
U-изменение вторичного напряжения, вызванное нагрузкой трансформатора.
Для построения внешней характеристики необходимо рассчитать не менее пятизначений напряжения U2 при разных значениях коэффициента нагрузки 
=I2/I2ном, например при =0.25, 0.50,0.75,.1.0 и 1.2.
Расчет U ведут по формуле (%):
U= Uк(cos кcos 2+ sin к sin 2)
Расчеты U выполняют при cos 2=1, cos 2=0.8 (нагрузка активно-индуктивная) и cos 2=0.8 (нагрузка активно-емкостная). В последнем случае получают отрицательные значения U.
Зависимость к.п.д. трансформатора от нагрузки.
Для построения графика 
=f() при cos 2=1 и cos 2=0.8 определяют к.п.д. трансформатора для ряда значений коэффициента нагрузки =0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.2, воспользовавшись формулой
,
где Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.
|
|
|
Рисунок 4.2 - График =f() для трансформаторов
с различнымиcosφ2
Максимальное значение к.п.д. соответствует такой нагрузке, при которой электрические потери трансформатора равны магнитным потерям, т.е.
2mPк.ном= Р0.ном .
Следовательно,
.
Максимальный к.п.д. трансформатора можно вычислить, если в формулу η = f(β) подставить выражение для m:
.
Рисунок 4.3 - Электрическая схема трансформатора
в режиме работы под нагрузкой
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| А4 | Активная нагрузка | 306.5 | ~220 В / 3´0…30 Вт; |
| А6 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.3 | 3´80 Вт |
| А20 | Трехфазный регулируемый автотрансформатор | ~3×0…240 В / 2 А | |
| G1 | Однофазный источник питания | 218.9 | ~220 В / 6 А |
| G2 | Трехфазный источник питания | 201.4.1 | ~400 В / 6 А |
| Р1 | Блок мультиметров | 510.0.1 | 2 мультиметра
0…1000 В  ;
0…10 А ;
0…20 Мом
|
| P3 | Многофункциональный электроизмерительный прибор | U, I, f, P, Q, cosj, |
