Коэффициент полезного действия трансформатора

Коэффициент полезного действия (кпд) – это отношение отдаваемой активной мощности к потребляемой:

з = ∙100%; (48)

Р₁ – мощность, потребляемая из сети;

Р₂ – мощность, отдаваемая нагрузке.

Для практического определения кпд при номинальной нагрузке необходимо измерить мощности в первичной и вторичной обмотках. Мощность, потребляемая из сети, может быть представлена в виде выражения:

Р₁ = Р₂ + Р_ст + Р_м (49)

Р_ст – мощность потерь в стали (в сердечнике);

Р_м – мощность потерь в меди (в обмотках).

На практике кпд трансформаторов определяют косвенным путем, т.е. путем раздельного определения потерь в режимах холостого хода, короткого замыкания и режиме номинальной нагрузки, а затем кпд рассчитывают по формуле:

з = Р₂/ (Р₂ + Р_ст + Р_м) (50)

На основании опытов получили следующую зависимость (см. рис.23)

Можно считать, что в режиме холостого хода энергия, потребляемая трансформатором из сети, расходуется только на перемагничивание сердечника. Мощность этих потерь измеряют ваттметром, включенным в цепь первичной обмотки. В этом режиме определяется также коэффициент трансформации k и ток холостого хода I_o.

В режиме короткого замыкания определяют тепловые потери в проводах обмоток трансформатора. Ваттметр, включенный в цепь первичной обмотки, покажет мощность, соответствующую потерям в меди Р_м.

Кпд трансформатора при нагрузочном коэффициенте больше 0,7 (т.е. при большой нагрузке) несколько снижается из-за возрастания потерь в меди.

Таким образом, из графика видно, что наибольший кпд трансформатора при в = 0,7, следовательно, трансформатор эффективнее работает при небольшой недогрузке и имеет достаточный запас прочности при скачках тока в сети.

з з

Д Р_м

ДР_ст

в

в – нагрузочный коэффициент, в = I_2нагр/I₂;

Рис.23.Коэффициент полезного действия и потери мощности в трансформаторе

Задания на повторение.

1. Найти коэффициент трансформации, если в режиме холостого хода напряжения на вторичной обмотке трансформатора 20; 110; 330; и 1100 В. Трансформатор подключен к сети напряжением 220 В.

2. Число витков первичной обмотки трансформатора равно 100, вторичной – 500. Определить напряжение холостого хода трансформатора при подключении его к сети переменного напряжения 220 В. Найти ток вторичной обмотки трансформатора, если ток первичной обмотки равен 10 А, а потерями в трансформаторе можно пренебречь.

3. Напряжение короткого замыкания составляет 5%. Какое напряжение можно подавать на первичную обмотку при опыте короткого замыкания, если номинальное напряжение сети 220 В?

4. Первичная обмотка однофазного трансформатора имеет 480 витков и включена на напряжение 220 В. В каком месте этой обмотки следует сделать вывод для вторичной обмотки, чтобы понизить напряжение до 42 В?

Глава 8. Электрические машины

Дата добавления: 2014-12-17