тем, что КПД трансформаторов высок, и мощности и друг от друга отличаются незначительно. Вследствие этого небольшие ошибки при измерении мощности приводят к значительной погрешности при вычислениях КПД.
Поэтому КПД трансформатора определяется косвенным путем на основании данных, полученных из опытов холостого хода и короткого замыкания.
где – |
– коэффициент нагрузки трансформатора; |
–номинальная (полная) мощность трансформатора ВА;
–потери в сердечнике, определяемые из опыта холостого хода при номинальном
напряжении ;
– потери в меди, определяемые из опыта короткого замыкания при номинальном значении тока, приведенные к температуре 75 °С.
Опыт короткого замыкания проводится обычно, когда температура обмоток приблизительно равна температуре окружающей среды 20÷25 °С.
Согласно нормам, потери в меди, определяемые из опыта короткого замыкания, должны быть приведены к номинальной температуре, которая для обмоток исследуемого трансформатора составляет 75 °С.
где |
– потери в меди, определяемые из опыта короткого замыкания при |
и |
|
|
. |
|
|
– температурный коэффициент меди ( |
). |
|
|
КПД трансформатора достигает максимального значения при равенстве постоянных и переменных потерь, т.е., когда потери в сердечнике равны потерям в обмотках.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
4.1. ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА
Устанавливают переключатель режима работы в положение «Х Х». Ручку автотрансформатора АТ устанавливают в положение, соответствующее минимальному напряжению на его выходных зажимах. Включают напряжение сети и, поворачивая ручку АТ, постепенно увеличивают напряжение на первичной обмотке трансформатора. Показания приборов записывают в табл.1 при изменении напряжения на первичной обмотке в пределах от 170 В до 220 В, через каждые 10 В.
Необходимо записать показания приборов при номинальном напряжении на первичной обмотке трансформатора , так как они служат исходными данными для дальнейших расчетов. Результаты измерений записывают в табл. 1.
ВНИМАНИЕ. По окончании измерений следует отключить напряжение сети.
Таблица 1.
|
Данные отчета |
Расчетные данные |
Примечание |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3220
–цена деления ваттметра при опыте ХХ, указана на стенде.
Расчетные данные определяются по формулам, приведенным |
в разделе 3.2. Значения |
||
сопротивлений |
рассчитывают только для |
. |
|
По данным опыта строят графические зависимости |
|
. |
|
|
4.2. ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ |
||
При выключенном тумблере S1 (стенд отключен |
от |
сети переменного тока) |
|
переключатель режима работ устанавливают в положение “ К. З. ”, а ручку автотрансформатора в положение, соответствующее минимальному напряжению. Затем тумблером S1 подключают стенд к сети и плавно увеличивают напряжение на первичной обмотке трансформатора.
Показания приборов записывают при изменении тока первичной обмотки в пределах от 0,5 А до 1,7 А, через каждые 0,3 А. Необходимо записать показания
приборов при номинальном токе первичной обмотки. Результаты измерений записывают в таблицу №2.
После проведения опыта тумблером S1 следует отключить сеть.
|
|
Таблица №2. |
|
|
|
|
|
Данные опыта |
Расчетные данные |
Примечание |
|
№ |
|
|
|
п / п |
|
|
|
1,38
–цена деления ваттметра при опыте К.З. (указана на стенде).
–температура окружающей среды.
Расчетные данные определяются из выражений, приведенных в разделе 3.3. Значения
сопротивлений |
и напряжений |
|
рассчитываются только для номинального тока первичной обмотки трансформатора |
||
IK I1H 1.38 A. |
По данным опыта К.З. строятся зависимости |
. |
|
4.3. ОПЫТ НОМИНАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ |
|
При отключенной сети переключатель режима работ устанавливают |
в положение |
|
“H.H.”. Включают напряжение сети и поворотом ручки автотрансформатора устанавливают на первичной обмотке трансформатора напряжение, равное номинальному
. Реостатом устанавливают ток нагрузки трансформатора, равный минимальному. Изменяя ток нагрузки трансформатора от минимального до
максимального значения, записывают показания приборов |
(следует |
произвести 4-5 измерений). Результаты измерений заносят в таблицу №3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица №3 |
|
Данные опыта |
|
Расчетные данные |
|
|||
№ п/п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет значений |
и производится по формулам раздела 3.4 |
На основании опытных |
и расчетных данных строят внешние характеристики |
(расчетную и опытную). |
|
4.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ТРАНСФОРМАТОРА |
|
Расчет КПД проводится по формулам, приведенным в разделе 3.5, для следующих значений коэффициента нагрузки: β = 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25. При этом считают, что
нагрузка чисто активная, т.е. |
. |
|
|
|
|
|
|
|||
Исходные данные и результаты вычислений записывают в таблицу №4. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица №4 |
|
|
№ |
Исходные данные. Расчетные данные. |
|
|
|
|
||||
|
п/п |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным табл. 4 строят зависимости |
. |
|
|
|
||||||
5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет должен содержать:
1.Номинальные данные трансформатора.
2.Схемы испытаний трансформатора.
3.Таблицы с результатами испытаний и расчетов.
4.Графики зависимостей в соответствии с требованиями разделов 4.1.÷4.4.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Как определить коэффициент трансформации опытным путем?
2.В чем заключается опыт холостого хода трансформатора?
3.По какой схеме проводится опыт холостого хода?
4.Из каких составляющих состоит ток холостого хода?
5.Какие потери в трансформаторе определяют из опыта холостого хода?
6.Нарисуйте эквивалентную схему трансформатора в режиме холостого хода.
7.В чем заключается опыт короткого замыкания и по какой схеме он проводится?
8.Что называется напряжением короткого замыкания?
9.Чему равны потери короткого замыкания?
10.Как устроены однофазные трансформаторы броневого и стержневого типов?
11.Какие материалы используются для изготовления сердечников трансформатора?
12.Объясните характер кривых, полученных из опыта холостого хода.
13.Объясните характер кривых, полученных из опыта короткого замыкания.
14.Почему КПД трансформатора определяется косвенным методом?
15.При каких условиях КПД трансформатора будет максимальным?
Список литературы.
а) Базовый учебник:
1.Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов. В.М Бушуев, В.А. Деминский и др. М; Горячая линия-Телеком, 2011/ЭБС МТУСИ
а) Основная литература:
2.Шпилевой А.А. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций [Электронный ресурс]: учебное пособие/Шпилевой А.А. – Электрон. Текстовые данные. – Калининград: Балтийский федеральный университет ис. Им. Канта, 2010. – 131 с. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/23959.html - ЭБС «IPRbooks»
3.Электропитание устройств связи: Учебное пособие для вузов. Л.Ф. Захаров, М.Ф. Колканов М.: «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте» 2009 г.
б) Дополнительная литература:
4.Сажнев А.М. Источники бесперебойного электропитания переменного тока [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Сажнев А.М., Рогулина Л.Г. – Электрон. текстовые данные. – Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2015.-312 с. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/55478
5.Козляев Ю.Д.Сборник задач и упражнений по курсу «Электропитание устройств и систем телекоммуникаций» [Электронный ресурс]: учебнометодическое пособие/ Козляев Ю.Д. - Электрон. текстовые данные. – Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2015.-82 с. Режим доступа:http://www.iprbookshop.ru/45487. html
6.Сажнев А.М. Промышленные электропитающие устройства связи
[Электронный ресурс]: учебное пособие/ Сажнев А.М., Рогулина Л.Г., Абрамов С.С. – Электрон. текстовые данные. – Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2009.-
192 с. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/54796. html