 |
Методические указания к выполнению лабораторных работ
|
|
|
|
Постоянное повышение требований к качеству электрических машин привело к чрезвычайно широкой номенклатуре показателей, характеризующих их потребительские свойства.
В этих условиях большое значение приобретают косвенные методы экспериментального определения технико-эксплуатационных показателей электрических машин. Это позволяет существенно упростить, удешевить и сократить во времени процесс получения конечного результата.
Предлагаемые ниже лабораторные работы призваны показать возможности косвенных методов.
Лабораторная работа №1
Определение эксплуатационных показателей силового трансформатора
Цель работы
Целью работы является определение основных эксплуатационных показателей силового трансформатора косвенными методами.
Теоретические положения
Основными эксплуатационными показателями трансформатора являются изменение вторичного напряжения и коэффициент полезного действия (КПД) при номинальной нагрузке.
Изменение вторичного напряжения. Пусть U 20 – напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе. Трансформатор подключен к сети, напряжение которой U 1н постоянно.
В нагруженном трансформаторе при протекании токов во вторичной и первичной обмотках создаются падения напряжения в сопротивлениях этих обмоток и напряжение на зажимах вторичной обмотки изменяется. Это изменение может быть представлено как
, (1а)
где U 2 – напряжение на зажимах вторичной обмотки при нагрузке.
Если пренебречь падением напряжения в первичной обмотке при холостом ходе, то для приведенного трансформатора можно записать
. (1б)
Для представления Δ u через параметры трансформатора удобно воспользоваться упрощенной схемой замещения и векторной диаграммой, которые для смешанной (активно-индуктивной) нагрузки представлены на рис.1.
|
|
|
 | |||
 | |||
а) б)
Рис.1
На основании векторной диаграммы имеем
.
Заменяя отрезки соответствующими величинами, получим
. (2а)
Любой ток нагрузки можно связать с его номинальным значением соотношением I / I н= β, называемым степенью нагрузки или коэффициентом нагрузки по току данной обмотки.
Имея это в виду и вводя составляющие напряжения к.з., получим следующее уравнение
, (2б)
где Δ u, uка и u кр представлены в процентах от номинального напряжения.
Коэффициент полезного действия. Коэффициент полезного действия современных силовых трансформаторов достаточно высок. Поэтому прямые методы его экспериментального определения не могут быть рекомендованы из-за слишком большой погрешности в его определении.
Предпочтительнее пользоваться косвенными методами, среди которых наибольшее распространение получил метод, основанный на использовании данных опытов холостого хода и короткого замыкания (он же и рекомендуется ГОСТ 3484-77). Расчетная формула, получаемая из общего соотношения, имеет вид
. (3)
Здесь Р кн – электрические потери при номинальном токе, определяемые из опыта к.з.;
Р 0 – потери магнитные (в стали), определяемые из опыта х.х.;
S н – полная номинальная мощность трансформатора.
На основании приведенного уравнения можно найти условие наибольшего значения КПД
. (4)
Эксплуатационный коэффициент полезного действия. Его значение определяется как отношение количества энергии, полученной от трансформатора за некоторый промежуток времени, к количеству энергии, подведенной к нему за тот же промежуток времени.
|
|
|
При работе трансформатора по годовому графику нагрузки энергия потерь за год составляет
. (5)
Здесь А м – энергия потерь в стали;
А эл – энергия электрических потерь;
Р 0 – мощность потерь в стали;
Т р – число часов работы трансформатора в году (при круглосуточной работе Т р= 8760 часов);
Ркi – энергия электрических потерь при данной степени нагрузки;
ti – число часов работы при данной степени нагрузки.
Таким образом, максимальное значение годового эксплуатационного КПД по аналогии с максимумом мгновенного значения КПД будет в том случае, когда энергия потерь в стали за год будет равна энергии электрических потерь за то же время.
|
|
|
