Внешняя характеристика трансформатора

Внешняя характеристика трансформатора определяет зависимость напряжения вторичной обмотки U ₂ от тока вторичной обмотки I ₂ при постоянном коэффициенте мощности cos j ₂ = const и номинальном напряжении первичной обмотки U ₁. Часто для определения внешней характеристики пользуются относительными единицами (рис.14.6).

 

где - ток нагрузки при номинальном токе первичной обмотки;

- коэффициент загрузки трансформатора,

а также:

 

Так как , то:

,

 

где определяется по (14.7).

Таким образом, ордината внешней характеристики определяется выражением:

 

(14.9)

 

где .

n

U

1 H

U

I

2 H

I

= K

Рис. 14.6

Выражение (14.9) показывает, что напряжение на выходе трансформатора зависит от его внутреннего сопротивления (R_К, X_к), коэффициента мощности cos j ₂ и коэффициент загрузки, т.е. график представляет наклонную линию. Трансформаторы проектируют так, чтобы при номинальном токе вторичной обмотки снижение выходного напряжения не превышало 5¸ 10% от номинального.

 

 

Коэффициент полезного действия трансформатора

 

Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора определяется отношением активной мощности Р ₂ на выходе трансформатора к активной мощности Р ₁ на его входе

.

 

Мощные современные трансформаторы могут иметь КПД больше 99%. В таких случаях мощности Р ₂ и Р ₁ настолько близки, что не существует измерительных приборов, способных их отличить. Поэтому КПД определяют косвенным методом, основанном на прямом измерении мощности Р ₂ и мощности потерь D Р.

Так как:

 

,

то:

 

(14.10)

 

Мощность потерь в трансформаторе равна сумме мощностей потерь в магнитопроводе - Р_С и в проводах Р_пр. Потери в магнитопроводе пропорциональны напряжению первичной обмотки U ₁. Обычно трансформаторы работают при номинальном напряжении первичной обмотки. Поэтому считают Р_С = const. Их определяют в опыте холостого хода.

Потери в проводах обмоток определяются токами обмоток, которые в свою очередь зависят от характера нагрузки. Так как нагрузка силовых трансформаторов часто изменяется, то и потери в проводах переменные. Найдем выражение, удобное для их учета.

Для этого вспомним, что ток холостого хода трансформатора пренебрежимо мал, в сравнении с номинальным. Поэтому будем полагать, что в рабочем режиме:

.

 

Воспользовавшись понятием коэффициентом загрузки трансформатора, можем записать:

.

 

Теперь выражение (11.4) можно записать в виде:

 

(14.11)

 

где - мощность потерь в проводах обмоток при номинальных токах, определяется в опыте короткого замыкания.

Мощность на выходе трансформатора определяется известным выражением

 

(14.12)

 

Так как , то и . Тогда, применяя коэффициент загрузки трансформатора:

 

, (14.13)

 

где S_H - номинальная полная мощность трансформатора.

Подставляя (14.11) и (14.13) в (14.10) получаем окончательное выражение для КПД:

 

 

Выражение показывает, что КПД трансформатора зависит от значений коэффициента мощности нагрузки - cos j ₂ и от коэффициента загрузки - К_З.

На практике максимум КПД достигается при средней нагрузке, когда К_З = 0,7¸ 0,5, а

Лекция №9.

АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ

ЭЛЕКТРОНИКА

Введение

 

Рассматривается элементная база электроники: электровакуумные приборы, полупроводниковые приборы. Излагаются принципы построения аналоговых и импульсных электронных устройств. Особое внимание уделено операционным усилителям и устройствам на базе операционных усилителей. Рассмотрены также основные устройства цифровой электроники, запоминающие устройства, преобразователи информации.

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: