Изучение эксплуатационных свойств схем соединения обмо­ток автотрансформатора

Цель работы: Изучение эксплуатационных свойств схем соединения обмо­ток автотрансформатора. Знакомство с методами их расчета и анализа.

Краткие теоретические положения

Известно, что в трансформаторах передача энергии из одной обмотки в дру­гую происходит посредством магнитного поля, которое проходит по магнито-проводу трансформатора. При этом для передачи энергии не создаются элект­рические связи между обмотками.

В автотрансформаторах существуют два пути передачи энергии: один путь, как и в трансформаторах, посредством магнитного поля, другой посредством электрической связи между обмотками. Поскольку передача энергии электри­ческим путем оказывается дешевле магнитного, то автотрансформатор с эконо­мической точки зрения выгоднее трансформатора.

На рис. 3 приведена схема автотрансформатора, на основе которой рассмот­рим энергетические соотношения в автотрансформаторе и дадим основные оп­ределения.

Проходная мощность - это полная мощность, которая проходит через авто­трансформатор, ее определяют на входных или выходных зажимах автотранс­форматора

Эта мощность является также номинальной мощностью автотрансформа­тора.

Типовая (электромагнитная) мощность - это мощность, которая переда­ется из одной сети в другую посредством магнитного поля. Эту мощность на­зывают также расчетной. Как и в обычном трансформаторе, эта мощность

где- соответственно э.д.с. и токи последовательной и общей об-

моток.

Мощность, передаваемая электрическим путем, равна разности мощностей

Расход материалов, габариты и стоимость автотрансформатора определяются в основном типовой мощностьюа его пропускная способность определя­ется проходной мощностьюОчевидно, чем больше эта разница, тем вы­годнее применение автотрансформатора.

Для численной оценки этого эффекта вводят коэффициент типовой мощ­-

ности

Чем меньше коэффициент      тем выгоднее автотрансформатор.

Однако экономический эффект зависит не только от доли энергии, передава­емой электрическим путем, но и от вида схемы соединения обмоток автотранс­форматора. Возьмем трансформатор с двумя обмотками и соберем на его осно­ве все возможные схемы автотрансформатора. Перед сборкой схем обмотки промаркируем, то есть определим их начала и концы. Отметим особенность соединения обмоток автотрансформатора, которая заключается в том, что одна обмотка всегда включается в сеть последовательно, а другая параллельно. При таком условии можно собрать четыре варианта схем (рис. 4). Покажем, что ко­эффициент типовой мощности зависит от схемы соединения обмоток.

Определим коэффициент трансформации автотрансформатора как отно­шение

и покажем на примере первой схемы (рис. 4а) способ определения коэффици­ентов

Будем считать, что э.д.с. во всех индуктивно связанных обмотках направле­на от начала обмотки к ее концу (на рис. 4 это показано стрелками). Пренебрегая

падением напряжения, можно записать. Тогда получим

то есть данная схема автотрансформатора повышающая.

Для определения коэффициента типовой мощности воспользуемся электро­магнитной мощностью последовательной обмотки и выходной мощностью ав­тотрансформатора, в результате этого получим

Легко показать, что среди схем, приведенных на рис. 4, две схемы повышаю­щие и две понижающие. При этом из каждой пары схем одна имеет меньший коэф­фициент типовой мощности и поэтому оказывается экономически выгоднее.

Программа испытаний

Провести оценку схем автотрансформатора изображенных на рис. 4, путем экспериментального определения коэффициента трансформации и коэф­фициента типовой мощности

Используемые приборы и электрооборудование

1.             Испытуемый трансформатор (мощность трансформатора задается препо­давателем).

2.                Источник переменного регулируемого напряжения (ЛАТР).

3.                Амперметры и вольтметры.

4.              Активная нагрузка (реостат)

Экспериментальная установка (рис. 5) представляет собой трансформатор, из обмоток которого с помощью перемычек собирается схема автотрансформа­тора. Пример сборки такой схемы показан на рис. 6.

Цель работы: Ознакомление с методами маркировки обмоток трансформа­торов тока, определение коэффициента трансформации и построение вольт-ам­перной характеристики.

Краткие теоретические положения

Трансформаторы тока служат для преобразования тока в величины, удобные для измерения. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряе­мого тока, к вторичной обмотке последовательно подключаются приборы.

Для трансформаторов тока справедливо следующее уравнение намагничи­вающих сил: