Перед решением контрольной задачи по этому разделу необходимо ознакомиться по литературе и конспекту лекций с назначением и принципом действия однофазного двухобмоточного силового трансформатора.
Варианты по данному разделу приведены в таблице 1, в которой для трансформаторов типа ОС заданы исходные данные, необходимые для расчета.
Перед решением раздела необходимо изобразить принципиальную электрическую схему подключения первичной обмотки к питающей сети, а электрической нагрузки – ко вторичной обмотке, которая содержала бы необходимую коммутационную аппаратуру и электроизмерительные приборы.
Определяем номинальные токи в первичной I1 ном и вторичной I2 ном обмотках трансформатора исходя из выражения для полной мощности. Единицы используемых величин должны соответствовать СИ, полная мощность и напряжения заданы.
Равная надежность изоляции первичной и вторичной обмоток обеспечивается при одинаковом напряжении, приходящемся на один виток обмотки: Uвит = U1 ном / W1 = U2 ном / W2.
Это позволяет определить число витков в первичной W1 и вторичной W2 обмотках, а также коэффициенты трансформации напряжений κ.
Если принять известной допустимую среднюю плотность тока в проводах обмоток g, то можно определить сечение медных изолированных проводов первичной F1 и вторичной F2 обмоток. При полной мощности до 40 кВА можно принять g от 1,4 до 2 А/мм2, при мощности от 40 до 250 кВ 
А – от 2,1 до 2,6 А/мм2.
Величину максимального магнитного потока Фm в стальном сердечнике трансформатора определяем из выражения для действующего значения ЭДС первичной обмотки Е1, если принять:
Е1» U1 ном , f = 50 Гц, Вm = 1,6 Тл.
Поперечное сечение стального сердечника найдем из выражения
Fсm = Фm/ Вm.
По результатам проведения опыта холостого хода находим ток холостого хода I0, cos j0 – из выражения для активной мощности Р0 в опыте холостого хода, параметры намагничивающего конструктора:
z0 = U1 ном / I0, R0 = P0/ I0, X0.
Остальные параметры схемы замещения находим, используя данные опыта короткого замыкания: U1к , cos jк – из выражения для активной мощности в опыте короткого замыкания Pk, I1к = I1 ном, zk= U1 к / I1ном, Rk =Pk / Ik2, Xk. Зная коэффициент трансформации, находим: Rk = R1 +R2!, R1 »R2!» Rk/2, R2 = R2! /к2, Хк= X+X!2, X1» X!2 Хк/2, X2= X!2/ к2.
Индуктивность первичной L1 и вторичной L2 обмоток трансформатора находим из выражения для реактивного индуктивного сопротивления.
Если бы проектировали трансформатор на нестандартную частоту, то могли бы значительно изменить его размеры. Чтобы проанализировать влияние частоты питающего напряжения на величину площади поперечного сечения стали сердечника Fст, строим кривую Fст=j(f), принимая f=50,100,150 Гц. Используем выражение Fст= Uвит/4,44 f В, принимаем В = 1,6 Тл.
В зависимости от величины электрической нагрузки, подключаемой ко вторичной обмотке, изменяется КПД трансформатора h. Для проведения анализа этой зависимости строим кривую h= f(b). Коэффициент загрузки b=
=I2/ I2 ном задаем в пределах от 0 до 1,2. Построение кривой проводим, используя выражение
.
Таблица 1- Исходные данные по однофазному трансформатору
| Вариант | Sном,
кВ А
| U1ном кВ | U2ном В | U1 к, % | Uвит, В/ви-ток | Р0, Вт | Рк, кВт | I0, % |
| 0,66 | 3,5 | 0,28 | 4,7 | |||||
| 6,6 | 4,5 | 4,5 | 0,55 | 2,8 | ||||
| 6,3 | 5,5 | 0,34 | 3,5 | |||||
| 3,8 | 0,35 | 3,8 | ||||||
| 6,5 | 0,5 | 4,8 | ||||||
| 10,5 | 4,5 | 5,5 | 1,1 | 2,9 | ||||
| 5,2 | 1,8 | 1,8 | ||||||
| 6,1 | 7,2 | 3,1 | 1,7 | |||||
| 10,5 | 4,3 | 0,61 | ||||||
| 0,4 | 6,5 | 0,4 | 4,8 | |||||
| 5,4 | 3,5 | 0,5 | ||||||
| 6,6 | 6,2 | 7,1 | 2,2 | 1,8 | ||||
| 5,7 | 6,5 | 1,6 | 3,5 | |||||
| 4,9 | 0,9 | 2,4 | ||||||
| 4,8 | 3,5 | 0,52 | ||||||
| 6,3 | 5,3 | 4,1 | 0,45 | 2,6 | ||||
| 7,1 | 2,1 | 1,7 | ||||||
| 6,6 | 5,4 | 6,5 | 1,4 | 3,4 | ||||
| 10,5 | 4,6 | 3,7 | 0,93 | 3,9 | ||||
| 0,4 | 5,5 | 3,6 | 0,31 | |||||
| 13,2 | 5,7 | 4,7 | 0,6 | 3,3 | ||||
| 10,5 | 6,4 | 6,2 | 2,8 | 2,3 | ||||
| 4,5 | 5,8 | 3,8 | 1,9 | |||||
| 6,1 | 1,9 | |||||||
| 0,66 | 5,5 | 0,35 | 5,8 | |||||
| 10,5 | 1,5 | 3,2 | ||||||
| 6,5 | 6,6 | 4,2 | 0,8 | 2,7 | ||||
| 6,6 | 4,5 | 4,5 | 0,42 | 2,3 | ||||
| 4,7 | 4,8 | 0,69 | 3,5 | |||||
| 0,38 | 4,5 | 0,3 | 6,5 |
Здесь принимаем 
=0,8, а величины мощностей следует привести в одну систему единиц. Одной из характерных точек этой кривой является максимальный КПД hm, который определим при коэффициенте 
.
Влияние величины электрической нагрузки трансформатора I2 на величину напряжения на зажимах вторичной обмотки U2 проанализируем по внешней характеристике трансформатора U2= f(I2), где по оси абсцисс возьмем коэффициент загрузки b. При нагрузке от 0 до 1,2 это будет практически прямая линия, которую проводим через две точки с координатами: 1 - b=0, U2=U2 ном; 2 - b=1, U2 ном=DU. Первую точку наносим на график, а ординату второй нужно вычислить. Для определения ординаты второй точки используем выражения: DUа%=(Pk/Sном)×100%, 
DU% =b (DUа% cos j2+DUp% × sin j2 ), cos j2 =0,8, sinj2=0,6, DU=1(DUа%×0,8+DUp% ×0,6), DU=(DU%/100%)U2ном, U2=U2ном-DU.
Ток в первичной обмотке, возникающий при аварийном коротком замыкании вторичной обмотки в условиях эксплуатации I1к.э, найдем из сравнения номинального напряжения U1ном и напряжения в опыте короткого замыкания:
I1к. э=(U1ном/ U1к) I1ном=(100/ U1к%) I1ном.
Необходимо сделать выводы исходя из графических зависимостей, построенных при решении данного раздела.