Лабораторная работа №5Исследование однофазного силового трансформатора Цель работыОпределение основных параметров и характеристик однофазного силового трансформатора.Программа работы1. Ознакомиться с лабораторным стендом и выбрать необходимые измерительные приборы и электрооборудование.

2. 
   Собрать схему (рис. 5.1) и после проверки ее преподавателем записать паспортные данные используемых приборов и оборудования.
   
3. 
   Провести опыт холостого хода трансформатора.
   
4. 
   Провести опыт короткого замыкания.
   
5. 
   Исследовать трансформатор в нагрузочном режиме.
   
6. 
   НИРС:
   

а) снять характеристики холостого хода;б) снять характеристики холостого хода трансформатора с неизолированным и изолированным ярмом и оценить качество магнитопровода;в) рассчитать к.п.д. трансформатора, используя данные холостого хода и опыта короткого замыкания и сравнить с экспериментальными значениями.Методические указания по выполнению работы

1. 
   Принципиальная схема установки для исследования однофазного трансформатора приведена на рис. 5.1. Исследуемый трансформатор Т1 представляет собой две катушки (первичная и вторичная обмотки), надетые на стальной сердечник с закрепленным сверху ярмом. В качестве регулируемого источника напряжения применен автотрансформатор Т2. Нагрузкой r_н трансформатора является реостат (15 Ом; 50 Вт):
   

Рис. 5.1. Принципиальная схема установки для исследования однофазного трансформатораВыбор пределов измерений измерительных приборов производится исходя из номинальных данных трансформатора, приведенных на принципиальной схеме (рис. 5.1).

2. 
   Для выполнения опыта холостого хода выключить выключатель S1.
   

С помощью автотрансформатора Т2 установить на первичной обмотке номинальное напряжение 220 В. Результаты измерений записать в табл. 5.1. Таблица 5.1Результаты опыта холостого хода трансформатора

Измеренные величины				Вычисленная величина
U1xx, B	U2xx, B	I1xx,A	P1xx, Вт	К

---

3. 
   Для выполнения опыта короткого замыкания рукоятку автотрансформатора Т2 поставить в нулевое положение. Движок реостата r_н поставить в нулевое положение. Включить выключатель S1. Плавно увеличивая автотрансформатором напряжение на первичной обмотке трансформатора Т1, установить в этой обмотке номинальный ток 0,3 А. Результаты измерений записать в табл. 5.2.
   

Таблица 5.2Результаты опыта короткого замыкания

Измеренные величины				Вычисленные величины
U1кз , В	I1кз , А	Р1кз , Вт	I2кз , А	сosφ1кз	U1кз , %

4. 
   Для исследования трансформатора под нагрузкой движок реостата r_н поставить на максимум. С помощью автотрансформатора Т2 установить на первичной обмотке номинальное напряжение 220 В. Плавно уменьшая сопротивление реостата r_н, изменять вторичный ток от 1,5 до 4,5 А через 0,5 А. Результаты измерений для каждого значения вторичного тока записать в табл. 5.3.
   

Таблица 5.3Результаты исследования работы трансформатора под нагрузкой

№ п/п	Измеренные величины					Вычисленные величины
	U1, B	I1, A	P1,Bт	U2, B	I2, A	P2,Вт	η, %	сosφ1	β
1 2 3 … …

---

Обработка результатов измерений и составление отчета по работеТрансформатором называется статический (без движущихся частей) электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Обмотка трансформатора, соединенная с источником электроэнергии, называется первичной. Обмотка, отдающая электроэнергию потребителям, называется вторичной.Холостым ходом трансформатора называется такой режим, при котором напряжение на первичной обмотке равно номинальному , вторичная обмотка разомкнута, и ток в ней равен нулю.Мощность Р_1хх называется мощностью холостого хода. Эта мощность почти целиком расходуется на потери в стали сердечника, состоящие из потерь на гистерезис при циклическом перемагничивании стали и потерь на вихревые токи. Потерями в проводнике первичной обмотки из-за малого по величине тока холостого хода I_1xx обычно пренебрегают.Коэффициентом трансформации К называется отношение э.д.с. первичной обмотки Е₁ к э.д.с. вторичной обмотки Е₂. Действующие значения этих э.д.с определяются выражениями:Е₁ = 4,44 f ·W₁·Ф_m, (5.1)Е₂ = 4,44 f ·W₂ ·Ф_m , (5.2)где f – частота, Гц; W₁ и W₂ – числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора; Ф_m– амплитудное значение магнитного потока, Вб. В соответствии с выражениями (5.1) и (5.2) можно записать: (5.3)При холостом ходе можно пренебречь падением напряжения в первичной обмотке и считать, что:U_1xx =E₁ . (5.4)Из-за отсутствия тока во вторичной обмоткеU_2xx = E₂ . (5.5)Учитывая, что исследуемый трансформатор является понижающим, коэффициент трансформации К в данной работе рассчитывается по формуле: (5.6)Рассчитанное по формуле (5.6) значение коэффициента трансформации К записать в табл. 5.1.Коротким замыканием трансформатора называется такой режим, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко. Следует различать короткое замыкание в эксплуатационных условиях и опыт короткого замыкания. Эксплуатационное короткое замыкание является аварийным режимом, так как приводит к значительному увеличению токов в первичной и вторичной обмотках и может вызвать разрушение трансформатора.

---

Опытом короткого замыкания называется искусственный режим трансформатора, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, а на зажимы первичной подается относительно малое напряжение, при котором по первичной обмотке протекает номинальный ток.Мощность Р_1кз тратится в основном на нагрев обмоток трансформатора и характеризует так называемые потери в меди обмоток.Напряжение короткого замыкания является важным параметром трансформатора. По ГОСТу напряжение короткого замыкания указывается в паспортных данных трансформатора, на основании этого напряжения можно оценить внешнюю характеристику трансформатора.Значение cosφ_1кз и напряжения короткого замыкания в процентах от номинального, рассчитанные по формулам (5.7) и (5.8), записать в табл. 5.2. (5.7) (5.8)Нагрузочным режимом называется такой, при котором на первичной обмотке поддерживается номинальное напряжение, а нагрузка на вторичной обмотке может быть в пределах от нуля до номинальной.При активном характере нагрузки r_н:Р₂=U_2· I₂, (5.9) (5.10)Коэффициент загрузки трансформатора рассчитывается по формуле: (5.11)где I_2ном – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора (4,5 А).Рассчитанные значения мощности Р₂, к.п.д. η, коэффициента загрузки β и cos φ ₁ записать в табл. 5.3.Одной из важнейших зависимостей, определяющих работу трансформатора под нагрузкой, является внешняя характеристика. Внешней характеристикой трансформатора называется зависимость напряжения на вторичной обмотке от тока вторичной обмотки (тока нагрузки) при номинальном напряжении на первичной обмотке и неизменном cosφ₂ цепи вторичной обмотки.На основании второго закона Кирхгофа для цепи вторичной обмотки можно записать: (5.12)где r₂, x₂– соответственно активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки.

---

Выражение (5.12) показывает, что при неизменной э.д.с. вторичной обмотки при увеличении тока нагрузки возрастают падения напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях вторичной обмотки, а напряжение на зажимах вторичной обмотки при активно-индуктивной нагрузке уменьшается. Иногда внешнюю характеристику трансформатора строят в относительных величинах:Нагрузочный режим трансформатора характеризируется также зависимостями к.п.д. и cosφ₁ от тока нагрузки.В отчете привести:- принципиальную схему установки для исследования однофазного трансформатора с необходимыми пояснениями;- паспортные данные приборов и электрооборудования;- таблицы и расчетные формулы;- графики зависимостей: U₂=f₁(I₂), η= f₂(β), cosφ₁ =f₃(β).Вопросы для самоконтроля

1. 
   Почему можно пренебречь потерями в меди при опыте холостого хода?
   
2. 
   Почему можно пренебречь потерями в стали при опыте короткого замыкания?
   
3. 
   Какая разница между эксплуатационным коротким замыканием и опытом короткого замыкания?
   
4. 
   Почему в нагруженном трансформаторе вторичное напряжение отличается от вторичной э.д.с.?
   
5. 
   Что такое внешняя характеристика трансформатора?
   
6. 
   Что такое коэффициент загрузки трансформатора?
   

Приложение 1Условные обозначения величинПри оформлении отчетов следует использовать следующие обозначения электрических величин с учетом характера и схемы соединения нагрузки.1. Параметры всей цепи: U – напряжение сети;U_a– падение напряжения на активном сопротивлениицепи;U_p – падение напряжения на реактивном сопротивлениицепи;I– общий ток цепи;I_a– активная составляющая тока всей цепи;I_p – реактивная составляющая тока всей цепи;z – полное сопротивление всей цепи; r – активное сопротивление всей цепи;х – реактивное сопротивление всей цепи; у– полная проводимость всей цепи;g – активная проводимость всей цепи; b – реактивная проводимость всей цепи; Р – активная мощность всей цепи; Q – реактивная мощность всей цепи

---

Смотрите также файлы

• План работы классного руководителя Школы Минпросвещения России.docx

• Пп Вид деятельности Целевое назначение.doc

• Костюк, Я. И.docx

• Знакомство.docx

• азастан Республикасыны Мемлекеттік Туын жне Мемлекеттік Елтабасын.docx