МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»

(наименование института полностью)
Кафедра /департамент /центр¹ __________________________________________________

(наименование кафедры/департамента/центра полностью)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
по дисциплине (учебному курсу) «Электротехника и электроника»

^{(наименование дисциплины (учебного курса)}
Вариант ____ (при наличии)

Студент	(И.О. Фамилия)
Группа
Преподаватель	Е. В. Шаврина (И.О. Фамилия)

Тольятти 2022
Цель: Научиться определять параметры трансформатора в различных режимах его работы.

Оборудование:

. Стенд СИПЭМ (трансформатор, сопротивление 1000 Ом на стенде, амперметры и вольтметры).

. Ваттметры - 2 шт.

ХОД РАБОТЫ.

. Построение схем.

В опыте холостого хода нагрузка была отключена.

В опыте короткого замыкания цепь первичной обмотки была включена на выход ЛАТРа, а нагрузка была соединена накоротко.
. Таблицы измерений.
Для опыта холостого хода:

Измерения				Вычисления
U1ном, В	I0, А	Р10, Вт	U20, В		Z0, Ом	Х0, Ом	R0, Ом	L, Гн	сos ф0	К	i0, %	P0, Вт
220	0.05	5	180		4400	4299.9	0.0005	1.4	1	0.(81)	100	11

---

Формулы расчётов:

Z0 = U0/I0 R0 = P0/(I0)2 X0 = Sqrt((Z0)2 - R0) L = X0/2fп K = U20/U10 cos ф0 = R0/Z0

i0 = (I0/I1ном)*100 P0 = U1ном*I0*Cos ф0
Для опыта короткого замыкания:

№ п/п	Измерения				Вычисления
	U1кз, В	I1кз, А	I2кз, А	Р1кз, Вт		Zкз, Ом	Хкз, Ом	Rкз, Ом	uкз, %	сos фкз	Р`кз, Вт	u`кз, %
1	24	0.38	0.5	4		63.15	27.7	56.75	10.(90)	0.43	4.8	12.98

Формулы расчётов:

= (Uкз/Uном)*100 cos фкз = P1кз/I1кз*U1кзкз = U1кз/I1кзкз = P1кз/(I1кз)2кз = Sqrt((Zкз)2 - Rкз)
В следующих двух формулах будет использоваться следующая конструкция:

+ а(О2 - О1), где a - температурный коэффициент расширения металла, равный 0.04, а О2 - О1 - разность рабочей температуры трансформатора (75ос) и температуры в аудитории(25ос).

Так как все значения известны, то 1 + а(О2 - О1) = 1.2
Р`кз = 1.2*Р1кз

u`кз = (Sqrt((1.2*U1кз)2 - U1кз*(1 - сos фкз))/U1ном)*100
Характеристики построены не будут, так как был проведён лишь один опыт, соответственно график является точкой.

Для опыта с нагрузкой.

№ п/п	Измерения						Вычисления
	U1, В	I1, А	Р1, Вт	U2, В	I2, А	Р2, Вт	Рпотерь, Вт	сos ф2
1	220	0.17	15	173	0.17	11	14	0.37
2	220	0.22	20	170	0.24	16	16	0.39
3	220	0.3	27	164	0.35	23	23	0.4
4	220	0.36	32	160	0.42	27	27	0.4
5	220	0.41	36	159	0.5	31	31	0.39

---

Формулы расчётов:

ф2 = P2/I2*U2 Pпотерь = U2*I2*сos ф2
Таблица значений графика для внешней характеристики:

B	сos ф2 = 1		сos ф2 = 0.8(инд.)		сos ф2 = 0.8(ёмк)
	dt U, %	U2, В	dt U, %	U2, В	dt U, %	U2, В
0.34	1.69	177	3.34	174	-3.34	186
0.48	2.25	175.95	4.71	172.5	-4.71	188.49
0.7	3.28	174	6.88	167	-6.88	192
0.84	3.92	173	8.25	165	-8.25	194
1	4.68	172.56	9.83	162.8	-9.83	197.7

Формулы расчётов:

= 2*I2= U20*(1 - 0.01*dt U)U = B*u`кз*(0.43*сos ф2 - 0.9*sin ф2)
Таблица параметров для построения зависимости КПД трансформатора от нагрузки:

B			0.34		0.48		0.7		0.84		1
n	сos ф2 = 1	0.69		0.74		0.78		0.79		0.8
	сos ф2 = 0.8	0.64		0.7		0.74		0.75		0.76

Формулы расчётов:

= 1 - (Р0 - B2*Ркз)/(B*Sном*сos ф2 + Р0 + B2*Ркз) B` = Sqrt(Рном/Р1кз) = 1.2
3. Построения графиков характеристик.



А - внешняя характеристика.

Б - характеристика зависимости КПД трансформатора от нагрузки.

трансформатор нагрузка обмотка замыкание

4. Анализ характеристик.

---

Внешняя характеристика показывает величину колебаний - как положительных, так и отрицательных, в зависимости от изменения нагрузки во вторичной цепи. Индуктивный характер снижает напряжение, а ёмкостной - повышает. Активная - снижает, однако производная графика её не так мала, как у индуктивной.

Из графика зависимости КПД трансформатора от нагрузки следует, что КПД трансформатора повышается с устремлением нагрузки к такому значению, что электрические потери в трансформаторе становятся равными магнитным потерям и достигает максимального значения при их равенстве.

. Выводы по работе.

Я овладел навыками измерения параметров трансформатора в его трёх режимах, подтвердил теоретические познания практическими, а также построил два графика: внешней характеристики и зависимости КПД от нагрузки.
Ответы на вопросы:

1. 
   Назначение, устройство и принцип действия трансформатора.
   

Трансформатор - это электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одной частоты, в таковой другой частоты с такой же частотой.

Он состоит из >=2 обмоток, расположенных на стержнях, соединёнными ярмом - это есть магнитопровод.

Для описания принципа действия я буду использовать однофазный двухобмоточный трансформатор.

Первичная обмотка, подключённая к источнику напряжения u1, создаёт ток i1, который создаёт в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф0, что пересекает витки первичной и вторичной обмотки, создавая в них е1 и е2. Под действием е2 во вторичной обмотке, замкнутой на нагрузку Z, наводится i2, с таким же направлением, как и у е2.

2. 
   Какие потери мощности имеют место в трансформаторе?
   

Потери электроэнергии в трансформаторе такой конфигурации складываются из:

потерь на нагревание обмоток трансформатора;
потерь на нагревание сердечника;
потери на перемагничивание сердечника.

Величина потерь электроэнергии в трансформаторе зависит, главным образом, от качества, конструкции и материала трансформаторной стали, из которой изготовлен сердечник. Потери электроэнергии намного больше в случае, если сердечник имеет монолитную конструкцию, поэтому на практике сегодня монолитные сердечники не применяются. Для дополнительной изоляции друг от друга пластины сердечника лакируются.

---

3. 
   С какой целью строится схема замещения?
   

Эквивалентная схема (схема замещения, эквивалентная схема замещения) реального элемента цепи — электрическая схема цепи, состоящая из идеализированных элементов цепи, рассчитанные напряжения и токи на зажимах которой совпадают с какой-то погрешностью с измеренными токами и напряжениями на зажимах реального элемента. Уравнения для токов и напряжений эквивалентной схемы реального элемента являются его математической моделью

4. 
   Как проводится опыт холостого хода и какие параметры трансформатора определяются из этого опыта?
   

Опыт холостого хода трансформатора проводят для определения коэффициента трансформации, мощности потерь в стали и параметров намагничивающей ветви схемы замещения, проводят его обычно при номинальном напряжении первичной обмотки.

5. 
   Как проводится опыт короткого замыкания и какие параметры трансформатора определяются из этого опыта?
   

В опыте короткого замыкания однофазного трансформатора вторичная обмотка закорачивается накоротко, то есть Z_н=0, а напряжение вторичной обмотки U₂=0. При этом напряжение первичной обмотки подводится пониженным, для того чтобы, не повредить трансформатор.

6. 
   Чем отличается опытное короткое замыкание от аварийного?
   

Аварийный режим – тогда, когда замкнута вторичная обмотка при номинальном первичном напряжении. При таком замыкании токи возрастают в 15¸20 раз. Обмотка при этом деформируется, а изоляция обугливается. Железо так же подгорает. Это тяжелый режим. Максимальная и газовая защита отключает трансформатор от сети при аварийном коротком замыкании.

Опытный режим короткого замыкания – это режим, когда вторичная обмотка накоротко замкнута, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение, когда по обмоткам протекает номинальный ток – это UК – напряжение короткого замыкания

---

Смотрите также файлы

• Справочник по мясу и мясопереработке под редакцией Y. H hui, PhD (кандидат наук).docx

• Название учебного заведения.doc

• И. С. Свеницкая умк соответствует рабочим программам фгос третьего поколения.docx

• Отчет практической подготовки производственная (преддипломная) практика.docx

• Богатыри защитники земли Русской.docx