Лабораторна робота № 6 Дослідження однофазного трансформатора

Мета роботи: Визначення номінальних параметрів трансформатора.

Обладнання: 1.Однофазний трансформатор.

2. Автотрансформатор (ЛАТР).

3. Вимірювальний трансформатор струму.

4. Ватметр.

5. Вольтметри змінного струму 250 В, 150 В, 50 В.

6. Амперметри змінного струму 5 А, 10 А.

Проведення випробувань трансформаторів середньої та великої потужності під навантаженням практично неможливо. Тому для них розроблені методи побічних випробувань, до яких належать досліди холостого ходу та короткого замикання. Потім на їх основі проводяться розрахунки характеристик трансформатора в режимі навантаження.

Дослід холостого ходу. Випробування трансформатора в режимі холостого ходу проводиться для визначення коефіцієнта трансформації к, номінального струму холостого ходу і_0н, номінальних втрат холостого ходу Р_0н.

Як відомо, к = U_ВН / U_НН = w_ВН / w_НН . Якщо трансформатор знижуючий, первинна обмотка – це обмотка ВН, вторинна – НН. Тобто, U_ВН = U₁ , U_НН = U₂.

Розрахунок к, як відношення напруг первинної та вторинної обмоток, можливий лише при холостому ході, так як у цьому режимі U₂₀ = Е₂, а U₁₀ = -Е₁ + (R₁ + jX₁ )I₁₀ .

Падінням напруги в первинній обмотці (R₁ + jX₁ )I₁₀ можна знехтувати, оскільки I₁₀ складає 2–8% від номінального струму первинної обмотки. Тому, U₁₀ ≈ -Е_1, а к = U₁₀ / U₂₀.

Потужність, яка споживається трансформатором із мережі в режимі холостого ходу Р₀, іде на компенсацію втрат у магнітопроводі (втрати від вихрових струмів та втрати на гістерезис) – це втрати в сталі, або магнітні втрати. Електричними втратами в первинній обмотці можна знехтувати, знову ж таки, внаслідок малого значення струму I₁₀.

Дослід короткого замикання. Під коротким замиканням розуміють такий режим роботи трансформатора, коли одна з його обмоток підключена до джерела змінної напруги, а друга – закорочена. Режим короткого замикання при експлуатації трансформатора є аварійним, оскільки при номінальній напрузі первинної обмотки струм вторинної обмотки перевищує номінальний у 20-40 разів. Тому при проведенні досліду короткого замикання на первинну обмотку подають знижену напругу.

Випробування трансформатора в режимі короткого замикання проводиться для визначення номінальної напруги короткого замикання – u_кн і номінальних втрат короткого замикання Р_кн.

Номінальною напругою короткого замикання називається така, яку треба підвести до первинної обмотки трансформатора, щоб у первинній і вторинній обмотках встановилися струми, рівні номінальним. Для силових трансформаторів u_кн складає 5-15% від номінальної напруги U_1н. При такій малій напрузі малий і магнітний потоки у магнітопроводі, що дає змогу знехтувати магнітними втратами та активну потужність, яку бере трансформатор із мережі Р_кн, віднести до втрат в обмотках.

Результатом виконання цієї роботи є складання повного паспорта трансформатора.

В паспорті трансформатора вказуються:

а) номінальна повна потужність – S_н (кВА);

б) номінальні напруги обмоток ВН і НН – U_ВН і U_НН, (кВ);

в) номінальні струми обмоток – І_ВН і І_НН, (А);

г) частота струму f, (Гц);

д) номінальна напруга короткого замикання – u_кн, (%);

е) номінальний струм холостого ходу і_0н, (%);

ж) номінальні втрати холостого ходу Р_0н та короткого замикання Р_кн, (Вт).