Порядок виконання роботи

6.1. Визначення коефіцієнта трансформації

В якості однофазного трансформатора будемо використовувати середню фазу трифазного трансформатора (В-У – первинна обмотка, в-у – вторинна обмотка).

Підключити В-У до ЛАТРа. Виводи в-у та виводи додаткової обмотки з’єднайте, відповідно, з вольтметрами 150 та 50 В.

За допомогою ЛАТРа встановіть максимальну напругу. Показання запишіть у табл. 6.1.

Таблиця 6.1

Визначення коефіцієнта трансформації

Виміряно			Розраховано
U1	U2	Uд	w1	w2	к

Кількість витків додаткової обмотки w_д = 30. Користуючись пропорціями U₁/U_д = w₁/w_д та U₂/U_д = w₂/w_д, визначте кількість витків і коефіцієнт трансформації.

6.2. Визначення номінальних напруг і струмів трансформатора. Розрахуйте

6.2.1. Розрахуйте значення ЕРС, яка індуктується в одному витку:

Е_вит = 4,44· f· В_м ·S_ст,

Тут В_м – амплітуда магнітної індукції в сталі – 1,4 – 1,6 Тл; S_ст – площа перерізу стержня магнітопроводу, м²; f – частота змінного струму 50 Гц.

6.2.2. Розрахуйте номінальні напруги обмоток трансформатора:

U₁ = Е_вит · w₁; U₂ = Е_вит · w₂.

Отримані дані округліть до ближчих стандартних напруг: 36, 127, 220, 380, 660 В та запишіть їх у табл. 6.6.

6.2.3. Розрахуйте номінальні струми обмоток трансформатора:

І_1н = J_доп ·g₁ = J_доп · πd₁²/4, І_2н = J_доп ·g₂ = J_доп · πd₂²/4,

де J_доп – допустима густина струму по нагріванню (для мідного проводу J_доп = 2 А/мм²); g₁, g₂ – площі поперечного перерізу проводів обмоток (d₁ = 1,57 мм², d₂ = 2,1 мм² – діаметри проводів).

6.2.4. Розрахуйте повну номінальну потужність трансформатора:

S_1н = U_1н· І_1н, S_2н = U_2н· І_2н. Так як S_1н ≈ S_2н, то S_н = (S_1н + S_2н )/ 2.

Отримані дані запишіть у табл. 6.6.

6.3. Дослід холостого ходу.

Рис.6.1. Схема досліду трансформатора

До схеми 6.1 входить вимірювальний трансформатор струму И-54. Його коефіцієнт трансформації к_тт=І_1н/І_2н. Значення первинного струму виставляється за допомогою штекера, який вставляється в потрібне гніздо: 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50 А. Струм вторинної обмотки трансформатора струму – величина незмінна І_2н = 5 А. Щоб отримати реальні значення струму І₁₀ та потужності Р₁₀ треба показання вимірювальних приладів помножити на к_тт. Таким чином, І₁₀ = І₁₀· к_тт, Р₁₀= Р₁₀ · к_тт. Тут І₁₀ – значення струму, яке покаже амперметр, Р₁₀ – значення потужності, яке покаже ватметр (слід пам’ятати, що ватметр ще має власну ціну ділення С _w, тому Р₁₀ [вт] = Р₁₀ [ діл] · С _w · к_тт).

6.3.1. Зберіть електричну схему, яка наведена на рис. 6.1. До вторинної обмотки підключити вольтметр 150 В. За допомогою ЛАТРа на первинній обмотці трансформатора встановлюйте напруги, значення яких наведені в табл.

6.3. Для кожної режимної точки виміряйте струм І₁₀, потужність Р₁₀ і напругу на вторинній обмотці U₂₀. Дані дослідження запишіть у табл. 6.2.

Таблиця 6.2

Результати досліду холостого ходу

U1	U20	ктт	І10	І10	Р10	Р10
В	В	-	діл.	А	діл.	Вт
250 230 210 190 170 150 130 110 100

6.3.2. Користуючись отриманими даними, побудуйте характеристики холостого ходу: І₁₀ = ƒ(U₁) та Р₁₀ = ƒ(U₁). За цими характеристиками при номінальній напрузі U_1н визначте значення І_0н та Р_0н, які запишіть у табл. 6.3.

6.3.3. Розрахуйте параметри трансформатора при холостому ході.

Відносне значення струму холостого ходу:

і_0н = (І_0н /І_1н)·100%,

коефіцієнт потужності

сosφ₀ = Р_0н / U_1н· І₁₀,

параметри ділянки намагнічування:

Z₀ = U_1н/ І_0н,

R₀ = Р_0н / І_0н²;

.

Отримані значення запишіть до табл. 6.3.

Таблиця 6.3

Основні параметри трансформатора в режимі холостого ходу

Виміряно				Розраховано
U1н, В	U20,В	Р0н, Вт	І0н, А	і0н, %	к	Z0, Ом	R0,Ом	Х0, Ом	сosφ0

6.4. Дослід короткого замикання

6.4.1. До вторинної обмотки трансформатора замість вольтметра підключіть амперметр10 А. На трансформаторі струму виставте к_тт = 2. Рукоятку ЛАТРа встановіть у нульове положення. Повільно повертаючи ручку ЛАТРа встановлюйте у вторинній обмотці трансформатора значення струму І₂, які вказані в табл. 6.4. Для кожної режимної точки виміряйте значення напруги U_1к, струму І_1к та потужності Р_к. Дані дослідження запишіть у табл. 6.4.

Таблиця 6.4

Результати досліду короткого замикання

І2	U1к	ктт	І1к	І1к	Рк	Рк
А	В	-	діл.	А	діл.	Вт
8 7 6 5 4 3 2 1

6.4.2.Користуючись отриманими даними, побудуйте характеристики короткого замикання U_1к = ƒ(І₂) та Р_к = ƒ(І₂). За цими характеристиками і значенням номінального струму І_2н визначте U_кн і Р_кн, які запишіть у табл. 6.5.

6.4.3. Розрахуйте параметри трансформатора при короткому замиканні.

Коефіцієнт потужності

сosφ_к = Р_кн / U_кн· І_1н,

відносне значення напруги короткого замикання

u_кн = (U_кн / U_1н)·100%,

активна складова напруги короткого замикання:

u_ка = u_кн · сosφ_к;

реактивна складова напруги короткого замикання:

u_кр = u_кн · sinφ_к;

опори короткого замикання:

Z_к = U_кн/ І_1н,

R_к = Р_кн / І_1н²;

наведені опори вторинної обмотки до первинної:

R₁ = R₂´ = R_к/2;

Х₁ = Х₂´ = Х_к/2.

Отримані значення запишіть до табл. 6.5

Таблиця 6.5

Основні параметри трансформатора в режимі короткого замикання

Виміряно			Розраховано
Uкн	І1н	Ркн	сosφк	uкн	uка	uкр	Zк	Rк	Хк	R1	Х1
В	А	Вт		%	%	%	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом

6.5. За результатами дослідів та розрахунків заповніть таблицю номінальних даних трансформатора.

Таблиця 6.6

Паспортні дані трансформатора

Величина	UВНн	UННн	ІВНн	ІННн	Sн	І0н	і0н,	Uкн	uкн	Р0н	Ркн
Розмірність	В	В	А	А	ВА	А	%	В	%	Вт	Вт

6.6. Побудуйте зовнішню характеристику трансформатора U₂ = ƒ(І₂).

Дані про характер навантаження візьміть з табл. 6.7 (номер варіанта задає викладач).

Таблиця 6.7

Характер навантаження для розрахунку зовнішньої характеристики

Номер варіанта	сosφ2	Характер навантаження	Номер варіанта	сosφ2	Характер навантаження
1	0,2	R - L	15	0,7	R - L
2	0,7	R - C	16	0.2	R - C
3	0,75	R - C	17	0,65	R - L
4	0,35	R - L	18	0,5	R - C
5	0,4	R - C	19	0,6	R - L
6	0.8	R - L	20	0,3	R - L
7	0,35	R - C	21	0,85	R - C
8	0,5	R - L	22	0,1	R - L
9	0,6	R - C	23	0,45	R - C
10	0,45	R - L	24	0,9	R - L
11	0,9	R - C	25	0,8	R - C
12	0,85	R - L	26	0,55	R - L
13	0,1	R - C	27	0,3	R - C
14	0,25	R - C	28	0,75	R - L

Зовнішня характеристика трансформатора – це залежність напруги на вторинній обмотці від струму навантаження при умові, що U₁ – const, f – const, сosφ₂ – const.

Зовнішню характеристику будують по двох точках:

перша – І₂ = 0, U₂₀ = Е₂;

друга – І₂ = І_2н, U₂ = Е₂ ± ΔU₂.

Характеристику частіше будують у безрозмірних величинах: (U₂/U_2н)·100%, та І₂ /І_2н = β.

Напруга на вторинній обмотці при І₂ = 0 приймається за 100%, тобто, вважається номінальною. Зміну напруги розраховують за формулою

ΔU₂ = u_касosφ₂ ± u_кр sinφ₂.

Вибір знака « ± » залежить від характеру навантаження: для R - L – знак «+», для R – C – знак «-».

6.7. Побудуйте характеристику ККД трансформатора η =ƒ(β).