План выполнения работы

1. Исследуйте процесс нагрева трансформатора. Соберите схему согласно рис. 4.1. Измерьте сопротивление отключенной сетевой обмотки в холодном состоянии. Включите трансформатор под номинальной нагрузкой на две минуты и отключите. Измерьте сопротивление проводников цифровым омметром на отключенном трансформаторе. Повторите опыт несколько раз. Результаты занесите в таблицу 4.1.

Начертите графики зависимостей процесса нагрева от времени.

Рис.4.1.Схема включения однофазного трансформатора.

Таблица 4.1.Данные нагрева обмоток трансформатора

т, ⁰C

R_г,Ом

t, мин.

х, = ⁰С Rх = Ом - - - - - - -

Измерьте мощность в нагрузке трансформатора как произведение тока вторичной обмотки на напряжение. Р= Вт.

2.Исследуйте процесс охлаждения трансформатора. Отключите трансформатор от сети и через каждые 2 минуты измеряйте сопротивление обмоток. Результаты измерений занесите в таблицу 4.2. По полученным данным постройте зависимости температуры от времени.

Таблица 4.2. Охлаждение трансформатора.

т, ⁰C

R_г,Ом

t. ,

мин.

3.Определите Тн и Тост трансформатора.

4.Рассчитайте номинальную мощность трансформатора исходя из допустимой температуры нагрева обмотки.

Выводы.

Контрольные вопросы

1. Как выглядит временная зависимость нагрева трансформатора для продолжительного и кратковременного режимов работы ?

2. Как определяют время нагрева и остывания по экспериментальным графи

кам?

3. Какие классы нагревостойкости изоляции существуют? Какие из них ис-

пользуют в трансформаторах?

4. Как определить температуру обмотки трансформатора?

5. Что такое постоянная времени нагрева трансформатора и что она характе-

ризует?

6. От чего зависит постоянные времени нагрева Тн и остывания То транс-

форматора?

7. Почему активное сопротивление трансформатора приводят к температуре

75 градусов Цельсия?

8. Какие виды охлаждения применяют в трансформаторах?

9. Какая температура допустима для масляных и сухих трансформаторов?

10. Как зависит долговечность изоляции от температуры нагрева обмоток?

11. Как влияет температура окружающей среды на нагрев трансформатора?

12. Какая температура окружающей среды является стандартной?

13. Как зависят масса и мощность трансформатора от теплостойкости изоля-

ции?

14. Как происходит нагрев и остывания трансформатора для продолжительно

го, кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы?

15. Как по результатам опыта нагрева и остывания экспериментально опреде-

лить мощность трансформатора?

16. Задача.

Лабораторная работа № 5 изучение однофазного автотрансформатора

Цель работы: Изучение устройства, принципа действия и характеристик автотрансформатора.

Краткие теоретические сведения.

Трансформаторы с общей первичной и вторичной обмотками называют автотрансформаторами (АТ). АТ бывают повышающими и понижающими. По сравнению с трансформатором кпд автотрансформаторов выше, напряжение короткого замыкания меньше, поле рассеяния меньше, расход материалов меньше, стоимость ниже. В АТ часть обмотки включена в сеть последовательно и определяет разность входного и выходного напряжений автотрансформатора, а часть обмотки включена параллельно сети. Изоляцию обмоток АТ рассчитывют на наивысшее напряжение.

Коэффициент трансформации определяют также как и в трансформаторах.

Расчетная (внутренняя, типовая ) мощность автотрансформатора Sр, передаваемая из обмотки в обмотку электроманитным полем Sр=Е1 I1 = E2 I 2, где Е1, I1, E2, I 2- эдс и токи соответствующих обмоток, рис.5.1. Расчетная мощность определяет габариты АТ и прямо зависит от разности высокого и низкого напряжений. При стремление к нулю разности ВН и НН расчетная мощность и габариты трансформатора уменьшаются.

Внешняя (проходная) мощность Sпр АТ, передаваемая из одной сети в другую ( Sпр=Uн.н Iн.н =Uв.н I в.н.) больше Sр, так как часть мощности передается во из обмотки в обмотку непосредственно электрическим путем. Поэтому АТ при той же мощности дешевле и компактнее трансформатора.

E2 U2 I 2= I_вн S_р=Е1 I1 = E2 I 2,

I_нн I_вн + I₁ =I_нн

U_нн Е₁ I1 U_вн

U₁ S_пр=U_нн I_нн =U_вн I_вн

Рис.5.1. Схема однофазного понижающего автотрансформатора.

Для схемы рис.5.1. Sр/Sпр = (Ктр-1)/Ктр.

Токи I₁ в схемах рис. 5.1. и рис. 5.2. направлены в противоположные стороны .

Ток Iн.н> I₁, поэтому обмотки автотрансформатора выполнены проводами с различными сечениями. Для схем рис.5.1 и рис. 5.2. Sр/Sпр = (Ктр-1)/Ктр. Указанные схемы включения предпочтительнее.

E2 U2 I 2 = I_вн S_р=Е1 I1 = E2 I 2,

I_нн I_нн - I₁ =I_вн

U_нн Е₁ I₁ U_вн

U₁ S_пр=U_нн I_нн =U_вн I _вн

Рис. 5.2. Схема однофазного повышающего автотрансформатора.

Применение АТ экономически оправдано при Uвн /Uнн не более 2.5. Потери и напряжения короткого замыкания в АТ такие же как и в трансформаторе с мощностью равной расчетной, но если потери отнести к проходной мощности, то они примерно в Sпр/Sр меньше, чем в трансформаторах с мощностью равной проходной. АТ присущи увеличенные токи короткого замыкания. Трехфазные АТ обыкновенно включают звездой.