Лабораторная работа №8 Исследование однофазного трансформатора.

Цель работа. Изучение основных физических явлений в трансфор­маторе. Испытание трансформатора в режимах: холостого хода (хх), короткого замыкания (кз) и нагрузки. Определение номинальных дан­ных трансформатора по данным опытов хх и кз.

Подготовка к работе

1. Ознакомиться с описанием лабораторной работы. Начертить схе­мы опытов, наметить порядок проведения опытов, заготовить таблицы для записи опытных данных.

2. Подготовиться к ответу на вопросы:

1. Устройство и принцип действия однофазного трансформа­тора.

2. Почему в трансформаторе применяется стальной сердеч­ник и как он выполняется?

3. Для каких целей делают опыты хх и кз? Методика их проведения.

4. Что называется напряжением короткого замыкания?

5. В чем отличие опыта кз от аварийного короткого замы­кания трансформатора?

6. Почему при опыте кз пренебрегают потерями в стали, а при опыте хх - потерями в обмотках?

7. Как практически определить коэффициент трансформации трансформатора?

8. От чего зависит к.п.д. трансформатора? Записать фор­мулу.

9. Начертить схему замещения трансформатора. Разобраться, что замещает каждое из сопротивлений схемы замещения и записать формулы для их расчета.

10. Записать основные уравнения электрического и магнит­ного состояния трансформатора.

11. Какова физическая сущность внешних характеристик тран­сформатора при различных видах нагрузки?

Литература

1. Касаткин А.С., Немцов М.В, Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.166-182.

Описание установки

В лабораторной работе исследуется однофазный трансформа­тор с номинальными параметрами: номинальная мощность Р_Н = 286 ВА, номинальные напряжения U_1H = 220 В, U_2H = 36 В; номинальные токи I_1H = 1,3 А; I_2H = 7,9 А. Остальные номинальные параметры трансформатора (потери в стали Р_CТ, потери в меди Р_М, ток холостого хода I₀ , напряжение кз U_1К, коэффициент трансформации К_Т и к.п.д. h_Н) необходимо определить в работе по результа­там опытов хх и кз. Для определения индукции В и напряженности Н в магнитопроводе трансформатор имеет вспомогательную обмот­ку, намотанную красным проводом. Для проведения опытов хх и кз питание трансформатора осуществляется от сети переменного тока через автотрансформатор.

Содержание работы

1. Ознакомиться с трансформатором, приборами, оборудованием; паспортные данные приборов занести в табл.1. Собрать схе­му рис.1. После проверки схемы преподавателем произвести опыт холостого хода. Предварительно, не включая напряжения, провести снятие размеров магнитопровода (длина средней магнитной линии ℓ_СР и площадь сечения сердечника S) и под­счет числа витков вспомогательной катушки W_B.

Таблица 1- Паспортные данные измерительных приборов.

Наименование	Тип	Завод. номер	Класс точност.	Система	Предел измерен.	Род тока

2. Подать с ЛАТРа на первичную обмотку трансформатора номинальное напряже­ние и записать в таблицу 2 показания приборов.

Таблица 2. - Результаты опыта холостого хода.

Измерено

Вычислено

U1XX

U2XX

I0

α

CN

P1XX

UBX

WB

S

ℓСР

КТ

cosj

W1

W2

Bm

H

В

В

А

дел

Вт/дел

Вт

В

вит

м2

м

–

–

вит

вит

Тл

А/м

где U_1XX – номинальное напряжение, В;

U_2XX – напряжение на вторичной обмотке;

I₀ – ток холостого хода, А;

α – число делений на шкале ваттметра;

C_W – цена деления ваттметра.

P_1XX – мощность при холостом ходе, Вт;

U_BX – напряжение на вспомогательной катушке;

W_B – число витков вспомогательной катушки;

l_СР – средняя длина магнитной силовой линии, м;

S – сечение магнитопровода, м²;

В_m – амплитуда индукции в магнитопроводе.

Тл

Н - величина напряженности в магнитопроводе.

А/м,

где W­₁ – число витков в первичной обмотке: ;

W₂ - число витков вторичной обмотки: ,

3. Собрать схему 2 и после проверки её преподавателем произве­сти опыт короткого замыкания. Перед подачей напряжения на ЛАТР убедиться в установке ЛАТРа на минимальное напряжение (ручка должна быть повернута до отказа против часовой стрел­ки). В опыте кз в первичную цепь ставиться рV₂. Включить ру­бильник и постепенно повышая напряжение при помощи ЛАТРа, довести ток в первичной обмотке до номинального. Данные занести в табл.3.

Таблица 3. - Результаты опыта короткого замыкания

Измерено					Вычислено
U1K	I1H	α	CW	PK	cosjK	I1КЗ
В	А	дел	Вт/дел	Вт	–	А

U_1K - напряжение на первичной обмотке при опыте кз, В;

I_1H - ток при опыте кз в первичной обмотке, А;

I_1КЗ - ток первичной обмотки потребляемый трансформатором при случайном коротком замыкании вторичной обмотки и номинальном первичном напряжении.

; .

4. После проверки схемы (рис.3) преподавателем снять внешние характеристики трансформатора U₂ = f (I₂) при активной наг­рузке. Напряжение на первичной обмотке поддерживать постоянным и равным номинальному. Ток нагрузки изменять в пределах от 0 до 1,25 I_2H . Сделать 6-7 замеров. Данные занести в табл.4.

Таблица 4.- Исследование трансформатора под нагрузкой

I­2, A
U2, B
I1, A

Содержание отчета

1. Пользуясь данными опыта холостого хода вычислить коэффици­ент трансформации, потери в стали, число витков обмоток трансформатора, индукцию в магнитопроводе В_m, напряженность магнитного поля Н и cosj₀.

2. Из опыта короткого замыкания определить потери в меди, напряжение короткого замыкания U_1K, cosj₀, ток первичной обмотки I_1КЗ при коротком замыкании трансформатора и по­даче на первичную обмотку номинального напряжения.

3. Построить внешнюю характеристику U₂ = f (I₂) по данным табл. 4.