Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра прикладной химии и физики

Учебно-методическое пособие к лабораторной работе № 5

"Испытание однофазного трансформатора"

Уфа 2008

Печатается по решению Методического совета Уфимского государственного нефтяного технического университета

Настоящие методические указания предназначены для студентов дневного, вечернего и заочного отделений строительного факультета и являются руководством к лабораторной работе по испытанию однофазного трансформатора. Здесь приведены краткие теоретические сведения по трансформаторам, изложены методика и порядок выполнения работы, даны рекомендации по самостоятельной обработке результатов проведенных опытов.

Составители РЯБИШИНА Л.А., преподаватель, к.т.н.

ГАРЕЕВ Г.Г., ст. преподаватель

Рецензент ЖДАНОВ А.Г., доцент, к.т.н.

© Уфимский государственный нефтяной технический университет

1. Цель работы

1.Изучение устройства и принципа действия однофазного трансформатора.

2.Определение основных параметров трансформатора по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

3.Построение схемы замещения трансформато-ра.

4.Снятие и построение основных эксплуатационных характеристик трансформатора.

2.Описание установки

Установка, схема которой приведена на рис.1, включает в себя следующие измерительные приборы и оборудование.

1.Испытуемый однофазный трансформатор (Тр) типа ОСО-0,25 с номинальной мощностью S_ном = 250 ВА и номинальным первичным напряжением U_1ном = 220 В.

2.Автотрансформатор регулировочный РНО-2 (регулятор напряжения однофазный), через который осуществляется питание цепи с испытуемым трансформатором. Включается в сеть с напряжением 220 В, регулирует напряжение в пределах 0 – 250 В.

3.Комплект измерительных приборов К-50, содержащий измерительную схему из многопредельных вольтметра (V₁), амперметра (А₁), и ваттметра (W₁).

4. Нагрузочный реостат (сдвоенный) R_H с полным сопротивлением 15 Ом и максимальным током 10 А.

5.Вольтметр электромагнитный V₂ типа Э59 с пределами измерения 75-150 В.

6.Амперметр электромагнитный А₂ типа Э59 с пределами измерения 5-10 А.

7.Рубильник В для включения и отключения нагрузки и выполнения короткого замыкания трансформатора.

3. Порядок выполнения работы

1. Подготовиться к выполнению работы, изучив основные положения теории трансформаторов (см. раздел 6, учебники, конспекты) и ответив на контрольные вопросы (см. раздел 5).

2. Ознакомиться с трансформатором и установкой для его испытания. Записать в отчет по лабораторной работе паспортные данные трансформатора и технические характеристики приборов и оборудования.

3.Подготовить схему установки для проведения испытания трансформатора в режиме холостого хода, для чего:

а) установить необходимые пределы измерения всех измерительных приборов и определить для каждого прибора его цену деления;

б) разомкнуть выключатель нагрузки В;

в) установить рукоятку регулятора напряжения в положение, при котором напряжение на его выходе отсутствует;

г) включить установку в сеть.

4. Выполнить опыт холостого хода, установив при помощи регулятора напряжения на первичной обмотке трансформатора номинальное напряжение U_1ном = 220 В. Показания всех приборов записать в табл.1.

Снять напряжение с трансформатора, установив рукоятку регулятора напряжения в нулевое положение.

5. По результатам измерений определить:

а) коэффициент трансформации n;

б) потери мощности в стали Р_ст;

в) коэффициент мощности

г) параметры R₀, X₀, Z₀ ветви намагничивания в схеме замещения трансформатора. Значения этих величин записать в табл.1.

Таблица 1

Измерено				Вычислено
U1ном	U2x	Ix	Px	n	Pcm	cosφx	R0	X0	Z0
В	В	А	Вт	-	Вт	-	Ом	Ом	Ом

6.Подготовить установку для выполнения опыта короткого замыкания, для чего:

а) проверить, установлена ли рукоятка регулятора напряжения в нулевое положение;

б) замкнуть накоротко вторичную обмотку, поставив выключатель В в положение “короткое замыкание”;

в) присоединить к зажимам первичной обмотки (параллельно вольтметру V₁) дополнительный вольтметр с меньшими, чем у вольтметра V₁, пределами измерения (до 75 В.).

7. Вычислить величину номинального первичного тока I_1ном по известной номинальной мощности трансформатора

S_ном = U_1ном ∙ I_1ном

8.Выполнить опыт короткого замыкания, для чего, медленно поворачивая рукоятку регулятора напряжения, установить на зажимах первичной обмотки такое напряжение U_x (U_x<<U_1ном!) при котором ток первичной обмотки будет равен номинальному I_1ном.

Показания измерительных приборов записать в таблицу 2.

Рукоятку регулятора напряжения установить в нулевое положение.

9.По результатам измерений рассчитать и записать в табл. 2:

а) коэффициент мощности cosφ_к ;

б) потери мощности в меди при номинальном режиме P_{м ном};

в) напряжение короткого замыкания U_к;

г) сопротивления R_к , Z_к , Х_к трансформатора при коротком замыкании;

д) сопротивления R₁ и Х₁ первичной обмотки и приведенные сопротивления и вторичной обмотки.

Таблица 2

Измерено						Вычислено
I1ном	Uк	Pк	I2	cosφк	Pм ном	Uк	Rк	Хк	Zк	R1=	Х1=
А	В	Вт	А	-	Вт	%	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом

10.Испытать трансформатор в нагрузочном режиме. Для этого необходимо:

а) установить выключатель В в положение “нагрузка”;

б) движок реостата R_н поставить в положение, соответствующее наибольшему сопротивлению;

в) при помощи регулятора напряжения установить на входе трансформатора номинальное первичное напряжение U_1ном = 220 В и в течение всего опыта поддерживать его неизменным;

г) изменяя сопротивление R_н реостата нагрузки, испытать трансформатор при следующих значения коэффициента нагрузки:

0,25; 0,5;, 0,75; 1,0.

Значения вторичных токов I₂ = β ∙ I_{2 ном} предварительно рассчитать и записать в табл.3.

I_{2 ном} приближенно определяется из следующих соотношений:

Результаты измерений записать в таблицу 3.

ВНИМАНИЕ: по окончании опыта снять напряжение с трансформатора, поставив рукоятку регулятора напряжения в нулевое положение, и отключить установку в сети.

11. По результатам измерений рассчитать для каждого случая нагрузки:

а) мощность нагрузки P₂ = U₂∙I₂∙cosφ_к (в данном опыте нагрузка активная и

cosφ_к = 1);

б) процентное изменение вторичного напряжения

%

в) потери мощности в меди (электрические потери в сопротивлении обмоток)

г) суммарные потери трансформатора ;

д) к.п.д. трансформатора η;

е) коэффициент мощности .

Результаты расчетов занести в таблицу 3.

Таблица 3

№

β

Измерено

Вычислено

U1

I1

P1

U2

I2

P2

∆U

Pм

Pcm

∑P

η

cosφ1

-

В

А

Вт

В

А

Вт

%

Вт

Вт

Вт

-

-

1

0

220

2

0,25

3

0,5

4

0,75

5

1,0

12.Построить в одной системе координат следующие характеристики трансформатора в функции коэффициента нагрузки β:

U₂ = f(β); P₁= f(β); η = f(β); cosφ₁ = f(β).

13.Начертить схему замещения трансформатора. Записать около каждого элемента схемы его численное значение.

14.Сделать выводы о работе.

Рис.1. Схема испытания трансформатора