Цель работы
Изучить принцип действия и устройство трансформатора, исследовать работу трансформатора при различных режимах.
7.3 Рекомендации по выполнению работы
7.3.1 Эксперимент холостого хода трансформатора проводят на установке, электрическая схема которой изображена на рисунке 7.1. Эксперимент выполняется с целью определения коэффициента трансформации и потерь в стали трансформатора и проводят его следующим образом.
Рисунок 7.1 Электрическая схема установки для исследования
однофазного трансформатора при холостом ходе
Включив автоматический выключатель QF, посредством автотрансформатора Т устанавливают номинальное напряжение, указанное на щитке трансформатора.
Данные всех экспериментов записывают в таблицу 7.1 (графа «режим холостого хода»).
Мощность, требуемая трансформатором в режиме холостого хода (Р0) идет в основном на компенсацию потерь в стали (от гистерезиса и вихревых токов), при этом потери в проводниках обмоток сравнительно малы (ток первичной обмотки невелик, а I2 = 0).
Основные формулы для расчета:
коэффициент
мощности 
;
коэффициент
трансформации 
.
7.3.2 Эксперимент короткого замыкания проводят на установке, электрическая схема которой приведена на рисунке 7.2. Эксперимент выполняется с целью определения потерь в меди обмоток трансформатора.
Рисунок 7.2 Электрическая схема установки для исследования
однофазного трансформатора при коротком замыкании
Эксперимент выполняют следующим образом. Вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, а к первичной обмотке подводят пониженное напряжение короткого замыкания U1 = Uк, при котором ток в первичной обмотке равен номинальному значению, т.е. I1к = I1ном . Подводимое напряжение плавно повышают с помощью автотрансформатора АТ от нуля до напряжения короткого замыкания UK, при котором I1к = I1ном.
Показания приборов записывают в таблицу 7.2 (графа «режим короткого замыкания»). Поскольку эксперимент короткого замыкания проводится при пониженном напряжении потери в стали малы и ими пренебрегают. Можно считать, что мощность, потребляемая в режиме короткого замыкания трансформатора, идет на восполнение потерь в проводниках (меди) обмоток трансформатора (РК).
Напряжение короткого замыкания определяют
,
где UH – номинальное напряжение первичной обмотки.
7.3.3 Эксперимент при нагрузке трансформатора проводят на установке, собранной по схеме рисунка 7.3.
При проведении эксперимента вторичная обмотка трансформатора включается на регулируемую нагрузку, в качестве которой используют ламповый реостат. Этот эксперимент позволяет снять внешнюю характеристику трансформатора, а также проследить взаимную зависимость вторичной и первичной цепей трансформатора.
Рисунок 7.3 Электрическая схема установки для исследования
однофазного трансформатора под нагрузкой
Эксперимент
выполняют следующим образом. Трансформатор
при разомкнутой вторичной цепи включают
в сеть и снимают показания приборов при
I2
= 0. Нагружая трансформатор ламповым
реостатом, снимают нагрузочную (внешнюю)
характеристику по трем точкам для токов
.
Показания приборов записывают в таблицу
7.2 (графа «Нагрузочный режим).
Формулы для расчета:
коэффициент
мощности 
;
вторичная мощность 
;
коэффициент
полезного действия 
.
7.3.4 Определение коэффициента полезного действия трансформатора косвенным методом. По данным эксперимента холостого хода и короткого замыкания рассчитать трансформатора для значений = 0,25; 0,50; 0,75; 1,0. Построить в масштабе зависимость = f(P2) и построить эту зависимость с зависимостью к.п.д., полученной по данным эксперимента непосредственной нагрузки трансформатора. Эксперименты холостого хода и короткого замыкания позволяют рассчитать коэффициент полезного действия трансформатора по формуле
,
Таблица 7.2 Результаты экспериментов
Режимы исследования |
Измерено |
Вычислено |
||||||
Режим холостого хода |
U10, B |
U20, B |
I10, A |
P10, Bт |
|
cos0 |
K |
|
180 |
100 |
0.1 |
0.02 |
|
0.001 |
1.8 |
|
|
Режим короткого замыкания |
UK, B |
IK, A |
|
|
|
UK, % |
|
|
100 |
2 |
|
0.1 |
|
45.45 |
|
|
|
Нагрузочный режим |
U1, B |
I1, A |
P1, Bт |
U2, B |
I2, A |
cos1 |
P2, Bт |
, % |
1 |
220 |
1.4 |
0.79 |
105 |
5 |
0.002 |
525 |
66.455.69 |
2 |
220 |
1 |
0.58 |
110 |
4 |
0.002 |
440 |
75.862.06 |
3 |
220 |
0.6 |
0.3 |
120 |
2 |
0.002 |
240 |
80.000 |
Вывод: при выполнении данной работы было изучено принцип действия и устройство трансформатора, исследовали его работу при различных режимах