Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 8.
1. Тема учебной программы: Трансформаторы.
2. Тема работы: Исследование работы однофазного силового трансформатора
3. Цель работы: Изучить экспериментальные способы определения параметров трансформатора.
4. Материально-техническое оснащение: Лабораторный стол с комплектом оборудования, однофазный силовой трансформатор, реостат (нагрузка), электроизмерительные приборы и соединительные провода.
5. Теоретическая часть:
Трансформатор - это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования напряжения переменного тока одного значения, в напряжение переменного тока другого значения, при неизменной частоте. Первые трансформаторы были изготовлены знаменитыми русскими электротехниками П. Н. Яблочковым и И.Ф. Усыгиным в 1876 г. По виду преобразуемого переменного тока различают однофазные и трёхфазные трансформаторы. В соответствии с назначением различают: силовые трансформаторы; специальные (сварочные) трансформаторы; измерительные трансформаторы (для подключения измерительных приборов). В зависимости от конфигураций магнитной системы трансформаторы подразделяют на стержневые, броневые и тороидальные (кольцевые)
Основной частью устройства трансформатора является магнитопровод с двумя независимыми между собой обмотками, которые имеют названия первичная и вторичная. Сердечник (магнитопровод) трансформатора для уменьшения в нем вихревых токов изготовляется из тонких листов (0,35-0,5 мм) специальной трансформаторной стали. Первичная обмотка имеет большое сечение и меньшее количество витков. Вторичная обмотка подключается к нагрузке.
Действие
трансформатора основано на явлении
взаимной электромагнитной индукции.
При подключении первичной обмотки
трансформатора к сети, по обмотке
проходит переменный ток, который создаёт
в магнитопроводе переменное магнитное
поле. Магнитное поле пронизывает витки
второй обмотки и вызывает в ней ЭДС
индукции. Напряжения на первой (U1)
и второй
обмотках (U2)
трансформатора разные, т.к. зависят от
количества витков в обмотках. Трансформатор
повышающий, если U1‹U2;
трансформатор
понижающий, если U1›U2.
Если разомкнуть цепь вторичной обмотки, а на первичную подать номинальное напряжение (U1ном), то такой режим работы называется холостым ходом трансформатора. В этом режиме в обеих обмотках наводится ЭДС: Е1 = 4,44∙f∙N1∙Ф , Е2= 4,44∙f∙N2∙Ф, где f- частота переменного тока в сети (Гц), Ф- магнитный поток(Вб), N- количество витков в обмотках. Отношение ЭДС или чисел витков обмоток называют коэффициентом трансформации трансформатора(k):
k=Е1/Е2=N1/N2.
Пренебрегая падением напряжения в обмотках, коэффициент трансформации трансформатора(k) определяют отношением напряжений на обмотках в режиме холостого хода: k=U1х/U2х.
Если подать напряжение на первичную обмотку и подключить нагрузку к вторичной обмотке, то под воздействием ЭДС (Е2) пойдёт ток через нагрузку (I2). Такой режим работы трансформатора называют рабочим (или работа трансформатора под нагрузкой).
Если сопротивление нагрузки сравнимо с сопротивлением вторичной обмотки, то трансформатор войдёт в аварийный режим короткого замыкания. Этот режим может быть использован для определения потерь энергии в обмотках. Экспериментально этот режим можно достигнуть, если вторичную обмотку замкнуть накоротко, но обязательно при пониженном напряжении в первичной обмотке (примерно 10% U1ном).