Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет «МЭИ»

в г. Смоленске

Кафедра Электромеханических систем

Направление 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника

профиль «Промышленная теплоэнергетика»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

по курсу «Электрические машины и аппараты»

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РЕЖИМАХ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Преподаватель: Самоченков А.Ю.

Группа: ЭО-13

Студент: Удилов К.А.

К защите:

Cмоленск, 2016

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РЕЖИМАХ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Цель работы: определение параметров холостого хода и короткого замыкания трансформатора, в частности, электрических и магнитных потерь, напряжения короткого замыкания, коэффициента полезного действия, параметров схемы замещения.

1. Общие сведения

Трансформатор представляет собой электромагнитное устройство, состоящее из замкнутого магнитопровода, выполненного из листов электротехнической стали, и двух или нескольких обмоток из изолированного провода, размещенных на стержнях магнитопровода.

При подключении первичной обмотки к сети переменного тока по ней потечет ток, который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток. Этот поток, пронизывая обмотки трансформатора, наводит в них электродвижущие силы. Действующее фазное значение этик сил определяется по формуле:

где — частота питающего напряжения, Гц ;

— число витков i-й обмотки ;

Ф_т — амплитудное значение магнитного потока в магнитопроводе, Вб ;

— амплитудное значение индукции в магнитопроводе, Тл;

—сечение стержня магнитопровода, м².

При подключении ко вторичным обмоткам трансформатора нагрузки по ним потечет ток, и осуществится передача электрической энергии из первичной сети с параметрами во вторичную сеть с параметрами посредством электромагнитной индукции. При этом параметры вторичной цепи изменятся в примерном соотношении:

где коэффициент трансформации определяется выражением

В режиме холостого хода вторичные обмотки трансформатора разомкнуты ( ), но при первичной обмотке течет небольшой ток, необходимый для создания МДС, обуславливающей необходимую величину магнитного потока. При этом, приложенное к первичной обмотке трансформатора напряжение практически уравновешено наводимой в обмотке ЭДС (противо-ЭДС). Поэтому при холостом ходе поток в магнитопроводе, в соответствии с выражением (1), в которое вместо можно подставить равен его номинальному значению. А это означает, что потери в стали магнитолровода от гистерезиса и вихревых токов при холостом ходе практически равны потребляемой трансформатором из первичной сети мощности (электрическими потерями в первичной обмотке можно пренебречь ввиду малости тока ).

В режиме короткого замыкания к трансформатору подводится небольшое напряжение (составляющее единицы процентов от номинального). Поэтому магнитный поток в трансформаторе в десятки раз меньше номинального значения. А поскольку потери в стали пропорциональны квадрату индукции (а индукция пропорциональна напряжению питания), их значение в опыте короткого замыкания пренебрежимо мало. Следовательно, трансформатор потребляет из сети мощность, практически равную электрическим потерям в обмотках, которые пропорциональны квадрату тока. Ток в опыте короткого замыкания доводится до номинального значения, поэтому электрические потери становятся равными электрическим потерям при номинальной нагрузке.

В итоге, проведя два опыта - холостого хода и короткого замыкания, можно получить данные, согласующиеся с данными при работе трансформатора на номинальную нагрузку.

2. Ход работы

   1. Паспортные данные:

• Тип трансформатора ТС I , 2/2 , 22 ;

• Рабочая частота ;

• Количество фаз

• Схема и группа Y/Y-0 ;

• Номинальная мощность ;

• Линейные напряжения: ;

• Линейные токи: ;

• Число витков обмотки ;

• Сечение стержня ;