МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ СИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКЕ

Исполнитель:
студент группы	5А8Д		Нагорнов А.В.
Руководитель:
Доцент ОЭЭ			Гирник А. С.

Томск 2020

1. Цель работы: изучить основные элементы конструкции, принцип действия трансформатора: провести опыты холостого хода и короткого замыкания, исследовать эксплуатационные характеристики.

2. Программа работы

2.1 Ознакомиться с лабораторной установкой.

2.2 Провести опыт холостого хода для:

- определения коэффициента трансформации;

- определения коэффициента мощности холостого хода;

- построения характеристик холостого хода и определения их номинальных значений;

- определения параметров схемы замещения при холостом ходе.

2.3 Провести опыт короткого замыкания для:

- определения коэффициента мощности короткого замыкания;

- построения характеристик короткого замыкания и определения их номинальных значений;

- определения параметров схемы замещения при коротком замыкании.

2.4 Рассчитать и построить эксплуатационные характеристики:

- коэффициент полезного действия (КПД) от величины нагрузки при активном и индуктивном ее характере;

- напряжение вторичной обмотки от величины коэффициента нагрузки при активном, активно-индуктивном, активно-емкостном характерах нагрузки;

- изменение вторичного напряжения обмотки от характера нагрузки при неизменной ее величине.

3 Сделать основные выводы по результатам исследований.

3. Опыт холостого хода

Рисунок 1. Электрическая схема опыта холостого хода

Таблица 1. Результаты опыта холостого хода

№ опыта	Измерения				Расчеты
	U1	U20	I0	P0Ф	P0	cosφ0	k= 1,83 I0H= 0,025А i0H=1,25% P0Н=0,54Вт cosφ0=0,065
	В	В	В	Вт	Вт	-
1	110	60	0,025	0,18	0,54	0,065
2	94	50	0,021	0,1	0,3	0,051
3	65	34	0,015	0,05	0,15	0,051
4	37	17	0,01	0	0	0
5	17	7	0,006	0	0	0

1. Определение коэффициента трансформации

Коэффициент трансформации представляет отношение фазной ЭДС обмотки высшего напряжения к фазной ЭДС обмотки низшего напряжения независимо от того какая из обмоток является первичной.

С достаточной точностью коэффициент трансформации можно определить учитывая, что , а . Коэффициент трансформации рассчитывается при и для исследуемого понижающего трансформатора равен:

.

2. Определение коэффициента мощности

Коэффициент мощности холостого хода определяется по формуле:

.

3. Определение номинальных величин характеристик холостого хода

Номинальные значения тока холостого хода , мощности , коэффициента мощности , определяются для , используя построенные в одних осях координат характеристики холостого хода: , , .

Значение номинального тока холостого хода в процентах рассчитывается относительно номинального тока первичной обмотки:

%.

4. Определение параметров схемы замещения при холостом ходе

По результатам опыта холостого хода для можно найти

Так как обычно , то можно считать

Ом;

Ом;

Ом.

4. Опыт короткого замыкания

Рисунок 2. Электрическая схема короткого замыкания

Таблица 2. Результаты опыта короткого замыкания

№ опыта	Измерения				Расчеты
	U1К	I1К	PКФ	PК		cosφК	UК=10,2% PКН=66Вт cosφК=0,68
	В	А	Вт	Вт		-
1	13	2,5	22	66		0,68
2	10	2	14	42		0,70
3	7	1,5	8	24		0,76
4	4,3	1	3	9		0,70
5	3	0,55	1,6	6		0,96

1. Определение коэффициента мощности

Коэффициент мощности короткого замыкания определяется по формуле:

.

2. Определение номинальных величин характеристик короткого замыкания

Номинальные значения мощности , коэффициента мощности , напряжения определяются для , используя построенные в одних осях координат характеристики короткого замыкания: , , .

Значение номинального тока холостого хода в процентах рассчитывается относительно номинального тока первичной обмотки:

%.

3. Определение параметров схемы замещения при холостом ходе

Ом;

Ом;

Ом;

Приближенно можно принять, используя результаты опыта короткого замыкания,

Ом;

Ом;

Ом;

5. Расчет зависимостей КПД от величины и характера нагрузки

Для проведения расчетов используется упрощенная схема замещения трансформатора, результаты опытов ХХ и КЗ. Это позволяет полагать, что , а коэффициент нагрузки

КПД трансформатора при , и заданном характере нагрузке ( ) следующим образом

где

Изменение коэффициента нагрузки принять в пределах для не менее пяти по возможности равномерно распределенных значений. Результаты расчетов для двух значений представляют в виде таблицы 1.3 и строят в одних осях координат две зависимости .

Таблица 3. Результаты расчетов коэффициента полезного действия

№ опыта	KНГ								Примечание
			P1	P2	ղ	P1	P2	ղ	: ղmax=99.1% : ղmax=98.8%
		Вт	Вт	Вт	%	Вт	Вт	%
1	0	0	0	0	0	0	0	0
2	0.3	4	228.6	224.6	98.3	182.9	178.9	97.8
3	0.6	9	457.2	448.2	98	365.8	356.8	97.5
4	0.9	7.3	685.8	678.5	98.9	548.6	541.3	98.7
5	1.2	8.6	914.4	905.8	99.1	731.5	722.9	98.8

При K_НГ=0, ,т.е. ղ=0.

КПД достигает максимального значения при такой нагрузке, когда суммарные потери в обмотках становятся равными потерям в магнитной системе: , что соответствует .

На основании расчетов постоим график (рисунок 3).

Рисунок 3