4

Лабораторна робота № 8

Тема: Дослiдження трансформатора.

Мета: Визначити спiввiдношення напруг, струмiв та опорiв для первинної та

вторинної обмоток трансформатора. Дослiдити фазовi дiаграми струму i напруг обмоток трансформатора за умов холостого ходу i навантаження. Побудувати векторнi дiаграми напруг i струмiв Дослiдити вплив активного опору обмоток на вихiднi параметри трансформатора.

Обладнання: Стенд з трансформатором та опорами, мультиметр,

блок живлення змiнного струму. Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.

План роботи

На малюнку наведено схему стенда для дослiдження трансформатора. Стенд побудовано таким чином, що за допомогою перемичок X1, X2 можна змiнювати обмотку пiд’єднання джерела ЕРС E та обмотку навантаження.

На малюнку наведено приклад, коли до джерела ЕРС пiд’єднано обмотку N1, а навантаження пiд’єднано до обмотки N2.

Методикою виконання роботи не передбачається безпосереднiй вимiр змiнних струмiв. Струми розраховуються за падiнням напруги на опорах R10, R11, R20, R21.

Робота може виконуватися одним з варiантiв пiд’єднання первинної обмотки N до джерела ЕРС згiдно завдання.

Варiант	Первинна обмотка (до джерела ЕРС)	Вторинна обмотка (до навнтаження)
N1/N2	N1 Пермичка X1: точки 10-11, або 10-12	N2 Пермичка X2: точки 21-24, або вiдсутня
N2/N1	N2 Пермичка X2: точки 20-21, або 20-22	N1 Пермичка X1: точки 11-14, або вiдсутня

Далi по тексту завдання елементи схеми, контрольнi точки вимирiв i точки пiд’єднання перемичок наводиться для варiанту N1/N2 (для варiанту N2/N1- у скобках).

1. Занотувати значення опорiв

R10	R11	R20	R21

2. Вимiряти опори обмоток N1 – r1, та N2 – r2. Результати вимирiв занотувати

Увага! Вимiри опорiв обмоток треба виконувати за умов вiд’єднанного блока

живлення i вiд’єднанного навантаження (перемички X1, X2 вiдсутнi)

Обмотка	Кiлькiсть виткiв n	Внутрiшнiй опiр r
N1	n1=2000	rN1=
N2	n2=250+250+300=800	rN2=

3. Дослiдження трансформатора у режимi холостого ходу.

3.1. Пiд’єднати первинну обмотку трансформатора N1 (N2) перемичкою X1 (X2) до джерела ЕРС через опiр R11 (R21). Позначення у скобках вiдносяться до варiанту N2/N1. З’єднати перемичкою точки 10-12 (20-22). Вторинну обмотку залишити не навантаженою, тобто пермичку з iншої обмотки удалити.

3.2. Пiд’єднати блок живлення.

3.3. Вимiряти напругу джерела ЕРС - E – точки 10-14 (20-24); падiння напруги U_R на опорi R11 (R21) – точки 10-13 (20-23); напругу U_N1 на первиннiй обмотцi N1 (N2) – точки 13-14 (23-24).

Вимiряти напругу U_N2 на вториннiй обмотцi N2 (N1) – точки 23-24 (13-14).

Вимiряти рiзницю напруг ∆U_N мiж первинною та вторинною обмотками – точки 13-23 (23-13). Результати занести до таблицi UI “Режим холостого ходу”.

4. Дослiдження трансформатора у режимi навантаження.

4.1. Пiд’єднати первинну обмотку трансформатора N1 (N2) перемичкою X1 (X2) до джерела ЕРС через опiр R10 (R20). З’єднати перемичкою точки 10-11 (20-21). До вторинної обмотки пiд’єднати навантаження опору R20 (R10), тобто пермичкою з’єднати точки 21-24 (11-14).

3.2. Пiд’єднати блок живлення.

3.3. Вимiряти напругу джерела ЕРС - E – точки 10-14 (20-24); падiння напруги U_R1 на опорi R10 (R20) – точки 10-13 (20-23); напругу U_N1 на первиннiй обмотцi N1 (N2) – точки 13-14 (23-24).

Вимiряти напругу U_N2 на вториннiй обмотцi N2 (N1) – точки 23-24 (13-14), що одночасно дорiвнює падiнню напруги U_R2 на опорi навнтаження R20 (R10).

Вимiряти рiзницю напруг ∆U_N мiж первинною та вторинною обмотками – точки 13-23 (23-13). Результати занести до таблицi UI “Режим навантаження”.

Таблиця UI

Режим холостого ходу
Первинне коло				Вторинне коло
E	UR1	UN1	I1	UN2	I2	∆UN
Режим навантаження
Первинне коло				Вторинне коло
E	UR1	UN1	I1	UN2	I2	∆UN

Обробка результатiв

1. Розрахувати струми первинної - I1 та вторинної - I2 обмоток для кожного з режимiв. Навести формули розрахунку

I1= ; I2= ;

Результати занести до таблицi UI.

2. Розрахувати коефiцiент трансформацiї напруг K_U12 для режиму холостого ходу

K_U12 = U_N1/ U_N2. Результати занести до таблицi K.

3. Розрахувати коефiцiент трансформацiї струму K_I12 для режиму навантаження

K_I12 = I1/ I2. Результати занести до таблицi K.

4. Порiвняти отриманi коефiцiенти трансформацiї напруг K_U12, K_I12 з теоретичними значеннями розрахованими за вiдношенням кiлькостi виткiв первинної N1 та вторинної N2 обмоток. Навести формули розрахунку.

K_U12 = ; K_I12 = ;

Результати занести до таблицi K.

Таблиця K

	Вимiри	Розрахунок
KU12
KI12

5. Розрахувати напругу вторинної обмотки трансформатора у режимi навантаження враховуючи падiння напруги на внутрiшнiх опорах первинної r1:

r1= r_N1 (r1= r_N2) та вторинної r2: r2= r_N2 (r2= r_N1) обмоток. Обчислення виконати для випадку вiдсутностi зсуву фаз мiж струмами i напругами.

U_N2 = (U_N1- ∆U1)/K_U12 – ∆U2; ∆U1=I1∙r1; ∆U2=I2∙r2

Результати розрахункiв занести до наведеної далi таблицi

UN1	I1	∆U1	(UN1- ∆U1)	I2	∆U2	UN2
			KU12			Розрахунок	Вимiр

6. Побудувати векторнi дiаграми струмiв i напруг первинного i вторинного кола трансформатора для режимiв холостого ходу i режиму навантаження за наведеним на малюнку прикладом.

6.1. Побудувати вектори I1, E, U_R1, U_N1 для первинної обмотки; U_N2 для вторинної обмотки; рiзницю напруг ∆U_N.

6.2. Оцiнити зсув фаз мiж струмом i напругою первинної обмотки; зсув фаз мiж напругами первинної i вторинної обмотки.

7. Порiвняти зсув фаз напруги до струму первинної обмотки для режиму холостого ходу з режимом навантаження.

Векторнi дiаграмми напруг i струмiв