Практическая работа №5 Однофазный трансформатор.

Цель работы: Исследование однофазного трансформатора в режимах холостого хода, короткого замыкания и активной нагрузки.

Краткие сведения из теории.

Трансформатором называют называют электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения одной величины в напряжение другой величины той же частоты.

Однофазный двухобмоточный трансформатор состоит из стального сердечника, на котором расположены две обмотки. Для уменьшения потерь мощности от вихревых токов сердечник набирают из изолированных пластин, вырубленных из листовой электротехнической стали. Обмотка с числом витков w1 на которую подается напряжение от источника электроэнергии, называется первичной, обмотка с числом витком w2, с которой снимают напряжение, - вторичной. Соответственно напряжения называются первичным и вторичным.

Если напряжение первичной обмотки больше напряжения вторичной, то такой трансформатор называют понижающим, в противном случае - повышающим. Отношение чисел витков первичной обмотки ко вторичной называют коэффициентом трансформации трансформатора:

K=w1/w2=U1/U2

При передаче электромагнитной энергии через трансформатор от первичной обмотки через магнитопровод ко вторичной обмотке и далее к нагрузке часть энергии теряется в трансформаторе. Эти потери складываются:

• из потерь в первичной и вторичной обмотках, связанные с их нагревом ∆Р0;

• из потерь на перемагничивание стали( потери на гистерезис);

• потери, связанные с нагревом магнитопровода вихревыми токами.

Суму двух последних видов потерь называют потерями холостого хода ∆Р0.

Коэффициент полезного действия трансформатора ɳ; равен отношению полезной мощности Р2, отдаваемой нагрузке, к мощности, получаемой из сети Р1: ɳ=Р2/Р1=Р2/(Р1+∆Р0+∆Рх)

Полезная активная мощность трансформатора или мощность нагрузки

;

при активной нагрузке cos,

Активная мощность, потребляемая трансформатором от источника,

;

Поскольку полная мощность трансформатора равна

;

то cos .

Зависимости мощности Р1, КПД, cosφ от тока вторичной обмотки I2 называют рабочими характеристиками; зависимость ЭДС от тока намагничивания I0, -характеристикой холостого хода.

При увеличении тока нагрузки трансформатора из-за увеличения падения напряжения на индуктивно-активном сопротивлении вторичной обмотки происходит снижение вторичного напряжения. Зависимость вторичного напряжения U2, от вторичного тока I2 называют внешней характеристикой трансформатора. Разность между вторичным напряжением в режиме холостого ходы U20(вторичной ЭДС) и напряжением при той или иной нагрузке U2, отнесенную к U20, называют изменением напряжения:

=(U20-U2)/U20.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить основные положения теории однофазных трансформаторов.

2. Ознакомиться с вводной частью практикума «Электротехника» [2]. Запустить программу. Найти в меню «Правка» - «Описание работ»; открыть и выбрать в папке Лаб.9 файл 91.ewb

3. Рассчитать коэффициент трансформации и вторичное напряжение трансформатора, если в результате холостого хода: U10=220B, W1=440, W2=38.

4. Открыть файл 92.ewb в папке Лаб.9. Измерить значения U10, U20, I20. Рассчитать коэффициенты трансформации.

5. Измерить ток и напряжение вторичной обмотки трансформатора для величин напряжения первичной обмотки U1=35, 60, 90, 140, 180, 220В.

6. Рассчитать номинальную мощность Р2 трансформатора при активной нагрузке R=34.5 Ом, коэффициенте трансформации К=11.5.

7.Окрыть файл 93.ewb в папке Лаб.9. Измерить значения Р1, Р2. Рассчитать номинальное КПД трансформатора.

8. Измерить значения тока I2 и напряжение U2 для значений сопротивления нагрузки RH: 100, 50, 30, 10, 5 Ом. Построить зависимость U2=ƒ(I2)-нагрузочную характеристику трансформатора.

9. Измерить значения I1, Р1, Р2 при токах нагрузки трансформатора I2: 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7 А.

Рассчитать по полученным данным значения коэффициента мощности КПД трансформатора. Построить зависимости Р1=ƒ(I2), cosφ=ƒ(I2), Z=ƒ(I2).

10. Оформить результаты работы отчетом.

Содержание отчета:

1. Название, цель работы.

2. Исходные данные для расчета.

3. Расчётные формулы, алгоритм вычислений и результаты расчета:

- для режима холостого хода – коэффициента трансформатора и вторичного напряжения;

- для номинального режима – номинальной мощности.

4. Электрические схемы измерения

- мощности и вторичного напряжения в режиме холостого хода;

- токи и напряжение вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода трансформатора.

5. Результаты измерения мощности холостого хода трансформатора, тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора.

6. Графические изображения зависимости вторичной ЭДС от тока намагничивание U20=ƒ(I0)- характеристику холостого хода трансформатора.

7. Результаты измерений мощности трансформатора Р2, Р1 для номинального режима работы, расчета значение КПД трансформатора.

8.Результаты измерений тока I2 и напряжения U2. Графическое изображение зависимости U2=ƒ(I2) нагрузочной характеристики трансформатора.

9. Результаты измерений I1? P1, P2 . Графическое изображение зависимостей Р1=ƒ(I2), cos φ=ƒ(I2), Z=ƒ(I2) – рабочие характеристики трансформатора.

Контрольные вопросы:

1. Что называют однофазным трансформатором?

2. Как устроен однофазный трансформатор?

3. Что называется коэффициентом трансформации?

4. какие потери имеют место в трансформаторе?

5. Что называется КПД трансформатора?

6. Что называется характеристика холостого хода?

7. Что называется рабочей характеристикой трансформатора?

8. Что называется внешней характеристикой трансформатора?

Литература, пособия, инструкции:

1. Касаткин А.С., Немцов М.В Электротехника М. «Академия» - 2008г. 544с.

2. Синявский Г.П. и др. Электротехника: Практикум РГЭУ(РИНХ) – Ростов-на-Дону, 2007г., 76с.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Методические указания по выполнению практических работ

Елизаров Юрий Данилович

_______