Лабораторная работа №1

“Исследование однофазного трансформатора

Малой мощности”

1. Цель работы

Целью работы является изучение принципа действия и устройства однофазного трансформатора малой мощности путём определения его основных параметров. Для изучения трансформаторов в настоящей работе используется однофазный трансформатор с номинальной мощностью P_н=200 Вт и переменным напряжением U₁=220 B частоты 50 Гц. Трансформатор предназначен для длительной работы на активную нагрузку (например, телевизионный приемник) при температуре окружающей среды до 50^оС. Конструктивные характеристики трансформатора приведены в пункте 8.

2. Подготовка к работе

2.1. Изучить теоретический материал, приведённый в литературе 1-4и в приложении (п.8) к данной лабораторной работе по следующим разделам:

• принцип действия и конструкция трансформатора;

• математическая модель электрических процессов в однофазном трансформаторе и его схема замещения;

• определение параметров трансформатора с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания;

• векторная диаграмма трансформатора;

• параметры и характеристики рабочего режима трансформатора.

3. Контрольные вопросы

1. Устройство и принцип действия трансформатора.

2. Какие характеристики и параметры трансформатора определяются из опыта холостого хода?

3. Какие характеристики и параметры трансформатора определяются из опыта короткого замыкания?

4. Что такое внешняя характеристика трансформатора и как она выглядит?

5. Что такое коэффициент мощности трансформатора и каким он должен быть?

6. Как рассчитать КПД трансформатора и каковы условия получения максимального КПД при номинальной нагрузке?

7. Как построить векторную диаграмму трансформатора при различных видах нагрузки?

8. Как и почему изменяется векторная диаграмма при изменении характера нагрузки?

9. Какой вид имеют основные уравнения, лежащие в основе анализа принципа действия трансформатора?

4. Содержание работы

4.1. Ознакомиться с принципиальной схемой лабораторного макета, приведённой на рис. 1.4 и на лицевой панели макета. Схема макета позволяет производить испытания трансформатора с помощью трёх опытов: холостого хода; короткого замыкания и опыта рабочего режима трансформатора. Упрощенные схемы проведения опытов указаны на рисунках 1.1, 1.2, 1.3 и на панели макета.

4.2. Произвести опыт холостого хода («х.х.») трансформатора, в процессе которого:

- осуществить измерения и построить характеристики холостого хода трансформатора I₁₀=f(U₁), P₁₀=f(U₁),гдеU₁, I₁₀, P₁₀- напряжение, ток и мощность в первичной цепи трансформатора в режиме холостого хода.

Для номинального напряжения U₁ первичной обмотки, на основании экспериментальных данных опыта холостого хода, определить с помощью расчётов:

- коэффициент трансформации k;

- потери в стали магнитопровода трансформатора;

- магнитную индукцию B_мв сердечнике трансформатора в режиме холостого хода.

4.3. Произвести опыт короткого замыкания («к.з.»), в процессе которого (см. п. 4.2) осуществить измерения и построить характеристики короткого замыкания трансформатора I_1к=f(U₁), I_2к=f(U₁), P_1к=f(U₁), здесьU_1к, I_1к, P_1кнапряжение, ток и мощность в первичной цепи трансформатора, аI_2к- ток во вторичной цепи трансформатора при коротком замыкании вторичной обмотки (см. п.6.8);

Для номинального тока I₁первичной обмотки, на основании экспериментальных данных опыта короткого замыкания определить потери в меди обмоток трансформатора;

4.4. Произвести испытания (опыт) трансформатора в рабочем режиме, то есть:

- снять характеристики I₁= f(I₂), P₁= f(I₂), cos = f(I₂), =f(I₂)и внешнюю характеристикуU₂=f(I₂),приU₁=constи активной нагрузке, здесь- угол сдвига фазы тока относительно фазы напряжения,- коэффициент полезного действия трансформатора;

- снять характеристики I₁= f(I₂), P= f(I₂), cos=f(I₂), =f(I₂)и внешнюю характеристику трансформатораU₂=f(I₂),приU₁=constи активно-индуктивной нагрузке;

- рассчитать коэффициент полезного действия трансформатора (КПД) для номинального режима работы и сравнить его значение с опытным значением;

• изобразить в отчёте эквивалентную схему (схему замещения) трансформатора для каждого опыта.

4.5. построить векторную диаграмму трансформатора:

• произвести необходимый расчет векторов токов и напряжений и др. параметров;

• изобразить в соответствующем масштабе векторную диаграмму трансформатора, работающего на активно-индуктивную нагрузку.