3.4. Методические указания к проведению лабораторных работ

3.4.1. Общие сведения

Лабораторные работы можно выполнить дистанционно, расчетно-графически или в лаборатории кафедры электротехники и электромеханики. Описание расчетно-графического выполнения лабораторных работ дается ниже, а также в [16], в лаборатории – в [15]. При расчетах Вы можете рассмотреть примеры решения задач, приведенные в п. 3.3. При выполнении работы Вам потребуется выбрать измерительные приборы, перечень приборов приводится в табл. 14, а также в [16].

Вы можете выполнить работы в программе MathCad, примеры расчета

приведены в п. 3.4.6. При необходимости обращайтесь к опорному конспекту. Т а б л и ц а 14

Наименование прибора		Условные обозначения	Технические данные
1	Вольтметр	1,5 	30…150 В, 24 дел.
2	Вольтметр	1,5 	50…250 В, 24дел.
3	Вольтметр	1,5 	50…450 В, 40 дел.
4	Вольтметр	1,5 	0…150 В, 30 дел.
5	Вольтметр	1,5 	0…250 В, 25 дел.
6	Амперметр	1,5 	0,4…2,0 А 16 дел.
7	Амперметр	1,5 	1,0…5,0 А, 20 дел.
8	Амперметр	1,5 	2,0…10 А, 16 дел.
9	Амперметр	1,5 	4,0…20 А, 16 дел.
10	Амперметр	1,5 	0…2,0 А, 20 дел.
11	Амперметр	1,5 	0…10 А, 20 дел.
12	Амперметр	1,5 	0…20 А, 20 дел.
13	Амперметр	1,5 	0…50 А, 50 дел.
14	Ваттметр	0,5	2,5/5/10/25 А, 150 В, 150 дел.
15	Ваттметр	0,5	5/10/25/50 А, 300/450 В, 150 дел.

3.4.2. Лабораторная работа 1 к разделу 1 «Трансформатор»

При выполнении работы Вам потребуется выбрать измерительные приборы, перечень приборов содержится в п. 3.4.1, а также в [16].

При необходимости обращайтесь к опорному конспекту.

Работа 1. Исследование однофазного двухобмоточного трансформатора

1. Цель работы

Расчет внешней характеристики и КПД однофазного двухобмоточного трансформатора и оценка его свойств. Определение параметров схемы заме-

щения. Выбор электроизмерительных приборов.

2. Основные теоретические положения

Трансформатор может работать в режимах холостого хода, опытного короткого замыкания и нагрузочном. Два первых режима позволяют определить параметры схемы замещения (рис.1), c помощью которой можно

рассчитать любой режим работы трансформатора.

Рис. 1

Экспериментальные данные режима холостого хода позволяют вычислить:

коэффициент трансформации к = U_1o / U_2o;

полное сопротивление, активное и реактивное намагничивающего контура, эквивалентирующего магнитопровод трансформатора z_м  U_1o / I_{1o ,} r_м  P_1o / I²_1o , ; коэффициент мощности cos _o = P_1o / U_1oI_1o .

Экспериментальные данные режима опытного короткого замыкания позволяют вычислить полное, активное и реактивное сопротивления короткого замыкания:

z_k = U_1k / I_1k , r_k = P_1k / I²_1k ,

и параметры обмоток схемы замещения

r₁ = r₂^’ = r_k /2, x₁ = x₂^’ = x_k /2,

а также коэффициент мощности cos _к = P_1к / U_1кI_1к.

По результатам расчета определяют активное и реактивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора r₂ = r₂^’ / k²_тр , x₂ = x₂^’ / k²_тр.

Режимы холостого хода и опытного короткого замыкания являются предельными режимами работы трансформатора. С помощью этих двух режимов могут быть определены рабочие характеристики трансформатора без включения его на нагрузку. Например, КПД трансформатора при известной номинальной мощности S_Н определяется по формуле ,

где  коэффициент нагрузки, равный отношению текущего значения тока в обмотке трансформатора к его номинальному значению,

 = I / I_Н.

Изменение сопротивления нагрузки приводит к изменению величины напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Процентное изменение величины вторичного напряжения определяется выражением u = ( u_a cos₂ + u_p sin₂),

где u_a , u_p активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, выраженные в процентах: u _a = u_K cos_K, u_p = u_K sin_K. Величина вторичного напряжения трансформатора при изменении сопротивления нагрузки вычисляется по формуле .

3. Cхема исследования

Схема испытания однофазного двухобмоточного трансформатора предс-тавлена на рис. 2 . Первичная обмотка АХ трансформатора включается в сеть переменного тока с частотой 50 Гц через автотрансформатор АТ, что дает возможность широкого и плавного регулирования подводимого напряжения.

В цепи вторичной обмотки ах имеются выключатели S3 и S4, с помощью которых можно осуществить различные режимы трансформатора:

 режим холостого хода (S3 и S4 разомкнуты);  режим короткого замыкания (S3 разомкнут, S4 замкнут);  режим нагрузки (S3 замкнут, S4 разомкнут).

Токи, напряжения и мощности в различных режимах работы трансформаторасущественно отличаются по своим величинам, поэтому в схеме предусмотрена возможность изменения пределов измерения электрических параметров (шунтирование с помощью выключателя S2 амперметра с малым пределом измерения тока, использование многопредельных вольтметров и ваттметров).

Рис. 2