Дослідження автотрансформатора

Мета роботи: ознайомитися з особливостями автотрансформатора (порівняти з трансформатором). Досліджувати схеми однофазних і трифазних автотрансформаторів, отриманих із звичайного трифазного трансформатора.

Обладнання і прилади

Трифазний трансформатор, однофазний і трифазний реостат, вольтметри й амперметри.

Зміст роботи

Автотрансформатор відрізняється від трансформатора тим, що первинна і вторинна обмотки пов’язані між собою електрично і частина обмотки належить одночасно первинним і вторинним системам. Різноманітні схеми автотрансформатора можна отримати, використовуючи звичайний трансформатор. Тому на схемах показане маркування трифазного трансформатора, розглянутого раніше.

Коефіцієнт трансформації автотрансформатора - є відношення числа витків або відношення напруг (для трифазного трансформатора – фазних) при холостому ході:

W_1a U₁₀

k_а= —— = —— , (U₁₀≈E₁ ; U₂₀≈E₂)

W_2a U₂₀

Якщо через W₁ і W₂ позначити число витків обмоток трансформатора, то для схеми (рис. 7.2) одержимо:

W_1a W₁+W₂

k_а = —— = ———— (1)

W_2a W₁

тобто для визначення коефіцієнта трансформації повинна бути відома кількість витків обмоток трансформатора.

Якщо врахувати, що коефіцієнт трансформації трансформатора

W₁

k = —— , то, розділивши чисельник на знаменник рівняння (1) на W₂ ,

W₂

отримаємо:

W₁+W₂ k + 1

k_а= ———— = ——— (2)

W₁ k

Аналогічно може бути визначений коефіцієнт трансформації автотрансформатора по схемах (рис. 7.3, 7.4, 7.5).

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з принципом збірки схеми автотрансформатора, отриманого із звичайного трансформатора.

2. Для трансформатора, використаного в роботі, обчислити або число витків обмоток W₁ і W₂ , або коефіцієнт трансформації k. Переписати паспорт трансформатора.

3. По формулам, подібним (1) і (2), розрахувати коефіцієнт трансформації двох, що понижають (рис. 7.2 і 7.3) і двох, що підвищують U (рис. 7.4 і 7.5) автотрансформаторів. Передбачається, що надалі підлягає випробуванню або трифазний (рис. 7.2, а; 7.3, а; 7.4, а), або однофазний (рис. 7.2, б; 7.3, б; 7.4, б; 7.5, б) автотрансформатор.

4. На одній фазі (рис. 7.1) перевірити маркування затискачів трансформатора. Для цього обмотки AX і ax з’єднують послідовно і при

підведеній напрузі U₁ вимірюють величини U₁, U_AX і U_ax . Якщо обмотки включені відповідно, то фазні ЕДС E_AX і E_ax збігаються за фазою і підведена напруга зрівноважується їхньою сумою U₁= - (E_AX+E_ax), і тоді U₁=U_AX+U_ax, що перевіряється за допомогою вольтметра. Трифазний трансформатор, з’єднаний відповідно до цього маркування, буде мати з’єднання Y/Y – 0.

При зустрічному вмиканні обмоток ЕРС E_AX і E_ax знаходяться в противофазі, напруга живлення U₁ зрівноважується їхньою різницею і тоді

U₁=U_AX-U_ax , U_AX>U₁

Це неприпустимо, як неприпустима і група з’єднання Y/Y – 6 для трифазного трансформатора.

5. Зібрати схему рис. 7.2,а або 7.2, б. Для навантаження використовувати трифазний (рис. 7.2, а) або однофазний (рис. 7.2, б) реостат. При холостому ході перевірити дослідним шляхом правильність розрахунку k_а і U_2Л:

U₁ U₁

k_а= —— , U₂ = —— .

U₂ k_a

При цьому у трифазному автотрансформаторі (рис. 7.2, а) можна вимірювати як лінійні, так і фазні напруги.

Перевірити, що I₂=I₁+I_2Т для 3 – 4 значень навантаження, що не перевищують номінальну. При цьому:

U₁ I₂

k_а= —— = —— .

U₂ I₁

6. Зібрати по черзі схеми 7.3, а, 7.4, а, 7.5, а (або 7.3, б; 7.4, б; 7.5, б), перевірити аналогічно дослідним шляхом, правильність розрахунку k_а відповідно до п. 3.

У звіті подати:

1. Схеми виконаних дослідів.

2. Таблицю виміряних струмів (п. 5).

3. Значення коефіцієнта трансформації k_а для кожної із схем рис. 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, отримані розрахунковим і дослідним шляхом.

4. Для схеми (рис. 7.2) розрахувати повну (прохідну) потужність S; електромагнітну (розрахункову) S_EM і електричну S_ЕЛ потужності:

1 1

S_EM = S(1 - —), S_ЕЛ = S — .

k_a k_a

Довести, що потужності S_EM і S_ЕЛ пропорційні відповідно струмам I_2Т і I₁, а також, що S=S_EM+S_ЕЛ .

Лабораторна робота № 8