Лабораторная работа 12
Цель работы. Ознакомление с устройством, принципом работы, характеристиками и методами исследования однофазных трансформаторов.
Задание по работе
1. Ознакомиться с устройством и паспортными данными однофазного трансформатора.
2. Провести опыт холостого хода исследуемого однофазного трансформатора.
3. Осуществить режим нагрузки однофазного трансформатора путем включения в его вторичную цепь переменного активного сопротивления.
4. Провести опыт короткого замыкания однофазного трансформатора.
5. На основании полученных экспериментальных данных произвести определение основных параметров трансформатора и построить его рабочие характеристики.
6. Составить краткие выводы по работе.
Методические указания по выполнению работы
1. Ознакомиться с приборами, аппаратами и оборудованием стенда, используемыми при выполнении работы, и занести в отчет по лабораторной работе номинальные технические данные исследуемого трансформатора.
|
|
2. Провести опыт холостого хода трансформатора:
а) в соответствии с принципиальной схемой рис. 1 собрать электрическую цепь для проведения опыта холостого хода трансформатора по монтажной схеме рис. 2;
Рис. 1.
Рис. 2.
питание электрической цепи осуществлять от регулируемого источника синусоидального напряжения;
б) измерение тока I0, мощности Ро в первичной обмотке трансформатора при холостом ходе производить измерительным комплектом К505, а напряжение на зажимах вторичной обмотки — цифровым вольтметром В7-22А;
в) установить напряжение на первичной обмотке трансформатора равным номинальному и записать показания приборов в табл. 1.
3. Провести опыт нагрузки трансформатора:
а) собрать электрическую цепь, принципиальная схема которой для проведения опыта нагрузки исследуемого трансформатора приведена на рис. 4; сборку электрической цепи производить в соответствии с монтажной схемой, приведенной на рис. 5;
Рис. 4.
Рис. 5.
б) в качестве нагрузки к зажимам вторичной обмотки трансформатора подключить резисторы с переменными и постоянными параметрами, суммарное сопротивление которых рассчитать с учётом того, что ток во вторичной обмотке должен изменяться от I2 =0,1I2ном до I2 = (1.2…1,25) I2ном.
в) измерение тока I1, мощности Р1 и напряжения U1 первичной обмотки трансформатора производить измерительным комплектом К505, а измерение тока I2 и напряжения U2 вторичной обмотки — цифровыми амперметром и вольтметром;
г) установить на первичной обмотке трансформатора номинальное напряжение U1ном и, изменяя сопротивлении резисторов во вторичной цепи с переменными параметрами, произвести пять, шесть измерений при различных токах нагрузки в указанном диапазоне его изменений. При проведении опыта напряжение на зажимах первичной обмотки трансформатора поддерживать неизменным. Результаты измерений записать в табл. 2.
|
|
В таблице: β = I2/I2ном — коэффициент нагрузки трансформатора; γ = U2 / U2ном —коэффициент изменения напряжения на вторичной обмотке; Р2 = U2I2cosφ2 — активная мощность потребителя электроэнергии.
4. Опыт короткого замыкания трансформатора произвести при пониженном напряжении на первичной обмотке трансформатора, при котором ток в первичной обмотке I1к =I1ном, а во вторичной I2к = I2ном, т.е. токи в обмотках равны номинальным. их значениям. Поэтому напряжение, подводимое к первичной обмотке, должно устанавливаться изменением напряжения источника питания от U1к =0, т.е. с нулевого его значения.
Для проведения опыта короткого замыкания:
а) собрать электрическую цепь для проведения опыта короткого замыкания исследуемого трансформатора,
Рис. 6.
Рис. 7.
принципиальная схема которой приведена на рис. 6, а монтажная на рис. 7;
б) измерения тока I1к, мощности Рк и напряжения в первичной обмотке при опыте короткого замыкания трансформатора производятся измерительным комплектом К505, а измерение тока I2к во вторичной обмотке — цифровым амперметром;
в) плавно изменяя напряжение на первичной обмотке трансформатора от нуля до значения, при котором токи в обмотках достигнут номинальных значений, определяемых по паспортным данным, записать значения измеряемых величии в табл. 3.
5. По результатам измерений, проведенных в опыте холостого хода трансформатора (см. п. 2), определить:
а) коэффициент трансформации трансформатора
б) коэффициент мощности трансформатора при холостом ходе
соsφо = P0/U1 Io;
в) амплитудные значения магнитного потока и магнитной индукции в сердечнике трансформатора
Фm = U2/4,44f1ω2, Вm = Фm/s,
где ω2 —число витков вторичной обмотки трансформатора; s — площадь поперечного сечения сердечника трансформатора (указаны в паспортных данных);
г) параметры намагничивающего контура (пренебрегая падениями напряжений на R1 и X1 от тока I0):
R0= Ро/I20, Z0 = U1 /Io; и X0 =
д) магнитная потеря мощности в магнитопроводе трансформатора
Рм ≈Ро
6. По результатам измерений опыта короткого замыкания (см. п. 4) определить:
а) электрические потери мощности в трансформаторе
Рэ ном ≈Рк
б) коэффициент мощности трансформатора
соsφ1к = Pк/U1к I1к;
в) параметры схемы замещения трансформатора
Rк = R1 + R2 = Рк/ I21к Zк = U1к /I1к;
Xк =X1+X2=
7. По результатам измерений опыта нагрузки (см. п. 3) при различных токах нагрузки определить:
а) коэффициент полезного действия трансформатора
б) коэффициент мощности трансформатора
соsφ1 = P1/U1 I1;
8. По расчетным и измеренным данным испытаний строить в единой координатной системе внешнюю U2I2 и рабочие характеристики трансформатора: I1 (I2), η (I2) и cosφ1 (I2). Нарисовать схему замещения нагруженного трансформатора с указанием ее элементов.
Таблица 1.
Измерения | Вычисления | ||||||||
U1, В | U2, В | I0, А | Ро, Вт | n | соsφо | Фm, Вб | Вm, Тл | R0, Ом | X0, Ом |
Таблица 2.
Номера измере- ний | Измерения | Вычисления | ||||||||
U1, В | I1, А | Р1, Вт | U2, В | I2, А | Р2, Вт | β | γ | η | соsφ1 | |
Таблица 3.
|
|
Измерения | Вычисления | ||||||
U1к, В | I1к, А | I2к, А | Рк, Вт | соsφ1к | Rк, Ом | Zк, Ом | Xк, Ом |