Исследование однофазного трансформатора

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Научиться определять потери и коэффициент полезного действия трансформатора.

Научиться экспериментально снимать внешнюю характеристику трансформатора.

По построенным внешней характеристике и кривой коэффициента полезного действия трансформатора научиться определять качество трансформатора.

 

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ И ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

Работа выполняется на универсальном стенде, в состав которого входит испытуемый трансформатор. Стенд включается нажатием переключателя Ап в положение "включено". Автотрансформатор включается выключателем АТр. Для измерения тока, напряжения, мощности первичной обмотки трансформатора используется настольный измерительный комплект К505 (или К506).

При включении питания категорически запрещается прикасаться к клеммам стенда, к штангам и обмоткам реостатов.

При регулировке запрещается держаться за корпус стенда.

В случае короткого замыкания или других нарушений режима работы установки необходимо отключить стенд, нажав Ап в положение "откл".

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ И УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

А. Установить исходное состояние переключателей и выключателей стенда, ознакомиться с необходимыми элементами, приборами стенда:

1. Универсальные переключатели УП1 и УП2 необходимо установить в среднее положение;

2. Лабораторный автотрансформатор   - ЛАТР, зажимы 5 и 6 - установить в положение "О";

3. Испытуемый трансформатор, первичная обмотка - зажимы 26 и 27, вторичная обмотка - зажимы 22 - 23;

4. Нагрузочное сопротивление R3, зажимы 26 и 27;

5.  Выключатели Т1 -для включения сопротивления R3; ТЗ -- для включения добавочного сопротивления в цепь нагрузки;

6. Изучить схему подключения измерительного комплекта К505 или К506. Найти расположение приборов комплекта: амперметр, вольтметр и ваттметр.

В комплекте используются многопредельные амперметр, вольтметр и ваттметр. Выбор пределов измерения амперметра осуществляется переключателем В1, переключатель В3 установить в положение А. При проведении опыта холостого хода установить предел измерения тока (переключатель В1) - 0,5 А, при этом цена деления составит 0,005 А/дел; предел измерения напряжения (кнопочный переключатель В4) - кнопка 300 В, цена деления - 2 В/дел; цена деления ваттметра составит 1 Вт/дел. Цены деления всех приборов на каждом пределе измерения можно прочитать на лицевой панели измерительного комплекта.

Б. Опыт холостого хода трансформатора:

1. Собрать электрическую схему по рис. 2;

2. После проверки схемы преподавателем включить выключатель АТр и движком автотрансформатора ЛАТр установить номинальное первичное напряжение трансформатора 220 В;

3. Записать в таблицу 1 показания приборов.

 

Таблица1

Измерено				Вычислено
Измерительным Комплектом  К505 (K506)			Вольтметром рV2	К	I10/Iн×100%	cosj
U10, B	I10, A	P10,Bт	U20, B

В таблице 1:

U₁₀  - первичное напряжение;

U₂₀-вторичное напряжение при холостом ходе трансформатора;

I₁₀ - ток холостого хода;

Р₁₀ - мощность холостого хода;

К - коэффициент трансформации

;

I_н - номинальный первичный ток трансформатора,

S_н   - номинальная мощность испытуемого трансформатора;

U_1н - номинальное первичное напряжение;

cos j -коэффициент мощности трансформатора при холостом ходе

4. Выключить схему и установить ЛАТр в нулевое, положение;

5. Выполнить все необходимые расчеты.

 

В. Опыт короткого замыкания

1. Собрать электрическую схему по рис. 3;

2. Удостовериться, что движок ЛАТра установлен в нулевое положение;

3. После проверки схемы включить испытуемый трансформатор выключателем АТр. Постепенно повышая ЛАТром напряжение, довести ток в первичной и вторичной обмотках до номинальных величин (I_1К = I_1Н, I_2К = I_2Н);

4. Показания приборов занести в таблицу 2.

Таблица 2

 

Измерено				Вычислено
Измерительным комплектом К505			Амперметром рА3	К	Uk,%	cosj
U1K, B	I1К, A	PК, Bт	I2К, А

В таблице 2:U_1K - напряжение короткого замыкания, при котором токи первичной и вторичной обмоток равны номинальным значениям:

 - процентное отношение напряжения первичной обмотки при коротком замыкании к номинальному напряжению;

Р_К - мощность короткого замыкания, которая равна мощности потерь в обмотках трансформатора;

К - коэффициент трансформации        

cosj- коэффициент мощности трансформатора при коротком замы­кании.  

Г. Внешняя характеристика трансформатора

1. Проверить установку переключателя УП1 в положение "О";

2. Собрать электрическую схему по рис. 4;

3. После проверки схемы преподавателем выключателем А'Гр включить цепь первичной обмотки трансформатора и установить номинальное напряжение U₁;

4. При включенной нагрузке (I₂ = 0) снять показания вольтметров первичной U₁ и вторичной U₂ обмоток;

5.
Включить цепь нагрузки выключателями ТЗ, Т1 ( в положение Вкл");

6. Изменяя ток нагрузки до 6 А, одновременно поддерживая U₁=const, снять внешнюю характеристику.

Результаты опытов занести в таблицу 3.

 

Таблица 3

Измерено					Вычислено
Измерительным комплектом К505			рА3	рV2	P2, Вт	h%
U1, B	I1, A	P1, Bт	I2, А	U2, B

В таблице 3:

U₁, I₁, P₁ - напряжение, ток и мощность в цепи первичной обмотки;

U₂, I₂, P₂  - напряжение, ток и мощность в цепи вторичной обмотки;

Р₂ = U₂ I₂ - мощность вторичной обмотки, h% - коэффициент полезного действия.

7. Построить графики зависимостей U= f(I₂) и h= f(I₂).

СОДЕРЖЧИЕ ОТЧЕТА

1. Название работы и номер стенда.

2. Цель работы.

3. Электрические схемы для проведения опытов.

4. Таблицы и графики по результатам опытов.

5. Уравнения, необходимые для пояснения полученных результатов.

6. Краткие выводы по работе.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объяснить устройство и принцип действия трансформатора.

2. Область применения трансформаторов.

3. Как классифицируются трансформаторы в зависимости от конструкции магнитопровода (сердечника)?

4. Какие измерительные приборы необходимы для опыта короткого замыкания?

5.    Какие измерительные приборы необходимы для опыта холостого хода?

6. Что показывает ваттметр, включенный в цепь первичной обмотки трансформатора, в опытах холостого хода и короткого замыкания?

7. Отчего зависит мощность потерь в обмотках трансформатора?

8. Паспортные данные трансформатора.

9. Потери при холостом ходе трансформатора составляют Р_х=500 Вт, при коротком замыкании Р_к =1400 Вт. Определить к.п.д. трансформатора, если номинальная мощность Р_ном=25 кВт.

10.Однофазный трансформатор с номинальной мощность S_HOM= 16ОО кВА включен в сеть переменного тока напряжением U = 10000 В.

При холостом ходе трансформатора напряжение на зажимах вторичной обмотки U₂ = 400 B. Определить коэффициент трансформации и число витков первичной обмотки, если число витков вторичной обмотки W₂ = 32.

11. В понижающем трансформаторе с коэффициентом трансформации К = 15 ток вторичной обмотки I₂ = 210 А. Найти сечение проводов первичной и вторичной обмоток, если плотность тока не должна превышать 3,5 А/мм².

12.Однофазный трансформатор с номинальной мощностью S_ном= 5 кВА включен в сеть переменного тока с напряжением U₁ = 220 В имеет при холостом ходе на вторичной обмотке напряжение U₂ = 15 В. Определить номинальные токи обмоток, коэффициент трансформации и число витков первичной обмотки, если число витков вторичной обмотки W₂ = 24 (потерями в трансформаторе пренебречь).