Инструкционная карта на выполнение лабораторной работы № 5

Тема: Однофазный трансформатор

Цель работы: ознакомиться с назначением и основными характеристиками однофазного трансформатора, работой трансформатора при различном характере нагрузки.

Оборудование: однофазный трансформатор, измеритель мощности, амперметр, мультиметр, реостаты.

Ø Теория

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Трансформаторы применяют в электрических цепях при передаче и распределении электрической энергии, а также в сварочных, нагревательных, выпрямительных электроустановках и многом другом. Трансформаторы различают по числу фаз, числу обмоток, способу охлаждения.

Различают три режима работы трансформатора: режим холостого хода, рабочий режим и режим короткого замыкания.

Холостым ходом трансформатора называют режим работы, когда нагрузка на вторичной обмотке отсутствует, то есть Z_н= ∞. При этом полезная мощность трансформатора равна нулю, так как ток во вторичной обмотке отсутствует. Мощность на входе трансформатора расходуется на тепловые потери в первичной обмотке и на магнитные потери в сердечнике.

В рабочем режиме во вторичную цепь подключена нагрузка R_H. Значение R_H влияют на КПД и изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки.

С увеличением тока нагрузки от холостого хода до номинального значения
напряжение на зажимах вторичной обмотки понижается из-за увеличения падения
напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора. Это иллюстрирует одна
из основных характеристик трансформатора, которая, как и у любого источника
электропитания, называется внешней характеристикой U₂=ƒ(I₂). Наклон
внешней характеристики зависит от коэффициента мощности потребителя (характера потребителя). При этом увеличивается и ток I₁, потребляемый трансформатором из сети, а общий
магнитный поток в сердечнике трансформатора остается
практически постоянным при неизменном значении
первичного напряжения. Работа трансформатора описывается также рабочими характеристиками, к которым относятся зависимости I₁=ƒ(P₂), U₂=ƒ(P₂), cosφ₁=ƒ(P₂), η=ƒ(P₂). Рабочие характеристики снимаются для выбора оптимальной зоны работы трансформатора.

Коэффициентом полезного действия трансформатора называется отношение активной мощности, передаваемой нагрузке, к активной мощности, подводимой к трансформатору.

КПД трансформатора имеет высокое значение 95-98%

В опыте короткого замыкания однофазного трансформатора вторичная обмотка закорачивается накоротко, то есть Z_н=0, а напряжение вторичной обмотки U₂=0. При этом напряжение первичной обмотки подводится пониженным, для того чтобы, не повредить трансформатор.

Предварительное домашнее задание:

Тип	U₁_н	U_2н	S_н
BV EI 481 1119	220 В	12 B	10 ВA

Таблица 1

Предварительное домашнее задание:

Ø Изучить тему «Однофазный силовой трансформатор», содержание данной лабораторной работы и быть готовым ответить на все контрольные вопросы к ней.

Ø Начертить принципиальные схемы исследуемых установок с включенными цифровыми измерительными приборами.

Ø Ознакомиться с паспортными данными исследуемого трансформатора (табл.1).

Порядок выполнения работы

Ознакомиться с лабораторной установкой (рис. 1, рабочее поле «Однофазный трансформатор» и «Измеритель мощности»).
Собрать электрическую цепь (рис. 1). Для этого замкнуть накоротко добавочное сопротивление Rд. Установить переключатель SA2 установки величины сопротивления нагрузки и ручку потенциометра регулировки величины добавочного сопротивления RP1 в позиции «0» (крайнее левое положение). В измерителе
мощности установить предел измерения тока I = 0,2 А. Схему представить для
проверки преподавателю.
Провести опыт холостого хода. Включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF1 на кожухе и выключатель SA1). Провести измерения первичного напряжения U₁₀, вторичного напряжения U₂₀, тока холостого хода I₁₀, коэффициента мощности cosφ₁₀ и активной мощности трансформатора P₁₀ в режиме холостого хода трансформатора. Результаты измерений занести в табл. 2. Выключить трансформатор. По результатам измерений рассчитать коэффициент трансформации трансформатора К, полное сопротивление первичной обмотки трансформатора Z₀, индуктивное сопротивление обмотки X₀, активное сопротивление R₀. Рассчитать по паспортным данным номинальный вторичный ток трансформатора I₂н и с учетом коэффициента трансформации номинальный первичный ток I₁_H_.