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
;
Iн - номинальный первичный ток трансформатора,
Sн - номинальная мощность испытуемого трансформатора;
U1н - 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 (I1К = I1Н, I2К = I2Н);
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:U1K - напряжение короткого замыкания, при котором токи первичной и вторичной обмоток равны номинальным значениям:
- процентное отношение напряжения первичной обмотки при коротком замыкании к номинальному напряжению;
РК - 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 Рх=500 Вт, при коротком замыкании Рк =1400 Вт. Определить к.п.д. трансформатора, если номинальная мощность Рном=25 кВт.
|
|
10.Однофазный трансформатор с номинальной мощность SHOM= 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 Sном= 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).