Однофазный трансформатор

Лабораторная работа 1

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, 1I_2ном до I₂ = (1.2…1, 25) I_2ном.

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 U_1ном 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 / U2_ном —коэффициент измене­ния напряжения на вторичной обмотке; Р₂ = U₂I₂cosφ ₂ — активная мощность потребителя электроэнергии.

4. Опыт короткого замыкания трансформатора произвести при пониженном напряжении на первичной обмотке трансформатора, при котором ток в первичной обмотке I_1к =I_1ном, а во вторичной I_2к = I_2ном, т.е. токи в обмотках равны номинальным. их значениям. Поэтому напряжение, подводимое к первичной обмотке, должно устанавливаться изменением напряжения источника питания от U_1к =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 I_1к, мощности Рк и напряжения в первичной обмотке при опыте короткого замыкания трансформатора производятся измерительным комплектом К505, а измерение тока I_2к 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

соsφ _о = P₀/U₁ I_o;

в) амплитудные значения магнитного потока и магнитной индукции в сердечнике трансформатора

Ф_m = U₂/4, 44f₁ω ₂, В_m = Ф_m/s,

где ω ₂ —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= Р_о/I²₀, Z₀ = U₁ /I_o; и X₀ =

д) магнитная потеря мощности в магнитопроводе трансформатора

Р_м ≈ Р_о

6. По результатам измерений опыта короткого замыкания (см. п. 4) определить:

а) электрические потери мощности в трансформаторе

Р_{э ном} ≈ Р_к

б) коэффициент мощности трансформатора

соsφ _1к = P_к/U_1к I_1к;

в) параметры схемы замещения трансформатора

R_к = R₁ + R₂ = Р_к/ I²_1к Z_к = U_1к /I_1к;

X_к =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

соsφ ₁ = 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 cosφ ₁ (I₂). Нарисовать схему замещения нагруженного трансформатора с указанием ее элементов.

Таблица 1.

Таблица 2.

Таблица 3.