Рекомендации по выполнению работы. 5.3.1. Эксперимент холостого хода трансформатора проводят на установке, электрическая схема которой изображена на рисунке 5.1

5.3.1. Эксперимент холостого хода трансформатора проводят на установке, электрическая схема которой изображена на рисунке 5.1. Эксперимент выполняется с целью определения коэффициента трансформации и потерь в стали трансформатора и проводят его следующим образом.

Рисунок 5.1. Электрическая схема установки для исследования

однофазного трансформатора при холостом ходе.

Включив автоматический выключатель QF, посредством автотрансформатора Т устанавливают номинальное напряжение, указанное на щитке трансформатора. Данные всех экспериментов записывают в таблицу 5.1. (графа «режим холостого хода»). Мощность, требуемая трансформатором в режиме холостого хода (Р ₀) идет в основном на компенсацию потерь в стали (от гистерезиса и вихревых токов), при этом потери в проводниках обмоток сравнительно малы (ток первичной обмотки невелик, а I ₂ = 0).

Основные формулы для расчета:

коэффициент мощности ;

коэффициент трансформации .

5.3.2. Эксперимент короткого замыкания проводят на установке, электрическая схема которой приведена на рисунке 5.2. Эксперимент выполняется с целью определения потерь в меди обмоток трансформатора.

Рисунок 5.2. Электрическая схема установки для исследования

однофазного трансформатора при коротком замыкании.

Эксперимент выполняют следующим образом.

Вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, а к первичной обмотке подводят пониженное напряжение короткого замыкания U ₁ = U _к, при котором ток в первичной обмотке равен номинальному значению, т.е. I _1к = I _1ном. Подводимое напряжение плавно повышают с помощью автотрансформатора АТ от нуля до напряжения короткого замыкания U _K, при котором I _1к = I _1ном.

Показания приборов записывают в таблицу 5.2. (графа «режим короткого замыкания»). Поскольку эксперимент короткого замыкания проводится при пониженном напряжении потери в стали малы и ими пренебрегают. Можно считать, что мощность, потребляемая в режиме короткого замыкания трансформатора, идет на восполнение потерь в проводниках (меди) обмоток трансформатора (Р _К).

Напряжение короткого замыкания определяют

,

где U_H – номинальное напряжение первичной обмотки.

5.3.3. Эксперимент при нагрузке трансформатора проводят на установке, собранной по схеме рисунка 5.3.

При проведении эксперимента вторичная обмотка трансформатора включается на регулируемую нагрузку, в качестве которой используют ламповый реостат. Этот эксперимент позволяет снять внешнюю характеристику трансформатора, а также проследить взаимную зависимость вторичной и первичной цепей трансформатора.

Рисунок 5.3 Электрическая схема установки для исследования

однофазного трансформатора под нагрузкой

Эксперимент выполняют следующим образом. Трансформатор при разомкнутой вторичной цепи включают в сеть и снимают показания приборов

при I ₂ = 0. Нагружая трансформатор ламповым реостатом, снимают нагрузочную (внешнюю) характеристику по трем точкам для токов . Показания приборов записывают в таблицу 7.2 (графа «Нагрузочный режим).

Формулы для расчета:

коэффициент мощности ;

вторичная мощность ;

коэффициент полезного действия .

5.3.4. Определение коэффициента полезного действия трансформатора косвенным методом. По данным эксперимента холостого хода и короткого замыкания рассчитать h трансформатора для значений b = 0, 25; 0, 50; 0, 75; 1, 0. Построить в масштабе зависимость h = f (P ₂) и построить эту зависимость с зависимостью к.п.д., полученной по данным эксперимента непосредственной нагрузки трансформатора. Эксперименты холостого хода и короткого замыкания позволяют рассчитать коэффициент полезного действия трансформатора по формуле

,

где b - коэффициент полезного действия трансформатора;

S_H – номинальная мощность трансформатора, ВА (указана на щитке):

Р ₀ – потери в стали, измеренные при эксперименте холостого хода;

Р_КН – потери в меди обмоток, полученные из эксперимента короткого замыкания трансформатора.

На основании экспериментальных данных построить внешнюю характеристику трансформатора, представляющую зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки U ₂ от тока во вторичной цепи I ₂: при , а также зависимости и при .

На основании внешней характеристики трансформатора определить процентное изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора при номинальной нагрузке.

Процентное изменение напряжения определяется выражением

,

где U ₂₀ – напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе;

U ₂ – напряжение на зажимах вторичной обмотки при .

Таблица 5.2. Результаты экспериментов.

Контрольные вопросы

5.4.1. С какой целью проводят эксперименты холостого хода и короткого замыкания?

5.4.2. Как можно измерить коэффициент трансформации трансформатора?

5.4.3. Что называют внешней характеристикой трансформатора и как её получить?

5.4.4. Какие потери энергии имеют место в трансформаторе и от чего они зависят?

5.4.5. Изменится ли ток в первичной обмотке трансформатора, если будем изменять ток во вторичной обмотке и почему?