1. Введение

Цель работы – изучение устройства и принципа действия однофазного трансформатора.

Задачи:

· испытать однофазный трансформатор в режимах холостого хода, короткого замыкания и нагрузки;

· рассчитать параметры схемы замещения.

2. теория

Трансформатор служит для преобразования электрической энергии переменного тока с одним соотношением напряжения и тока в электрическую энергию с другим соотношением этих же величин при неизменной частоте. Простейший однофазный трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода, выполненного из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали, на котором расположены две независимые обмотки: первичная и вторичная.

Переменный магнитный поток, возбуждённый в магнитопроводе трансформатора, наводит в обеих обмотках ЭДС, действующее значения которых:

где – амплитуда магнитного потока;

– частота тока;

, – число витков первичной и вторичной обмоток.

Характеристики трансформатора, работающего под нагрузкой, можно рассчитать по параметрам , , схемы замещения трансформатора (рис. 2.1), которые определяют по результатам измерения величин , , в опыте холостого хода при номинальном первичном напряжении и по величинам , , , полученным в опыте короткого замыкания при номинальном первичном токе .

Рис. 2.1. Схема замещения трансформатора

В опыте холостого хода и , поэтому параметрами и можно пренебречь. Тогда

В опыте короткого замыкания, который проводится при пониженном напряжении и номинальном токе , величиной тока намагничивания можно пренебречь.

В этом случае:

где RK и XK – активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания.

Параметры обмоток в схеме замещения:

Коэффициент трансформации трансформатора:

Коэффициент мощности трансформатора находят по формуле:

,

а его КПД:

,

где .

Коэффициент загрузки:

Изменение вторичного напряжения при переменной нагрузке принято выражать в процентах от номинального значения:

,

где – напряжение на зажимах вторичной обмотке трансформатора при заданной нагрузке.

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 3.2. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Оборудование для лабораторной работы

В лаборатории находится стенд для проведения испытания. Стенд состоит вертикальной и горизонтальной панелей.

Рис. 3.3. Испытательный стенд

Рис. 3.4. Рабочая область вертикальной панели

1 – ключ «5»; 2 – ключ «7»; 3 – нагрузочное сопротивление

Рис. 3.5. Горизонтальная панель

На горизонтальной панели находится источник питания (от 0 до 220 В) переменного тока. Регулировка напряжения осуществляется при помощи поворотного регулятора (ЛАТРа) снизу источника. Для включения источника питания в работу необходимо:

1. Включить сеть стенда (кнопка ВКЛ слева – загорится лампочка СЕТЬ, выключение - кнопкой ВЫКЛ).

2. Включить кнопку под лампочкой (два положения: вдавлена внутрь – включено, загорается лампочка; не вдавлена – выключено).

4. Порядок выполнения работы

4.1. Режим холостого хода

1. На стенде собрана цепь для проведения опыта холостого хода трансформатора по схеме рис. 4.1. Ключи 5, 7 – разомкнуты (рис. 3.4).

Рис. 4.1. Схема проведения опыта холостого хода

2. Включите стенд в сеть. Включите источник питания.

3. Установите ЛАТРом напряжение .

4. Снимите показания приборов и занесите в таблицу 4.2.

Таблица 4.1

Паспортные данные			Вычислено
, BA	, Гц	, B	, B	, A	, A	, %	, Вт	, Вт

Таблица 4.2

Измерено				Вычислено
, B	, B	, Вт	, A			, %	, Ом	, Ом	, Ом

4.2. Режим короткого замыкания

1. Ключ 7 (рис. 3.4) разомкнут (замена вольтметра V₂ на амперметр).

2. С помощью ЛАТРа повысьте напряжение от 0 до значения, при котором ток в первичной обмотке трансформатора достигнет номинального значения.

3. Снимите показания приборов и занесите в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

Измерено				Вычислено
, B	, A	, A	, Вт	, %	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом

4.3. Нагрузочный режим

1. На стенде собрана цепь для проведения опыта холостого хода трансформатора по схеме рис. 4.2. Ключ 5 - замкнут, 7 – разомкнут (рис. 3.4).

Рис. 4.2. Схема проведения нагрузочного режима работы трансформатора

1. Изменяя нагрузочное сопротивление (3 - рис. 3.4), снимите 5-6 точек и данные внесите в таблицу 4.4.

Примечание: первой строчкой в таблицу 4.4 перенесите данные опыта холостого хода.

Таблица 4.4

Измерено					Вычислено
, B	, A	, Вт	, B	, A			, Bт	, %

2. Рассчитайте величины, входящие в таблицу 4.4.

3. Постройте зависимости , , от при .

4. Начертите схему замещения трансформатора и укажите параметры элементов схемы замещения.

5. ОТЧЕТ

Отчет должен содержать:

1. ФИО исполнителя, группа.

2. Оборудование, схема.

3. Ход действий.

4. Выполненные задания из раздела IV.

5. Выводы.

6. Контрольные вопросы

1. Назначение, устройство и принцип действия трансформатора.

2. Какие потери мощности имеют место в трансформаторе?

3. С какой целью строится схема замещения?

4. Как проводится опыт холостого хода и какие параметры трансформатора определяются из этого опыта?

5. Как проводится опыт короткого замыкания и какие параметры трансформатора определяются из этого опыта?

6. Чем отличается опытное короткое замыкание от аварийного?

7. Каково условие максимума КПД и график зависимости КПД от нагрузки?

7. Литература

1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника / Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. – М.:Высшая школа, 1985.

2. Лабораторные работы по общей электротехнике / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1977.

3. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1987.

4. Электротехника / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1985.

8. Авторы

Лабораторная работа «Испытание однофазного трансформатора» по дисциплине «Электротехника» для студентов неэлектротехнических специальностей

Методическое обеспечение: Ревякин С.В.

Редактор: Яковлев О.В.

3D-графика: Елесин А.С.

Script-программирование: Каздыкпаева А.Ж.