Цель работы
Ознакомиться с назначением и основными характеристиками однофазного трансформатора и работой трансформатора в различных режимах работы.
Используемое оборудование и аппаратура
1. Лабораторный стенд «Электромеханика».
2. Понижающий трансформатор.
3. Комплект соединительных проводов.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с лабораторной установкой, блоками «Однофазный трансформатор» и «Измеритель мощности».
2. Собрать электрическую цепь (рис. 4.1). Для этого замкнуть накоротко добавочное сопротивление R д. Установить переключатель величины сопротивления нагрузки SA2 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.
3. Провести опыт холостого хода. Включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF1 на кожухе и выключатель SA1). Провести измерения первичного напряжения U 1, вторичного напряжения U 2, тока холостого хода I 1, коэффициента мощности первичной обмотки cosj10 и активной мощности трансформатора Р 1 в режиме холостого хода трансформатора. Результаты измерений занести в табл. 4.1. Выключить трансформатор.
4. По результатам измерений рассчитать коэффициент трансформации трансформатора К 12 и параметры намагничивающей ветви схемы замещения трансформатора.
Рассчитать по паспортным данным номинальный вторичный ток трансформатора I 2Н и с учетом коэффициента трансформации номинальный первичный ток I 1Н.
Рис. 4.1. Схема подключения трансформатора. Опыт холостого хода
5. Исследовать трансформатор в рабочем режиме, сняв внешнюю характеристику и рабочие характеристики при активном характере нагрузки. Для этого включить электропитание стенда и, изменяя величину сопротивления нагрузки R н с помощью переключателя SA2, измерять при каждом положении переключателя SA2 величины, указанные в табл. 4.2. Выключить трансформатор.
6. Используя результаты измерений, рассчитать активную мощность
Р 2 = U 2 I 2cosj2 (cosj2 = 1, т. к. нагрузка во вторичной цепи активная), отдаваемую нагрузке, и коэффициент полезного действия трансформатора η = Р 2 / Р 1. По результатам исследования построить внешнюю характеристику трансформатора при активном характере нагрузки U 2 = f (I 2) и рабочие характеристики трансформатора: I 1 = f (P 2), cosj1 = f (P 2), η = f (P 2). Сделать выводы о наиболее целесообразном диапазоне нагрузок трансформатора.
7. Исследовать трансформатор в режиме короткого замыкания. Для этого замкнуть вторичную обмотку трансформатора накоротко и убрать перемычку на добавочном сопротивлении R д (рис. 4.2). Ручку потенциометра регулировки величины добавочного сопротивления RP1 установить в позицию «0» (крайнее левое положение). Представить схему для проверки преподавателю.
Рис. 4.2. Схема подключения трансформатора. Опыт короткого замыкания
8. Включить питание стенда и, плавно изменяя величину добавочного сопротивления R д с помощью потенциометра RP1, установить номинальное значение тока в первичной обмотке трансформатора I 1Н в соответствии с рассчитанным значением (табл. 4.1). Измерить величину напряжения короткого замыкания U 1к, первичного тока I 1к и активную мощность Р 1к, потребляемую трансформатором в опыте короткого замыкания. Результаты измерения занести в табл. 4.3. Выключить трансформатор и электропитание стенда.
9. По результатам измерений рассчитать величину напряжения короткого замыкания U к, параметры схемы замещения Z к, R к и Х к и величину тока аварийного короткого замыкания I 1к авар. Результаты измерения занести в табл. 4.3.
Протокол отчета по лабораторной работе № 4
Однофазный трансформатор
Таблица 4.1
Опыт холостого хода
| Измерено | ||||||
| U 1, В | I 1, А | Р 1, Вт | U 2, В | cosj1 | ||
| Вычислено | ||||||
| К 12 = U 1Н / U 2 | Z 0 = U 1 / I 1, Ом | R 0 = Z 0cosj1, Ом | ||||
| X 0 = Z 0sinj1, Ом | I 2Н = S Н / U 2Н, А | I 1Н= I 2Н / К 12, А | ||||
Вычисления:
Таблица 4.2
Рабочий режим
| Измерено | Вычислено | |||||||
| Сторона первичного напряжения | Сторона вторичного напряжения | |||||||
| U 1, В | I 1, А | cosj1 | U 2, В | I 2, А | cosj2 | Р 1, Вт | Р 2, Вт | η |
Вычисления:
Внешняя характеристика однофазного трансформатора, U 2 = f (I 2)
Рабочие характеристики трансформатора: I 1 = f (P 2), cosj1 = f (P 2), h = f (P 2)
Таблица 4.3