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 UH – 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;
SH – номинальная мощность трансформатора, ВА (указана на щитке):
Р 0 – потери в стали, измеренные при эксперименте холостого хода;
РКН – 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.
| Режимы исследования | Измерено | Вычислено | ||||||
| Режим холостого хода | U 10, B | U 20, B | I 10, A | P 10, Bт | cos j0 | K | ||
| Режим короткого замыкания | UK, B | IK, A | UK, % | |||||
| Нагрузочный режим | U 1, B | I 1, A | P 1, Bт | U 2, B | I 2, A | cos j1 | P 2, Bт | h, % |
|
|
5.4. 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?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6