Цель работы: изучение устройства и принципа действия однофазного трансформатора.
Оборудование: лабораторный стенд.
Схема
Паспортные и расчётные данные режима холостого хода
Таблица 1
| Паспортные данные | Вычислено | |||||||
| S H, ВА | f, Гц | U 1H | U 2H | I 1H | I 2H | U КЗ | DРст | DРМ |
| 0,7 | 1,2 | 27,5 |
Экспериментальные и расчётные данные режима холостого хода
Таблица 2
| Измерено | Вычислено | ||||||||
| U 10 | U 20 | P 0 | I 10 | k | cosj | I 10 | Z 0 | R 0 | X 0 |
| 27,5 | 0,1 | 1,7 | 0,9 | 0,2 | 687,5 | 2089,8 |
Экспериментальные и расчётные данные режима короткого замыкания
Таблица 3
| Измерено | Вычислено | ||||||||
| U 1к | U 1Н | P K | I 2Н | U1k | Z k | R k | X k | R 1 | X 1 |
| 314,2 | 306,7 | 67,7 | 153,3 | 33,8 |
Экспериментальные и расчётные данные нагрузочного режима
Таблица 4
| Измерено | Вычислено | |||||||||
| U 1Н | I 1 | P 1 | U 2 | I 2 | h | cosj | P 2 | DU2 | β | cosj2 |
| 0,1 | 27,5 | 1,5 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | |||||
| 0,4 | 4,5 | 0,2 | 57,1 | 0,5 | 0,1 | |||||
| 0,5 | 0,3 | 88,9 | 0,7 | 0,1 | ||||||
| 0,6 | 9,5 | 0,5 | 120,6 | 0,8 | 0,1 | |||||
| 0,8 | 12,5 | 0,7 | 358,7 | 0,1 |
Зависимости U 2(I 2) при U 1Н = const.
Зависимость: h (I 2)
Зависимость: cosj1(I 2)
Схема замещения трансформатора с параметрами элементов схемы замещения:
Выводы: изучил устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Провёл экспериментальные режимы х.х. и к.з. Изучил свойства трансформатора в этих режимах. Построил и изучил схему замещения трансформатора.
Ответы на контрольные вопросы.
1) Трансформатор представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток. При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприёмник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки. Отношение первичного напряжения ко вторичному (коэффициент трансформации) приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.
2) Потери энергии в трансформаторе – обусловленные активным сопротивлением обмоток потери в меди и вызванные вихревыми токами и гистерезисом в сердечнике потери в стали – обычно настолько малы, что кпд трансформатора, как правило, выше 99 %. Несмотря на это, тепловыделение в мощных трансформаторах может оказаться настолько сильным, что необходимо прибегать к эффективным способам теплоотвода. Чаще всего активная часть трансформатора размещается в баке, заполненном минеральным (трасформаторным) маслом, который, при необходимости снабжается принудительным воздушным или водяным охлаждением.
3) Схема замещения трансформатора позволяет отдельно расчитывать цепи первичной и вторичных обмоток. В схему замещения трансформатора входят поля рассеивания магнитного потока, а вторичные цепи пересчитываются в первичную через коэффициенты трансформации.
4) В режиме х.х. сопротивление нагрузки равно бесконечности, в результате чего можно не учитывать вторичную обмотку и трансформатор работает как обычная катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником. Кроме того, в режиме холостого хода трансформатора определяют его коэффициент трансформации.
5) Режим к.з. в условиях эксплуатации является аварийным. Он применяется только для экспериментального определения индуктивности рассеивания трансформатора. Измерения проводят в следующей последовательности. Входное напряжение устанавливают равным нулю. Замыкают выходные клеммы (U 2 = 0). Плавно поднимают входное напряжение (U 1) до тех пор, пока в обмотках не установятся номинальные токи. Величина U 1 = U КЗ называется напряжением короткого замыкания, является паспортной величиной трансформатора и обычно составляет 5...10% от номинального напряжения U 1ном. При этом, ток холостого хода I 10 весьма мал по сравнению с номинальным и им можно пренебречь (считать равным нулю).
6) Опытное к.з. –контролируемый экспериментальный процесс. Аварийное к.з.-стихийный не контролируемый процесс, который может привести к выходу из строя оборудования, а в крайнем случае-пожару и т.д.
7) Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением мощности P2, отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности Р1, потребляемой из сети. Он имеет максимальное значение при нагрузке, когда потери в обмотках равны потерям в стали. Трансформатор имеет практически постоянный коэффициент полезного действия в широком диапазоне изменения нагрузки от 0,5 до 1,0. При малых нагрузках η трансформатора резкого снижается.