ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7-8.
Исследование трехфазного трансформатора
При активной и активно-индуктивной нагрузке.
Цель работы:
Экспериментально исследовать трехфазный трансформатор под нагрузкой, построить характеристики трансформатора под нагрузкой.
Программа работы:
1. Начертить схему замещения для одной фазы трехфазного трансформатора.
2. Снять зависимость напряжения вторичной обмотки U2 от коэффициента нагрузки приразличных нагрузках cos(φ2) трансформатора.
3. Построить векторные диаграммы трансформатора, работающего под нагрузкой.
Основные теоретические положения
При колебаниях нагрузки трансформатора его вторичное напряжение 
меняется. Вэтом можно убедиться, воспользовавшись упрощенной схемой замещения трансформатора (см. рис. 2), из которой следует, что 
.
Рисунок 7.1 - Упрощённые схемы замещения (а)
и векторная диаграмма трансформатора(б).
Изменение вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки от х.х. до номинальной является важнейшей характеристикой трансформатора и определяется выражением:
Для определения 
воспользуемся упрощенной векторной диаграммой трансформатора, сделав на ней следующее дополнительное построение (рис. 7.1).
Рисунок 7.2.- К выводу формулы
Из точки А опустим перпендикуляр на продолжение вектора 
, получим точку D. С некоторым допущением будем считать, что отрезок 
представляет собой разность
Изменение вторичного напряжения примет вид
Обозначим:
;
,
тогда выражение изменения вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки примет вид
Это выражение дает возможность определить изменение вторичного напряжения лишь при номинальной нагрузке трансформатора.
|
|
следует ввести коэффициент нагрузки, представляющий собой относительное значение тока нагрузки:
от величины нагрузки трансформатора(β), но и от характера этой нагрузки 
.
Имея в виду, что:
,
,
получим ещё одно выражение для расчёта изменения вторичного напряжения при любой нагрузке:
Отсюда следует, что наибольшее значение изменения напряжения 
имеет место приравенстве углов фазового сдвига 
, когда 
.
Зависимость вторичного напряжения U2 трансформатора от нагрузки I2 называютвнешней характеристикой. В силовых трансформаторах за номинальное вторичное напряжение принимают напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме х.х., при номинальном первичном напряжении.
Рисунок 7.3 - Векторные диаграммы при активно-индуктивной (а) и активно-емкостной (б) нагрузках.
Рисунок 7.4 - Внешние характеристики трансформатора.
Внешний вид характеристики зависит от характера нагрузки трансформатора
Рисунок 7.5 - Схема исследования трехфазного трансформатора при работе под нагрузкой.
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| А4 | Активная нагрузка | 306.5 | ~220 В / 3´0…30 Вт; |
| А6 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.3 | 3´80 Вт |
| А20 | Трехфазный регулируемый автотрансформатор | ~3×0…240 В / 2 А | |
| G1 | Однофазный источник питания | 218.9 | ~220 В / 6 А |
| G2 | Трехфазный источник питания | 201.4.1 | ~400 В / 6 А |
| Р1 | Блок мультиметров | 510.0.1 | 2 мультиметра
0…1000 В  ;
0…10 А ;
0…20 Мом
|
| P3 | Многофункциональный электроизмерительный прибор | U, I, f, P, Q, cosj, |
|
|
Указания по проведению эксперимента
Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
Соедините гнезда защитного заземления «
» устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G2.
Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений, представленной на рис.1.4.
Установите переключателями номинальное фазное напряжение первичной и вторичной обмоток трансформаторов группы А6 равным, например, 230 В соответственно.
Установите регулировочную рукоятку автотрансформатора А20 в крайнее против часовой стрелки положение.
Регулировочные рукоятки активной нагрузки А4 поверните в крайнее против часовой стрелки положение.
Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели однофазного источника питания G1.
Включите выключатель «СЕТЬ» многофункционального электроизмерительного прибора Р3. Манипулируя кнопками «◄», «►» прибора Р3 выберите отображаемый параметр напряжения.
Включите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.
Активизируйте используемые мультиметры блока Р1.
Включите устройство защитного отключения и автоматические выключатели трехфазного источника питания G2.
Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А20 установите желаемое его выходное напряжение (первичное напряжение трансформатора А6), например, 230 В. Напряжение контролируйте с помощью многофункционального электроизмерительного прибора Р3.
|
|
Поворачивая регулировочные рукоятки активной нагрузки по часовой стрелке, увеличивайте ток I вторичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора А6 до тех пор пока показания амперметра не достигнут 0,5 А (НЕ БОЛЕЕ!) и заносите показания амперметра (ток I) и вольтметра (напряжение U) блока Р1 в таблицу 1.4.
Таблица 1.4
| I, А | 0,09 | 0,17 | 0,25 | 0,34 | 0,42 | |
| U,В |
Установите регулировочные рукоятки активной нагрузки А4 в крайнее против часовой стрелки положение.
Установите регулировочную рукоятку автотрансформатора А20 в крайнее против часовой стрелки положение.
Отключите выключатели «СЕТЬ» многофункционального электроизмерительного прибора Р3 и блока мультиметров Р1.
Отключите автоматические выключатели однофазного источника питания G1 и трехфазного источника питания G2.
Используя данные таблицы 1.4, постройте искомую внешнюю характеристику U=f(I) однофазного трансформатора.
Вывод
В ходе проведения лабораторной работы была измерена зависимость выходного напряжения трехфазного трансформатора от тока нагрузки. По полученным данным были построены внешние характеристики трансформатора под нагузкой