ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ИСПЫТАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Цель работы
1.1 Ознакомиться с устройством трансформатора.
1.2 Овладеть методикой определения числа витков обмоток трансформатора.
1.3 Исследовать работу трансформатора в режимах холостого хода и короткого замыкания.
1.4 Овладеть методикой определения параметров элементов схемы замещения трансформатора, коэффициента полезного действия и методикой построения его внешней характеристики по экспериментальным данным.
Краткие теоретические сведения
2.1. Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, находящее широкое применение в системах электроснабжения. Трансформаторы делятся:
- по количеству обмоток: на двух – и многообмоточные;
- по числу фаз: на одно- и трехфазные;
- по характеру нагрузки: на силовые, осветительные и специальные (автотрансформаторы, сварочные, измерительные и др.)
- по способу охлаждения: сухие и масляные, с естественным и принудительным охлаждением.
Трансформаторы имеют условные буквенные и цифровые обозначения, основные из которых следующие:
- первая буква указывает на число фаз: О – однофазный,
Т – трехфазный;
- вторая буква указывает на способ охлаждения: С – сухой,
М – масляный;
- последующие буквы обозначают: С – трансформаторы, предназначенные для работы в цепях сигнализации и управления; З или В – исполнение корпуса: З – брызгозащищенный, В – водозащищенный;
М – морской; П – переносной;
- последующие цифры указывают мощность трансформатора в киловольтамперах; цифры 0,4 указывают на частоту тока 400 Гц (трансформаторы частотой тока 50 Гц условного цифрового обозначения не имеют).
2.2. Для каждого трансформатора указываются его основные технические данные, к которым относятся:
|
|
- номинальная полная мощность S 
, кВА;
- номинальное линейное напряжение первичной обмотки U 
и линейное напряжение холостого хода вторичной обмотки U 
В, кВ;
- номинальные токи обмоток I и I 
, А;
- напряжение короткого замыкания в процентах от номинального u 
, %;
- мощность потерь в опытах холостого хода и короткого замыкания P 
и P 
, Вт, кВт;
- ток первичной обмотки при холостом ходе трансформатора в процентах от номинального тока I ,%;
- габариты и масса трансформатора.
2.3. Часто при работе с трансформаторами сравнительно небольшой мощности возникает задача определения числа витков обмоток без перемотки трансформатора. Для ее решения на трансформатор наматывают дополнительную обмотку с известным числом витков w 
. Первичную обмотку трансформатора подключают к источнику и при номинальном напряжении U 
измеряют в режиме холостого хода напряжения на вторичной и дополнительной обмотках: U и U 
.
Число витков первичной обмотки определяется из соотношения:
w 
, (1.1)
а число витков вторичной обмотки:
w 
, (1. 2)
где n = 
- коэффициент трансформации трансформатора.
2.4. Трансформатор является источником электрической энергии для потребителей, подключенных к его вторичной обмотке, поэтому одной из его важнейших характеристик является внешняя вольтамперная характеристика, представляющая собой зависимость напряжения на вторичной обмотке U 2 от тока I 2 при U1 = const и cosφ2 = сonst. Об изменении вторичного напряжения трансформатора судят по его процентному изменению:
|
|
Δ u 2 = 
, (1.3)
где U 20 – напряжение на вторичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода;
U 2 – напряжение на вторичной обмотке при работе трансформатора под нагрузкой, характеризуемой током I 2 и коэффициентом мощности cos j2
Практически вычислять процентное изменение вторичного напряжения по формуле (1.3) неудобно, так как напряжение U 20 и U 2 мало отличаются друг от друга (у силовых трансформаторов в номинальном режиме 5 – 10%) и при вычислении значения Δ u 2 по экспериментальным данным получаются значительные погрешности.
Поэтому рекомендуется пользоваться формулой:
Δ u 2= b × (uка cos j2 + uкр sin j2) (1.4)
где 
– коэффициент загрузки трансформатора;
u ка и u кр – активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания в процентах;
– угол сдвига фазы напряжения на вторичной обмотке U 2 по отношению к фазе тока I 2, зависящий от характера нагрузки.
Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания могут быть определены по формулам:
u ка = 
(1.5)
u кр = 
(1.6)
где R к, Х к – сопротивление элементов схемы замещения трансформатора, работающего в режиме короткого замыкания.
На рис. 1.1 приведены графики зависимости Δ u 2(
) для активной (cos 
), активно–индуктивной {cos 
=0.8, ( > 0)}, активно-емкостной {cos 
= 0.8, ( < 0)} нагрузок трансформатора.
В соответствии с рис.1.1, внешние характеристики трансформатора, работающего с различной по характеру нагрузкой, будут иметь вид, представленный на рис. 1.2.
Рис 1.1
Рис 1.2