4. Экспериментальная часть.

4.1. Опыт холостого хода. Собрать схему, изображенную на рисунке 7.2. (R= ).

Рисунок 7.2. Схема опыта холостого хода.

Изменяя автотрансформатором напряжение, установить на первичной обмотке трансформатора номинальное напряжение U₁ и произвести следующие измерения:

- первичного и вторичного напряжения U₁, U₂;

- тока холостого хода I₀;

- мощности холостого хода Р₀ и занести их в таблицу 7.2.

Таблица 7.2.

Результаты опыта холостого хода

Измерить					Вычислить
U1, В	U2, В	In, А	I0, А	Р0, Вт	i0, %	k	cos 

На основании измерений вычислить:

• коэффициент трансформации:

;

• ток холостого хода в процентах по отношению к номинальному току трансформатора:

;

• коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода:

;

(из-за погрешности измерений может быть > 1)

4.2. Опыт короткого замыкания. Собрать схему, изображенную на рисунке 7. 3. (R = 0).

С помощью автотрансформатора необходимо изменять напряжение, подводимое к первичной обмотке трансформатора от нуля до некоторого значения, при котором ток I₁ достигнет своего номинального значения.

При этом произвести следующие измерения;

- напряжение короткого замыкания U_1КЗ;

- тока в первичной обмотке при опытном коротком замыкании I_1КЗ;

• мощности короткого замыкания Р_КЗ.

Рисунок 7.3. Схема опыта короткого замыкания.

Результаты измерений записать в таблицу 7.3.

Таблица 7.3.

Результаты опыта короткого замыкания

Измерить			Вычислить
U1кз, В	I1кз, А	Р1кз, Вт	Uкз, %	Iкз.ав, А	Rкз, Ом	Zкз, Ом	cos 

На основании измерений вычислить:

- напряжение короткого замыкания в % по отношению к номинальному напряжению первичной обмотки трансформатора:

;

- первичный ток при аварийном коротком замыкании:

;

• полное сопротивление короткого замыкания Z_К и его активную составляющую R_К:

,

;

- коэффициент мощности в режиме короткого замыкания:

4.3. Опыт рабочего режима. Собрать схему, изображенную на рисунке 7. 4. Подать на схему напряжение. Изменяя ток нагрузки путём изменения сопротивления, получить 5-7 значений измерений.

Рисунок 7.4. Схема опыта рабочего режима.

Результаты измерений занести в таблицу 7.4.

Таблица7.4.

Результаты опыта рабочего режима

№ опыта	Измерить						Вычислить
	I1	I2	U1	U2	P1	P2		η^,	η^,,	cos φ1	cos φ2
	А	А	В	В	Вт	Вт
1
2
3
4
5

4.4. По данным таблицы 7.4. построить в прямоугольной системе координат следующие зависимости:

, ,,,

4.5 Определить потери и КПД трансформатора по данным опытов холостого хода и короткого замыкания. Потери в стальном сердечнике трансформатора P_СТ = P₀, то есть равны мощности, измеренной при проведении опыта холостого хода и практически не зависят от величин нагрузки трансформатора.

Потери в меди обмоток, при загрузке трансформатора до номинальной мощности:

будут равны мощности, измеренной при опыте короткого замыкания.

Поэтому К.П.Д. в этом режиме определяется:

или

(из опыта нагрузки).

Из-за погрешности приборов ^=^.

4. Содержание отчета

После выполнения лабораторной работы студент должен обладать следующими компетенциями:

Студент должен ЗНАТЬ	Студент должен УМЕТЬ
Устройство трансформатора. Режимы работы трансформаторов. Принцип действия трансформаторов	Определять коэффициент трансформации. Определять КПД. Строить внешнюю характеристику. Определять потери в обмотках и в магнитопроводе.

4. Контрольные вопросы

1. Какой принцип положен в основу работы трансформатора?

2. Из каких основных частей состоит трансформатор?

3. Из какого материала изготовляется сердечник трансформатора?

4. Почему сердечник трансформатора изготовляется из тонких электри­чески изолированных друг от друга пластин?

5. Что такое коэффициент трансформации и как он определяется?

6. Что такое повышающий (понижающий) трансформатор?

7. Что называется внешней характеристикой трансформатора?

8. Назовите основные потери в трансформаторе при работе в номинальном режиме.

9. Напишите выражение для коэффициента полезного действия трансформатора через потери в нем.

10. Чему равно отношение действующих и мгновенных значений ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора?

4. Тестовые задания к лабораторной работе №2

1. Укажите одно из важнейших достоинств цепей переменного тока по сравнению с цепями постоянного тока.

а) Возможность передачи электроэнергии на дальние расстояния.

б) Возможность преобразования электроэнергии в тепловую и механическую.

в) Возможность изменения напряжения и тока цепи с помощью трансформатора.

2. При каком напряжении целесообразно: 1) передавать энергию; 2) потреблять энергию?

а) 1) Высоком; 2) низком.

б)1) Низком: 2) высоком.

в) Это зависит от характера тока.

3. Какой это трансформатор?

а)Понижающий б)Повышающий

4. Какое уравнение связывает магнитный поток в магнитопроводе с мгновенным значением ЭДС в обмотке?

а) E=E_Msinωt.

б).

в).

5. Определить амплитудное значение магнитного потока, если Ф=0,01 cos ωt

а) 0,01 Вб.

б) Для решения задачи недостаточно данных.

6. На каком законе основан принцип действия трансформатора?

а) На законе Ампера.

б) На законе электромагнитной индукция.

в) На принципе Ленца.

7. Чему равно отношение действующих и мгновенных значений ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора?

а) Отношению чисел витков обмоток.

б) Приближенно отношению чисел витков обмоток.

8. Определить приближенное значение коэффициента трансформации, если U₁ = 200 В; I₂ = 0,5 А; P = 1 кВт.

а) Для решения задачи недостаточно данных.

б) .

в) .

9. Чему равно отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток?

а) Отношению чисел витков обмоток.

б) Приближенно отношению чисел витков обмоток.

10. Сколько стержней должен иметь магнитопровод трехфазного трансформатора?

а) Один.

б) Два.

в) Три.

11. Число витков в каждой фазе первичной обмотки 1000, в каждой фазе вторичной обмотки 200. Линейное напряжение питающей цепи 1000 В. Определить линейное напряжение на выходе трансформатора.

а) 200 В.

б) 5000 В.

в) Для решения задачи недостаточно данных.

12. Чем принципиально отличается автотрансформатор от трансформатора?

а) Малым коэффициентом трансформации.

б) Возможностью изменения коэффициента трансформации.

в) Электрическим соединением первичной и вторичной цепей.

13. Коэффициент трансформации автотрансформатора k = 10. 1) Какая часть витков является общей для первичной и вторичной цепей? 2) Какой ток в этих витках?

а) 1) 0,1ω₁; 2) 0,9I₁.

б) 1) 0,9ω₁; 2) 0,1I₁.

14. Какие устройства нельзя подключать к трансформатору напряжения?

а) Вольтметры, обмотки напряжения ваттметров, высокоомные обмотки реле.

б) Амперметры, токовые обмотки ваттметров, низкоомные обмотки реле.

15. Какой прибор нельзя подключать к трансформатору тока?

а) Амперметр.

б) Реле с малым входным сопротивлением.

в) Вольтметр.

г) Ваттметр.

16. На какие режимы работы рассчитаны: 1) трансформатор напряжения; 2) трансформатор тока?

а) 1) Холостой ход; 2) короткое замыкание.

б) 1) Короткое замыкание; 2) холостой ход.

в) Это зависит от подключенного измерительного прибора

17. Почему для сварки используют трансформаторы с крутопадающей внешней характеристикой?

а) Для получения на вторичной обмотке устойчивого напряжения 60 - 70 В.

б) Для ограничения тока короткого замыкания.

18. Почему сварочный трансформатор рассчитывают на сравнительно небольшое вторичное напряжение? (Указать неверный ответ.)

а) Для повышения при заданной мощности сварочного тиса.

б) Для улучшения условий безопасности сварщика.

в) Для получения крутопадающей внешней характеристики.

19. Какие клеммы должны быть подсоединены к питающей сети, если трансформатор понижающий?

а) А, В, С б) а, b, с в) 0, а, b, с

20. Может ли напряжение на зажимах вторичной обмотки превышать: 1) ЭДС первичной обмотки; 2) ЭДС вторичной обмотки?

а) Может.

б) Не может.

в) 1) Может; 2) не может.

г) 1) Не может; 2) может.