Часть 2. Трансформаторы. Электрические машины переменного тока
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Исследование однофазного вухобмоточного трансформатора
Цель работы: изучение принципа действия, конструкции, теории рабочего процесса однофазного трансформатора, опытное определение его основных параметров и характеристик.
Порядок выполнения работы
Изучите схемы для экспериментального исследования работы однофазного трансформатора, состав блоков стенда, используемых в лабораторной работе, измерительную и регистрирующую аппаратуру.
Программа работы
1. Исследовать работу трансформатора в режиме короткого замыкания:
– определить параметры схемы замещения трансформатора;
– рассчитать напряжение короткого замыкания в процентном отношении, активную и реактивную составляющие.
2. Исследовать трансформатор в режиме холостого хода:
– измерить коэффициент трансформации;
– определить значение тока и мощности холостого хода при номинальном первичном напряжении;
– рассчитать параметры намагничивающего контура схемы замещения трансформатора.
3. Снять внешнюю характеристику трансформатора при активной нагрузке и сравнить ее с расчетной.
4. Рассчитать КПД трансформатора и построить зависимость КПД от коэффициента нагрузки.
1. Опыт короткого замыкания (к.З.)
Принципиальная
схема опыта короткого замыкания
трансформатора представлена на рис. 1.
Опыт короткого замыкания проводят при
пониженном напряжении U1к,
при котором ток в первичной обмотке
трансформатора
.
Для проведения этого опыта на лабораторном стенде собирается схема рис. 2, в которой питание с клемм «~220 В» модуля питания подается через модуль добавочных сопротивлений № 1 и сопротивление RP1 модуля однофазного трансформатора.
Рис. 1. Принципиальная схема опыта короткого замыкания
Для
этого одну клемму питания «~220 В» соедините
с клеммами XS1
и XS2
модуля добавочных сопротивлений № 1,
клеммы XS4
и XS5
этого модуля соедините с клеммой XS1
модуля однофазного трансформатора, а
клемму XS2
модуля однофазного трансформатора –
с клеммой Х7 модуля измерительного.
Переключатель SA1
модуля однофазного трансформатора
установите в положение максимального
сопротивления, т.е. на «240». Переключатель
SA1
модуля добавочных сопротивлений должен
быть установлен в положение
«
».
Вторую клемму питания «~220 В» модуля питания соедините с клеммой Х5 модуля измерительного и клеммой XS3 модуля однофазного трансформатора. Клеммы Х6 и Х8 этого модуля соедините с клеммой XS4 модуля однофазного трансформатора.
Для замыкания вторичной обмотки накоротко клеммы XS7 и XS10 соедините перемычкой.
Затем последовательным включением автомата QF1 модуля питания стенда и автомата QF2 модуля питания подайте пониженное напряжение на первичную обмотку трансформатора. Переключатель SA1 модуля добавочных сопротивлений переведите в положение «1200». Выводя добавочные сопротивления из первичной обмотки трансформатора сначала переключателем SA1 модуля добавочных сопротивлений, а затем переключателем SA1 модуля однофазного трансформатора добейтесь того, чтобы ток первичной обмотки трансформатора был примерно равен номинальному току первичной обмотки трансформатора. Номинальный ток трансформатора определите как:
.
Номинальные мощность и напряжение первичной обмотки трансформатора приведены в Приложении 1, табл. П1.4
Данные опыта занесите в табл. 1.
Таблица 1
-
Данные опыта
Расчетные данные
U1к, В
I1к, А
сosφ1к
zк, , Ом
rк , Ом
хк , Ом
Uк,%
Uка,%
Uкr,%
После проведения опыта отключите автоматы QF2, QF1.
Из-за
погрешности измерения активной мощности
при опыте короткого замыкания Рк,
значения индуктивного сопротивления
могут получиться отрицательными. В этом
случае потери короткого замыкания могут
быть определены как:
;
,
гдеk
- коэффициент трансформации трансформатора
(см. Приложение 1, табл. П1.4).
По данным опыта короткого замыкания определить:
– коэффициент мощности при опыте короткого замыкания по формуле
;
–полное, активное и индуктивное сопротивления трансформатора при опыте короткого замыкания (параметры к.з. трасформатора) и привести к расчетной температуре 75°С:
;
;
;
;
;
– напряжение к.з., % , активную и реактивную составляющие напряжения к.з., %:
;
;
.