Лабораторная работа 10

ИСПЫТАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: Определение зависимости потерь мощности в стали сердечника трансформатора Р₀ от напряжения сети U₁, снятие внешней характеристики трансформатора, определение к.п.д. трансформатора η.

Основные сведения. Трансформатор – есть статический аппарат, работающий на принципе электромагнитной индукции и предназначенный для преобразования электроэнергии одних параметров U₁, I₁ в энергию других параметров U₂, I₂.

Трансформатор имеет две электрические цепи (по числу обмоток) и одну магнитную, по которой замыкается намагничивающий поток Ф. Посредством потока Ф, сцепление с обеими обмотками, электроэнергия из первичной цепи трансформатора передается во вторичную. В обмотках наводятся э.д.с. , . Отношение называется коэффициентом трансформации.

Напряжение сети U₁, приложенное к первичной обмотке трансформатора, в основном уравновешивается э.д.с. Е₁, т.е. имеет место приближенное равенство U₁ ≈E₁. Если U₁ = const, то и Е₁= const и Ф = const. В этих условиях потери мощности в стали трансформаторного сердечника не зависят от колебаний нагрузки вторичной цепи (от колебаний величины I₂) и называются «постоянными», т.к. где Р_ВИХ – потери мощности на вихревые токи; Р_ГИС – потери мощности на перемагничивание сердечника (потери на гистерезис); В – магнитная индукция в сердечнике.

Ток в первичной обмотке в режиме холостого хода I₀ значительно меньше номинального первичного тока I_1ном , поэтому джоулевы потери в первичной обмотке, зависящие от I₁, в режиме холостого хода пренебрежимо малы. Отсюда следует, что мощность, подводимая к трансформатору на холостом ходу, Р_хх ≈Р₀. Кроме опыта холостого хода, в данной работе проводится нагрузочный режим, по данным которого строится внешняя характеристика трансформатора U₂ = f(I₂) при U₁ = const, позволяющая оценивать величину колебания напряжения U₂ при изменении нагрузки трансформатора.

Порядок выполнения работы:

1. Подготовить схему для опыта холостого хода испытываемого трансформатора. Для этого разорвать (поставить выключатель S₁ в положение «Выкл») цепь питания нагрузочного реостата R_H во вторичной цепи, оставив включенным вольтметр V₂ (смотри Рис.1).

С помощью автотрансформатора АТ изменять первичное напряжение U1 от 60 до 250В. Результаты измерения (5-6 точек) заносят в таблицу 1.

Таблица 1

№№ опытов	Измеренные величины				Расчетные величины
	U1, B	I0, A	РХХ, Вт	U20, B	Р0, Вт	к
1
2
3
4
5

1. Потери мощности в стали сердечника трансформатора , где r₁ = 8,4Ом –

активное сопротивление первичной обмотки. При этом следует отметить, что величина

пренебрежимо мала лишь в трансформаторах большой мощности.

2. Коэффициент трансформации .

3. Построить зависимость , где U_1ном=220В. Величина номинальных потерь мощности стали Р_0ном определяется при напряжении U_1ном=220В.

2. Подготовить схему для исследования нагрузочного режима трансформатора (поставить переключатель S₁ в положение «Вкл»). Автотрансформатором АТ установить U_1ном=220В=const. Изменяя сопротивление реостата R_H, снять показания приборов. Результаты измерения (5-6 точек) занести в таблицу 2.

Таблица 2

№№ опытов	Измеренные величины				Расчетные величины
	I1, A	P1, Bт	U2, B	I2, A	ΔU2, %	η, %	P2, Вт
1
2
3
4
5

Рассчитать:

1. По данным таблицы 1 и 2 , где соответствует (табл.1), а U₂ берется из таблицы 2.

2. По данным таблицы 2 к.п.д. , где Р₂=U₂I₂ т.к. при имеет место .

Построить:

3. Внешнюю характеристику U₂=f(I₂).

4. Зависимость η=f(P₂).

Контрольные вопросы.

1. Назначение, принцип действия и устройство трансформатора.

2. Формулы для э.д.с. Е₁ и Е₂ трансформатора. Что называется коэффициентом трансмиссии?

3. Какими уравнениями описывается режим работы трансформатора? Напишите их.

4. Чем отличается режим холостого хода от нагруженного?

5. Какие потери мощности в трансформаторе называют «постоянными» и почему?

6. Какой ток внешней характеристики U₂=f(I₂) влияет на условие работы потребителя?

7. Почему к.п.д. при нормальной нагрузке определяется через сумму потерь мощности, а не отношение ?

8. Классификация трансформаторов по назначению и их особенности.

Литература.

1. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Общая электротехника»

2. ВолгИСИ, 1975, с.73-81.

3. Электротехника / Под ред. В. Г. Герасимова - М.: Высшая школа, 1985, с.237-261.

4. Иванов И.И., Равдоник В.С., Электротехника - М.: Высшая школа, 1984, с.135-174.

5. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Общая электротехника - М.: Высшая школа, 1974, с.283-337.

6. Касаткин А.С., Немцов М.В., Электротехника - М.: Высшая школа, 1984, с. 166-193.

7. Мучник А.Н., Парфенов К.А., Общая электротехника - М.: Высшая школа, 1967, с.247-279.