Исследование однофазного трансформатора

Лабораторная работа №1

Тема: «Исследование однофазного трансформатора.»

Цель: Научиться определять параметры трансформатора в различных режимах его работы.

Оборудование:

. Стенд СИПЭМ (трансформатор, сопротивление 1000 Ом на стенде, амперметры и вольтметры).

. Ваттметры - 2 шт.

ХОД РАБОТЫ.

. Построение схем.

В опыте холостого хода нагрузка была отключена.

В опыте короткого замыкания цепь первичной обмотки была включена на выход ЛАТРа, а нагрузка была соединена накоротко.

. Таблицы измерений.

Для опыта холостого хода:

ИзмеренияВычисленияU1ном, ВI0, АР10, ВтU20, ВZ0, ОмХ0, ОмR0, ОмL, Гнсos ф0Кi0, %P0, Вт2200.05518044004299.90.00051.410.(81)10011

Формулы расчётов:

Z0 = U0/I0R0 = P0/(I0)2X0 = Sqrt((Z0)2 - R0)L = X0/2fпK = U20/U10cos ф0 = R0/Z0

i0 = (I0/I1ном)*100P0 = U1ном*I0*Cos ф0

Для опыта короткого замыкания:

№ п/пИзмеренияВычисленияU1кз, ВI1кз, АI2кз, АР1кз, ВтZкз, ОмХкз, ОмRкз, Омuкз, %сos фкзР`кз, Втu`кз, %1240.380.5463.1527.756.7510.(90)0.434.812.98

Формулы расчётов:

= (Uкз/Uном)*100cos фкз = P1кз/I1кз*U1кзкз = U1кз/I1кзкз = P1кз/(I1кз)2кз = Sqrt((Zкз)2 - Rкз)

В следующих двух формулах будет использоваться следующая конструкция:

+ а(О2 - О1), где a - температурный коэффициент расширения металла, равный 0.04, а О2 - О1 - разность рабочей температуры трансформатора (75ос) и температуры в аудитории(25ос).

Так как все значения известны, то 1 + а(О2 - О1) = 1.2

Р`кз = 1.2*Р1кз

u`кз = (Sqrt((1.2*U1кз)2 - U1кз*(1 - сos фкз))/U1ном)*100

Характеристики построены не будут, так как был проведён лишь один опыт, соответственно график является точкой.

Для опыта с нагрузкой.

№ п/пИзмеренияВычисленияU1, ВI1, АР1, ВтU2, ВI2, АР2, ВтРпотерь, Втсos ф212200.17151730.1711140.3722200.22201700.2416160.3932200.3271640.3523230.442200.36321600.4227270.452200.41361590.531310.39

Формулы расчётов:

ф2 = P2/I2*U2Pпотерь = U2*I2*сos ф2

Таблица значений графика для внешней характеристики:

Bсos ф2 = 1сos ф2 = 0.8(инд.)сos ф2 = 0.8(ёмк)dt U, %U2, Вdt U, %U2, Вdt U, %U2, В0.341.691773.34174-3.341860.482.25175.954.71172.5-4.71188.490.73.281746.88167-6.881920.843.921738.25165-8.2519414.68172.569.83162.8-9.83197.7

Формулы расчётов:

= 2*I2= U20*(1 - 0.01*dt U)U = B*u`кз*(0.43*сos ф2 - 0.9*sin ф2)

Таблица параметров для построения зависимости КПД трансформатора от нагрузки:

B0.340.480.70.841nсos ф2 = 10.690.740.780.790.8сos ф2 = 0.80.640.70.740.750.76Формулы расчётов:

= 1 - (Р0 - B2*Ркз)/(B*Sном*сos ф2 + Р0 + B2*Ркз)B` = Sqrt(Рном/Р1кз) = 1.2

3. Построения графиков характеристик.

А - внешняя характеристика.

Б - характеристика зависимости КПД трансформатора от нагрузки.

трансформатор нагрузка обмотка замыкание

4. Анализ характеристик.

Внешняя характеристика показывает величину колебаний - как положительных, так и отрицательных, в зависимости от изменения нагрузки во вторичной цепи. Индуктивный характер снижает напряжение, а ёмкостной - повышает. Активная - снижает, однако производная графика её не так мала, как у индуктивной.

Из графика зависимости КПД трансформатора от нагрузки следует, что КПД трансформатора повышается с устремлением нагрузки к такому значению, что электрические потери в трансформаторе становятся равными магнитным потерям и достигает максимального значения при их равенстве.

. Выводы по работе.

Я овладел навыками измерения параметров трансформатора в его трёх режимах, подтвердил теоретические познания практическими, а также построил два графика: внешней характеристики и зависимости КПД от нагрузки.

. Ответы на вопросы:

А) Устройство и принцип действия трансформатора.

Трансформатор - это электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одной частоты, в таковой другой частоты с такой же частотой.

Он состоит из >=2 обмоток, расположенных на стержнях, соединёнными ярмом - это есть магнитопровод.

Для описания принципа действия я буду использовать однофазный двухобмоточный трансформатор.

Первичная обмотка, подключённая к источнику напряжения u1, создаёт ток i1, который создаёт в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф0, что пересекает витки первичной и вторичной обмотки, создавая в них е1 и е2. Под действием е2 во вторичной обмотке, замкнутой на нагрузку Z, наводится i2, с таким же направлением, как и у е2.

Б) Что такое коэффициент трансформации и как определить его опытным путём?

Коэффициент трансформации, опытным путём, определяется как частное напряжений второй и первой обмоток.

В) Почему мощность х.х. определяют как магнитные потери, а мощность к.з. - за электрические?

В режиме короткого замыкания отсутствует основной магнитный поток - а соответственно магнитные потери ничтожны, следовательно можно определить электрические потери. В режиме холостого хода основной магнитный поток создаётся только МДС первичной обмотки, соответственно можно успешно определить чистые магнитные потери.

Г) Почему при опыте к.з. ток в первичной обмотке достигает номинального значения, хотя напряжение в несколько раз меньше номинального?

Суть режима короткого замыкания такова, что замкнутая накоротко обмотка имеет сопротивление, стремящееся к нулю; соответственно и ток стремится к бесконечности - исходит из закона Ома. К счастью, технические ограничения конструкции трансформатора устанавливают предел тока короткого замыкания.

Д) Почему при нагрузке B > B` КПД трансформатора уменьшается?

Неравенство электрических и магнитных потерь начинает состояться тогда.

Е) Что определяется по значению напряжения к.з., когда учитывается?

Его процент от номинального напряжения - данный показатель позволяет судить об исправности трансформатора.

Ё) Зачем полученные значения опыта к.з. приводят к рабочей температуре?

Известно, что в режиме короткого замыкания ток имеет динамическое действие, т.е. трансформатор может взорваться, обмотки вылететь, а люди умереть. Соответственное действие протекает при соответственных электрических параметрах. А при рабочей температуре эти параметры выше. Производится предварительный расчёт, позволяющий предсказать протекание таких процессов при определённых значениях.

Больше работ по теме: