Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Схема лабораторной установки с указанием используемых измерительных приборов.

3. Результаты измерений и расчетов электрических величин, сведенные в таблицу 4.1.

4. Основные аналитические соотношения, необходимые для обработки результатов измерений.

5. Векторные диаграммы напряжений и токов, построенные по результатам расчетов и измерений для каждого исследованного режима.

6. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Цель работы.

2. Состав лабораторной установки.

3. Основные элементы и участки исследуемой электрической цепи.

4. Порядок выполнения лабораторной работы.

5. Закон Ома для участка цепи.

6. Первый закон Кирхгофа.

7. Второй закон Кирхгофа.

8. Определить понятия: активное сопротивление цепи, реактивное сопротивление цепи, период, частота перменного тока, действующее, мгновенное, амплитудное и среднее значение переменного тока, напряжения, полная, активная, реактивная мощности, линейное напряжение трехфазой цепи, фазное напряжение трехфазной цепи, линейный ток, фазный ток, ток в нейтральном проводе. Соотношения между фазным и линейным напряжением.

9. Симметричная нагрузка, несимметричная нагрузка. Критерий симметрии нагрузки.

10. Режимы работы трехфазного приемника, соединенного по схеме «звезда», векторные диаграммы.

11. Порядок построения векторных диаграмм напряжений и токов. Анализ векторных диаграмм.

Лабораторная работа № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы

Изучение конструкции и исследованиережимов работы однофазного трансформатора

Содержание работы

1. Изучение конструкции и номинальных параметров однофазного трансформатора.

2. Экспериментальное исследование режимов работы однофазного трансформатора.

3. Расчет сопротивления обмоток однофазного трансформатора, его мощности потерь и КПД на основании опытов холостого хода и короткого замыкания.

Краткие теоретические сведения

Номинальное напряжение на зажимах вторичной обмотки является тем напряжением, которое существует в режиме холостого хода, если к первичной обмотке приложено напряжение, равное по величине номинальному.

Полная номинальная мощность трансформатора представляет собой произведение номинального тока и номинального напряжения вторичной обмотки и выражается в вольтамперах(В∙А), киловольтамперах (кВ∙А).

Для мощных трансформаторов справедливо условие:

, (7.1)

где – номинальное напряжение первичной обмотки;

– номинальное напряжение вторичной обмотки;

– номинальная полная мощность трансформатора;

– номинальныйток в первичной обмотке;

– номинальныйток вовторичной обмотке.

Коэффициентом трансформацииназывается отношение номинального напряжения первичной обмоткитрансформатора к номинальному напряжению вторичной обмотки:

. (7.2)

По определению , вычисленный коэффициент трансформации будет характеризовать собой и отношения

. (7.3)

где – ЭДС самоиндукции первичной обмотки трансформатора;

– ЭДС взаимоиндукции вторичной обмотки;

– число витков первичной обмотки трансформатора;

– число витков вторичной обмотки трансформатора.

Характерными для трансформатора являются режимы: холостого хода, нагрузки и короткого замыкания.

Режим холостого хода появляется в случае, если к зажимам вторичной обмотки трансформатора не подключен приёмник электрической энергии. Величины, характеризующие режим холостого хода: напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток , , мощность , ток и коэффициент мощности на входе работы трансформатора .

Опыт холостого хода позволяет найти потери энергии в стали трансформатора, возникающие вследствие гистерезиса и вихревых токов. В опыте холостого хода вторичная обмотка разомкнута (приемник электрической энергии отключен), а к зажимам первичной обмотки подано напряжение, равное её номинальному значению . Ток холостого хода трансформатора мал по сравнению с номинальным током первичной обмотки, поэтому мощность потерь электрической энергии в меди, пропорциональная квадрату тока, незначительна. Мощность энергии, потребляемой трансформатором в режиме холостого хода, может быть приравнена к мощности потерь энергии в стали .

Режим нагрузки появляется в случае, если к зажимам первичной обмотки подано напряжение, а к зажимам вторичной обмотки трансформатора подключен приёмник электрической энергии. Этот режим характеризуется уровнями напряжений на входе и выходе трансформатора и , токами в первичной и вторичной обмотках и , мощностью на входе и выходе и коэффициентом полезного действия η, коэффициентами мощности и .

Режим короткого замыкания.появляется в случае, если к зажимам первичной обмотки подано напряжение, а зажимы вторичной обммотки соединены накоротко.

Напряжение на первичной обмотке трансформатора , вызывающеее ток в первичной обмотке, называют напряжением короткого замыкания и выражают обычно в процентах от номинального напряжения :

.

У трансформатора низкого напряжения составляет 3-5% от номинального напряжения, поэтому к зажимам первичной обмотки в опыте короткого замыкания необходимо подключить вольтметр с соответствующим диапазоном измерения.

Мощность потерь электрической энергии в опыте короткого замыкания определяется практически только нагревом обмоток, так как уровень напряжения на первичной обмотке и магнитный поток в сердечнике очень малы в сравнении с номинальным режимом. Поэтому мощность , измеренную в опыте короткого замыкания, можно приравнять к мощности потери энергии в меди.

Таким образом, мощность потерь электрической энергии в трансформаторе при номинальном режиме может быть определена как сумма мощностей, измеренных в опытах холостого хода и короткого замыкания:

.

КПД трансформатора для номинального режима можно определить по формуле

Если необходимо рассчитать КПД трансформатора для режима, при котором ток нагрузки не равен номинальному, вводят коэффициент β, учитывающий степень загрузки трансформатора , тогда

.

Потери в меди принимаются равными

Для расчета полных потерь и КПД трансформатора используют выражения:

или