Лабораторная работа № 6. Испытание однофазного трансформатора

Цель работы: Закрепление знаний о назначении, устройстве и принципе действия однофазного трансформатора, а также научиться производить испытания трансформатора в различных режимах и определять его параметры.

Таблица 11.Приборы и оборудование

	Амперметр	Э537	1 А	1 шт.
	Амперметр	Э538	2,5 А	1 шт.
	Вольтметр	Э545	300 В	2 шт.
	Ваттметр	Д5065		2 шт.
	Съемный блок «Резисторы»			1 шт.
	Источник питания с регулируемым напряжением

Таблица 12.Испытуемый трансформатор

Тип трансформатора	SН	U1Н	U2Н	IН1	IН2
кВА	В	В	А	А
ОСМ – 0,16	0,16			0,72	1,45

Теоретическая часть

Основным назначением силовых трансформаторов является преобразование переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. В зависимости от числа витков обмоток, силовые трансформаторы могут быть повышающими или понижающими. В системе передачи и распределения энергии трансформаторы повышают или понижают напряжение в линиях электропередач.

При испытании трансформатора проводят опыт холостого хода (для определения потерь мощности в стали, коэффициента трансформации), опыт короткого замыкания (для определения потерь мощности в меди), исследуют работу трансформатора под нагрузкой.

Порядок выполнения работы

Ознакомиться с приборами и оборудованием (таблицы 11, 12), используемыми в работе.

Рис. 7. Электрическая схема для проведения испытаний трансформатора

1. Провести опыт холостого хода.

1.1. Подготовить электрическую цепь для проведения опыта (рис. 7).

1.2. Подать на первичную обмотку трансформатора напряжение, равное номинальному U_1Н.

1.3. Результаты измерений записать в таблицу 13.

Таблица 13.Опыт холостого хода

ИЗМЕРЕНО	ВЫЧИСЛЕНО
U1	U2	I0 (х.х)	Pх.х.	i0	K	cosφ
В	В	А	Вт	%	-	-

1.4. Вычислить следующие величины:

Ток холостого хода в процентах по отношению к номинальному току трансформатора:

.

Коэффициент трансформации:

.

Коэффициент мощности трансформатора:

.

2. Провести опыт короткого замыкания.

2.1. Подготовить электрическую цепь для проведения опыта. Выводы вторичной обмотки трансформатора замкнуть накоротко перемычкой (проводником) с малым сопротивлением.

2.2. С помощью регулятора напряжения повышать напряжение, подводимое к первичной обмотке трансформатора от нуля до некоторого значения, при котором I₁ достигает своего номинального значения I_Н1.

2.3. Результаты измерений записать в таблицу 14.

Таблица 14.Опыт короткого замыкания

ИЗМЕРЕНО	ВЫЧИСЛЕНО
U1К.З.	I1К.З.	РК.З.	U1К.З.
В	А	Вт	%

2.4. Вычислить:

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

.

3. Работа трансформатора под нагрузкой.

3.1. Подготовить электрическую цепь для работы трансформатора под нагрузкой. В качестве нагрузки используется блок резисторов.

3.2. Подать на первичную обмотку трансформатора напряжение U₁=220 В. Изменяя число включенных резисторов, получить 5 вариантов нагрузки.

3.3. Результаты измерений занести в таблицу 15.

Таблица 15.Работа под нагрузкой

№ п/п	ИЗМЕРЕНО	ВЫЧИСЛЕНО
I1	I2	U1	U2	P1	P2	η’	η”	Cosφ1	Cosφ2
А	А	В	В	Вт	Вт	%	%	-	-

3.4. Вычислить:

КПД трансформатора с учетом потерь в стали Р_СТ и в меди Р_М:

,

где Р_СТ = Р_Х.Х.; Р_М = Р_К.З.

КПД трансформатора как отношение активной мощности вторичной обмотки к активной мощности первичной обмотки:

.

Определить cosφ₁ и cosφ₂:

, , где S₁ и S₂ – полные мощности первичной и вторичной обмоток.

3.5. Построить внешнюю характеристику трансформатора:

U₂ = f (I₂).

Данные взять из таблицы 15.

Ответить на вопросы:

1. Назначение трансформаторов в системе передачи и распределения энергии.
2. Устройство однофазного трансформатора. Материалы и особенности устройства отдельных частей трансформатора.
3. На каком явлении основан принцип действия трансформатора? Каким образом электроэнергия из первичной обмотки передается во вторичную обмотку?
4. Благодаря чему трансформатор может или повысить или понизить напряжение?
5. С какой целью проводится опыт холостого хода трансформатора?
6. С какой целью проводится опыт короткого замыкания?
7. Почему с повышением нагрузки трансформатора напряжение U₂ понижается?