Лабораторна робота №5 Тема: «Випробування трансформатора в режимі холостого ходу та короткого замикання».

Лабораторна робота  №5

Тема: «Випробування трансформатора в режимі холостого ходу та короткого замикання».

Мета: вивчити принцип дії та дослідити режими роботи однофазного трансформатора.

1. Короткий теоретичний опис.

Трансформатором називається електричний апарат, призначений для перетворення електричної енергії. Трансформатори широко застосовуються при передаванні електричної енергії на великі відстані. Це пояснюється тим, що при високих напругах (100 кВ і вище) зменшу­ється переріз проводів, по яких передається така напруга. Крім того, існує велика кількість побутових приладів (електроприймачів, телевізорів, зварювального обладнан­ня та ін), де також потрібно знижувати або підвищувати напругу.

За конструкцією всі трансформатори майже однакові і складають­ся з магнітної системи 3 (замкненого стального магнітопроводу) та котушки 1 (рис. 1). У силових, одно- та трифазних, а також у ряді інших трансформаторів магнітопровід виконується з окремих пластин (0,35...0,55 мм) електротехнічної сталі, складених у пакет. Для зменшення втрат від вихрових струмів ці пластини одну від одної ізолюють (покривають лаком або на поверхні їх створю­ють окисну плівку). Обмотки трансформатора, як прави­ло, намотуються ізольованим мідним проводом. Обмотка 2, на яку подається напру­га, називається первинною, а обмотка 4, з якої зніма­ється напруга,— вторинною.

Рис. 1

Принцип дії трансформа­тора грунтується на явищі електромагнітної індукції. Якщо до первинної обмотки  трансформатора підвести змінну напругу мережі, то під дією змінного струму, що проходитиме по ній, навколо обмотки виникне змінне магнітне поле. Магнітний потік пронизуватиме витки вторинної обмотки трансформатора та індукуватиме в ній ЕРС, Під дією останньої у вторин­ній обмотці трансформатора проходитиме електричний струм. Таким чином, електрична енергія, трансформуючись, передається з первинної обмотки у вторинну.

Якщо не враховувати втрати в індуктивному та актив­ному опорах первинної обмотки трансформатора, то мож­на констатувати, що при К> 1 він буде знижувальним, при К< 1 — підвищувальним, а при К= 1 — перехідним.

Параметри трансформатора (коефіцієнт транс­формації, втрати в сталі та проводах, опори обмоток тощо) можна визначити, провівши досліди холостого ходу та ко­роткого замикання.

Холостим ходом трансформатора називається такий його стан, коли первинну обмотку ввімкнено на напругу мережі, а вторинну обмотку розімкнено.

Дослідження трансформатора в робочому режимі (під навантаженням) дає змогу дістати дані для побудови зовнішньої характеристики та визначення ККД транс­форматора.

У режимі короткого замикання вторинну обмотку трансформатора замикають накоротко, а на первинну обмотку подають невелику напругу від лабораторного автотрансформатора, при якій струми в обмотках досяга­ють номінальних значень.

2. Порядок виконання роботи.

2.1.  Ознайомитися з лабораторною установкою,

2.2.  Скласти електричну схему згідно з  карткою-завданням Р18.1

2.3.  Дослідити трансформатор у режимі холостого хо­ду, для чого:

а)   розімкнути вимикач SА;

б)   подати   напругу   на   первинну обмотку   (1-2) трансформатора  Т2 від автотрансформатора Т1;

в)   дослідити співвідношення між струмами та на­пругами в схемі, експериментальні дані занести в табл. 1

Таблиця 1

2.4. Використовуючи експериментальні дані, розраху­вати такі параметри трансформатора в режимі холостого ходу:

а)   повний опір первинної обмотки Z1 = U1/I1;

б)   її активний опір R1=P1\I1;

в)   реактивний опір цієї обмотки

г)   коефіцієнт трансформації K=U1\U2;

д)   коефіцієнт потужності соs φ=R1\Z1

2.5.  Результати обчислень занести в табл. 1.

2.6. Дослідити трансформатор у режимі короткого за­микання, для чого:

а)   замкнути вимикач SA;

б)   повзунок реостата R установити у верхнє положення на мінімальне значення опору;

в)   установити на первинній обмотці трансформа­тора напругу, що дорівнює нулю;

г)   подати живлення на схему і, плавно збільшую­чи напругу на первинній обмотці трансформатора, встано­вити у вторинній обмотці номінальний струм, який дорів­нює 4 А. Експериментальні дані занести в табл. 2.

Таблиця 2

2.7. Використовуючи експериментальні дані, розраху­вати такі параметри трансформатора в режимі короткого замикання:

а)  повний опір Zk=U1k\(I1k)

б)   активний опір Rk=P1k\(I1k)

в)   індуктивний опір

г)   коефіцієнт потужності cos φ=P1k\(U1kI1k)

2.8.  Результати обчислень занести в табл. 2.

3. Контрольні питання.

3.1. Що називається трансформатором та яка конструкція транс­форматора?

3.2. Який принцип дії трансформатора?

3.3. Що називається холостим ходом трансформатора?

3.4. Що називається коротким замиканням трансфор­матора?

4. Зробіть висновок проведенної роботи.