ГОУ ВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЗИКО – ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
Лабораторная работа №4
по электротехнике
Исследование работы однофазного трансформатора
Выполнили: студенты гр. 34-21: Князева Д. П.
Давлятов М. Р.
Проверила: ст. преподаватель Боровская И. Г.
Ижевск 2012
Лабораторная работа №4.
Исследование работы однофазного трансформатора
І. Теоретическая часть.
Цель работы: изучение принципа работы и основных эксплуатационных свойств однофазных трансформаторов.
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте. Трансформатор имеет не менее двух обмоток с общим магнитным потоком, которые электрически изолированы друг от друга (за исключением автотрансформаторов).
Для усиления индуктивной связи и снижения влияния вихревых токов в большинстве трансформаторов обмотки размещаются на магнитопроводе, собранном из листовой электротехнической стали. Магнитопровод отсутствует лишь в воздушных трансформаторах, которые применяются при частотах свыше 20 кГц, при которых магнитопровод всё равно практически не намагничивается из-за значительного увеличения вихревых токов.
Обмотка трансформатора, присоединённая к источнику питания, называется первичной. Соответственно первичными именуются все величины, относящиеся к этой обмотке. Обмотка, к которой подключается приёмник, и относящиеся к ней величины называются вторичными.
Трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого не имеют активных сопротивлений и потокосцеплений рассеяния, называется идеализированным трансформатором.
Если первичное напряжение трансформатора меньше вторичного, то он работает в режиме повышающего трансформатора, в противном случае – в режиме понижающего трансформатора.
Внешняя характеристика трансформатора определяет зависимость изменения вторичного напряжения U2 от тока нагрузки I2 при постоянном коэффициенте мощности приёмника и номинальном первичном напряжении.
Различают несколько режимов работы трансформатора, имеющего номинальную полную мощность:
- Номинальный режим, то есть режим при номинальных значениях напряжения и тока первичной обмотки трансформатора;
- Рабочий режим, при котором напряжение первичной обмотки близко к номинальному значению или равно ему, а ток меньше своего номинального значения или равен ему и определяется нагрузкой трансформатора;
- Режим холостого хода, то есть режим ненагруженного трансформатора, при котором цепь вторичной обмотки разомкнута или подключена к приемнику с очень большим сопротивлением нагрузки;
- Режим короткого замыкания, при котором его вторичная обмотка коротко замкнута или подключена к приемнику с очень малым сопротивлением нагрузки.
Іі. Экспериментальная часть.
1. Исследуем работы однофазного трансформатора в режиме холостого хода. Собираем схему
Переключатель QS7 выставляем в положение ~ (0÷250) В
При разомкнутом переключателе QS8 (положение вниз) выставляем с помощью ЛАТР (TV1) ток в первичной цепи трансформатора I1x=0,18 A. (P\Замер производим PA8).
Все параметры трансформатора в режиме Х.Х. заносим в таблицу.
№ п/п |
PA8 |
PV3 |
PW3 |
PA6 |
PV4 |
С, мкФ |
Режим |
I1, A |
U1, В |
P1, Вт |
I2, A |
U2, В |
|||
1 |
0,18 |
56 |
6 |
0 |
28 |
- |
Х.Х. |
2 |
0,36 |
50 |
12 |
0,62 |
0 |
- |
К.З. |
3 |
0,18 |
56 |
6 |
0 |
27,5 |
0 |
Нагрузка индуктивно-емкостная |
4 |
0,04 |
56 |
6 |
0,24 |
27 |
16 |
|
5 |
0,045 |
56 |
12 |
0,33 |
26,5 |
24 |
|
6 |
0,075 |
56 |
17 |
0,41 |
25 |
32 |
|
7 |
0,15 |
56 |
18 |
0,46 |
23,5 |
40 |
|
8 |
0,17 |
56 |
18 |
0,49 |
23 |
44 |
2. Исследуем работу однофазного трансформатора в режиме короткого замыкания. В схеме замыкаем переключатель QS8 (положение вверх). Выставляем с помощью ЛАТР (TV1) напряжение в первичной цепи трансформатора U1к=50 В.Все параметры трансформатора в режиме К.З. заносим в таблицу.
3. Исследуем работу однофазного трансформатора в режиме нагрузки
С обираем схему
При разомкнутом переключателе QS8 выставляем с помощью ЛАТР (TV1) ток в первичной цепи трансформатора I1 = 0,18 А. Все параметры трансформатора в режиме нагрузки заносим в таблицу.
4. Рассчитаем параметры трансформатора во всех исследуемых режимах
Дополнительные данные для расчетов из паспорта трансформатора
U1x =220В U1к =50В I1x =0,7А Pст=13,5Вт δ=0,5 мм
U2x =110В I1к =1А I2к =2А Pк=40Вт Sn=220В А
1. Режим холостого хода
Экспериментальный расчет: Расчет по паспорту:
Коэффициент трансформации:
n = U1ном/U2ном = 56/28 = 2 n = U1ном/U2ном = 220/110 = 2
Активное сопротивление в режиме Х.Х.
Rx = Px/Ix2 = 6/0,182 = 185,19 Ом Rx = Px/Ix2 = 13,5/0,72 = 27,55 Ом
Полное сопротивление в режиме Х.Х.
Zx = U1x/I1x = 56/0,18 = 311,11 Ом Zx = U1x/I1x = 220/0,7 = 314,3 Ом
Индуктивное сопротивление в режиме Х.Х.
Хх= = =249,99 Ом Хх= =313,1 Ом
Коэффициент мощности cosφx: