Порядок выполнения работы

К номинальным параметрам трансформатора относятся: номинальные напряжения U_1н и U_2н; номинальная полная мощность S_н; номинальные токи I_1н и I_2н; постоянные потери в стали сердечника P_ст; номинальные потери в меди обмоток P_мн; ток холостого хода I₀; напряжение короткого замыкания U_1к.

По известным напряжениям U_1н и U_2н выбирается необходимый уровень изоляции витков каждой из обмоток. Полная номинальная мощность S_н характеризует мощность, которую может отдавать трансформатор со стороны своей вторичной обмотки в нагрузку.

Номинальная мощность трансформатора и номинальные напряжения определяют номинальные токи I_1н и I_2н и, следовательно, сечение обмоток. Часть перечисленных выше номинальных параметров необходимо определить на предоставленном для использования однофазном трансформаторе в ходе выполнения первого пункта программы данной работы.

Методикой исследования предусмотрено проведение трех опытов, соответствующих холостому ходу, нагруженному режиму работы трансформатора и лабораторному короткому замыканию.

Опыт холостого хода

Для проведения опыта короткого замыкания нужно собрать схему, представленную на рисунке 6.4.

Схема собирается на лабораторном столе из электрических элементов и измерительных приборов следующих типов и номиналов:

PV — вольтметр	0…220 В	Э378
PA1 — амперметр	0…1 А	Э378
PW — ваттметр	0….1,2 кВт	Д 5004Э
PV2 — вольтметр	0…50 В	Э378
ЛАТР — лабораторный автотрансформатор

Рисунок 6.4 — Схема опыта холостого хода трансформатора

После сборки схемы движок ЛАТРа установить в положение, соответствующее минимальному напряжению на входе трансформатора, включить рубильник питания лабораторного стола. Увеличить при помощи ЛАТРа напряжение на первичной обмотке исследуемого трансформатора до номинального значения U_1н = 220 В. Произвести измерение тока холостого хода в первичной обмотке трансформатора I₀, мощности потребляемой на холостом ходу P₀, напряжения на выходе вторичной обмотки трансформатора U₂, вычленить коэффициент трансформации k_т. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Результаты опыта холостого хода

Измерено				Вычислено
U1н, В	I0, А	P0, Вт	U2, В

Опыт нагруженного режима

Для проведения опыта в нагруженном режиме работы трансформатора собрать схему, представленную на рисунке 6.5. Схема отличается от схемы опыта холостого хода лишь тем, что в цепь вторичной обмотки исследуемого трансформатора включается амперметр РА2 и переменное сопротивление нагрузки R_н. Роль переменного сопротивления нагрузки R_н играет ламповый реостат, позволяющий скачкообразно изменять ток от нуля до номинального значения I_2н = 2 А.

При помощи ЛАTPa устанавливается на первичной обмотке трансформатора номинальное значение напряжения U_1н = 220 B.

Рисунок 6.5 — Схема опыта нагруженного режима трансформатора

Тумблерами включения нагрузки постепенно ток вторичной обмотки трансформатора доводится до номинального значения I₁ = I_1н = 2 А. При этом для каждого значения сопротивления нагрузки произвести необходимые измерения, заполнить таблицу 6.2, произвести указанные в таблице вычисления.

Таблица 6.2

Данные опыта нагруженного режима трансформатора

Rн, 1…n	Измерено					Вычислено
	U1н, В	I1, А	P1, Вт	U2, В	I2, А	Pм, Вт	ΔР, Вт	P2 = P1 – ΔР, Вт	, о.е.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Анализируя работу трансформатора под нагрузкой, следует обратить внимание, что коэффициент полезного действия его изменяется с ростом нагрузки, достигая максимального значения при определенном её значении. Очевидно, что эта нагрузка для данного трансформатора является номинальной.

Для вычисления входящих в таблицу 6.2 значений P₂ и  можно воспользоваться следующими соображениями. Так как

,

а P₂ = P₁ – ΔР, следовательно .

Поскольку потери в меди зависят от нагрузки, то на практике для вычисления КПД трансформатора пользуются формулой:

,

где P₁ — показания ваттметра в цепи первичной обмотки трансформатора;

P_ст — потери в стали трансформатора (принимаем равными показаниям ваттметра в опыте холостого хода P_ст = P₀);

P_1к — показания ваттметра в опыте лабораторного короткого замыкания;

β — коэффициент загрузки трансформатора,

,

где S₂, I₂ — текущие значения полной мощности и тока вторичной обмотки соответственно;

S_2н, I_2н — номинальные значения полной мощности и тока вторичной обмотки соответственно (I_2н принимаем равным 2 А).