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 I_1x=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 U_1к=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

U_1x =220В U_1к =50В I_1x =0,7А P_ст=13,5Вт δ=0,5 мм

U_2x =110В I_1к =1А I_2к =2А P_к=40Вт S_n=220В А

1. Режим холостого хода

Экспериментальный расчет: Расчет по паспорту:

Коэффициент трансформации:

n = U_1ном/U_2ном = 56/28 = 2 n = U_1ном/U_2ном = 220/110 = 2

Активное сопротивление в режиме Х.Х.

R_x = P_x/I_x² = 6/0,18² = 185,19 Ом R_x = P_x/I_x² = 13,5/0,7² = 27,55 Ом

Полное сопротивление в режиме Х.Х.

Z_x = U_1x/I_1x = 56/0,18 = 311,11 Ом Z_x = U_1x/I_1x = 220/0,7 = 314,3 Ом

Индуктивное сопротивление в режиме Х.Х.

Х_х= = =249,99 Ом Х_х= =313,1 Ом

Коэффициент мощности cosφ_x: