Контрольные вопросы.

1. Как найти полное сопротивление цепи?

2. Какие сопротивления получили названия реактивных и почему?

3. В неразветвленной цепи переменного тока последовательно катушке подключили конденсатор. Зачем это делается?

4. Как следует изменить индуктивность катушки, чтобы уменьшился угол сдвига фаз между током и напряжением цепи?

5. Как следует изменить емкость конденсатора, чтобы уменьшился угол сдвига фаз между током и напряжением цепи?

Лабораторная работа № 13 Исследование режимов однофазного трансформатора

Цель работы: 1. Определить коэффициент трансформации и КПД трансформатора в различных режимах. 2. Построить внешнюю характеристику трансформатора и зависимость его КПД от коэффициента загрузки.

Общие теоретические положения. Трансформатор — статический электромагнитный аппарат, действие которого основано на явлении взаимной индукции. Он предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока с параметрами U₁, I₁ в энергию переменного тока с параметрами U₂, I₂ той же частоты. Конструктивно трансформатор (рис. 1) состоит из замкнутого ферромагнитного магнитопровода , собранного из отдельных листов электротехнической стали, на котором расположены две обмотки , выполненные из медного или алюминиевого провода.

Рис 1.

Обмотку, подключенную к источнику питания, принято называть первичной, а обмотку, к которой подключаются приемники, — вторичной.

Переменный магнитный поток, возбужденный в магнитопровод трансформатора, наводит в обмотках ЭДС, действующие значения которых

E₁=4,44f₁ Фм, E₂=4,44f₂ Фм;

где f — частота переменного тока; ₁, ₂ — число витков обмоток; Ф_М — амплитуда магнитного потока. Если цепь вторичной обмотки трансформатора разомкнута (режим холостого хода), то напряжение на зажимах обмотки равно ее ЭДС: U₂=E₂, а напряжение источника питания почти полностью уравновешивается ЭДС первичной обмотки: U₁E₁. Разделив значение ЭДС первичной цепи на соответствующее значение ЭДС вторичной цепи, получим

E₁/E₂=U₁/U₂=₁/₂=k

где k — коэффициент трансформации трансформатора.

Начало и конец первичной обмотки однофазного трансформатора обозначают прописными буквами: начало — А, конец — X, начало и конец вторич­ной обмотки — строчными буквами: начало — а, конец - х.

В паспорте приводят технические данные трансформатора, необходимые для его нормальной эксплуатации: тип, номинальная мощность S_НОМ, номинальное напряжение первичной u_1НОМ вторичной u_2НОМ обмоток, первичный I_1НОМ и вторичный I_2НОМ номинальные токи, напряжение короткого замыкания и частота f_НОМ.

Если к вторичной обмотке, полное сопротивление которой Z₂ присоединить приемники, то во вторичной цепи возникнет ток I₂, а на зажимах приемников установится напряжение U₂=E₂Z₂I₂. Это напряжение зависит от параметров приемников и может быть определено по внешним характеристикам трансформатора U₂=f(I₂) (рис.2), получаемым экспериментально при U₁=const, f=const и cos₂=const, где cos₂ — коэффициент мощности приемников. сosj₁ и cosj₂ определяются по формулам: сosj₁=P₁/U₁I₁ сosj₂=P₂/U₂ I₂

Коэффициент загрузки трансформатора и КПД трансформатора малой мощности определяют по формулам

Рис. 2.

С учетом коэффициента загрузки  КПД трансформатора средней и большой мощности вычисляют по формуле

где S_НОМcos₂ — активная мощность, отдаваемая трансформатором во вторичную цепь с учетом коэффициента загрузки ; Р_X Р_K — активные мощности соответственно при холостом ходе и номинальном напряжении и при опыте короткого замыкания и номинальном токе.