Липецкий государственный технический университет

Кафедра электрооборудования

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

по электротехнике

Исследование однофазного трансформатора

 

Студент _____________ _____________

 

Группа__________

 

Руководитель

 

____________________ _____________ ______________

			подпись, дата		фамилия, инициалы

 

Липецк 2012.

 

Содержание:

 

I. Расчет номинальных значений токов трансформатора………………….....3

II. Опыт холостого хода………………………………………………………...3

III. Опыт короткого замыкания………………………………………………….6

IV. Исследование работы трансформатора под нагрузкой…………………….9

Вывод………………………………………………………………………….11

Библиографический список………………………………………………….12

 

 

I. Расчет номинальных значений токов трансформатора:

, (1)

- номинальное значение силы тока, А; - номинальное значение полной мощности, ВА; - номинальное значение напряжения, В.

; .

 

 

II. Опыт холостого хода.

Таблица 1. Исследование трансформатора в режиме холостого хода

 

 

Измерено	Вычислено
U1H	I10	P10	U20	n	Z0	R0	X0	cos 10	I10
В	А	Вт	В	-	Ом	Ом	Ом	-	%
	0,12			1,618	1833,33	277,78	1812,164	0,152	16,51

 

 

Рисунок 1. Электрическая схема при исследовании трансформатора в режиме холостого хода

 

1. Определим коэффициент трансформации:

, (2)

где - коэффициент трансформации; - номинальное напряжение первой обмотки, В; - напряжение на второй обмотке, В.

.

2. Определим комплексное сопротивление нагрузки:

, (3)

где - комплексное сопротивление нагрузки, Ом; - значение силы тока на первой обмотке, А.

.

3. Определим значение активного сопротивления нагрузки:

, (4)

где - активное сопротивление нагрузки, Ом; - активная мощность на первой обмотке, Вт.

4. Определим значение реактивного сопротивления нагрузки:

, (5)

где - реактивное сопротивление нагрузки, Ом.

.

 

5. Определим коэффициент мощности на первой обмотке:

(6)

где - коэффициент мощности на первой обмотке.

6. Определим процентное отношение номинального значения тока на первой обмотке по паспорту трансформатора и значения: тока на первой обмотке:

, (7)

.

Рисунок 2. Т – образная схема замещения трансформатора

 

Рисунок 3. Упрощенная схема замещения трансформатора

Рисунок 4. Векторная диаграмма для опыта холостого хода

 

III. Опыт короткого замыкания.

 

Рисунок 5. Электрическая схема исследования трансформатора при коротком замыкании

 

Таблица 2. Исследование трансформатора в режиме короткого замыкания

Измерено	Вычислено
U1k	I1k	Pk	Zk	Rk	Xk	cos 1k	Uak	Upk	Uk
В	А	Вт	Ом	Ом	Ом	-	%	%	%
12,4	0,73	8,8	16,986	12,055	11,967	0,972	70,97	70,45

 

1. Определим комплексное сопротивление при коротком замыкании:

, (8)

где - комплексное сопротивление при коротком замыкании, Ом;

- напряжение на первой обмотке при коротком замыкании, В; - сила тока на первой обмотке при коротком замыкании, А.

2. Определим активное сопротивление при коротком замыкании:

, (9)

где - активное сопротивление при коротком замыкании, Ом;

- активная мощность при коротком замыкании, Вт.

3. Определим значение реактивного сопротивления при коротком замыкании:

, (10)

где - реактивное сопротивление при коротком замыкании, Ом.

.

4. Определим коэффициент мощности при коротком замыкании:

, (11)

где - коэффициент мощности при коротком замыкании.

5. Определим активная составляющая напряжение короткого замыкания:

, (12)

где - активная составляющая напряжения короткого составляющего, %.

.

6. Определим реактивную составляющую напряжение короткого замыкания:

, (13)

где - реактивная составляющая напряжения короткого составляющего, %.

7. Определим напряжение короткого замыкания:

, (14)

где - напряжения короткого составляющего, %.

.

Рисунок 6. Упрощенная схема замещения трансформатора при режиме короткого замыкания

 

 

Рисунок 7. Векторная диаграмма работы трансформатора в режиме короткого замыкания

 

 

IV. Исследование работы трансформатора под нагрузкой

Расчеты при исследовании нагруженного трансформатора произведены с помощью программы Microsoft Excel. Расчеты сведены в таблицу 3.

Расчетные формулы для нагруженного трансформатора:

, (15)

где - коэффициент нагрузки трансформатора;

, (16)

где - активная мощность на второй обмотке трансформатора, Вт.

- напряжение на второй обмотке, В; - коэффициент мощности на второй обмотке.

, (17)

где - коэффициент мощности на первой обмотке; - активная мощность на первой обмотке, Вт; - напряжение на первой обмотке, В; - сила тока на первой обмотке, А.

, (18)

- КПД трансформатора.

, (19)

где - располагаемый КПД трансформатора; - номинальный коэффициент мощности.

Таблица 3. Исследование работы трансформатора под нагрузкой

Измерено	Вычислено
№	U1	I1	P1	U2	I2		P2			cos 1
n/n	В	А	Вт	В	А	-	Вт	-	-	-
		0,21			0,25	0,199045		0,85	0,879858	0,865801
		0,23			0,28	0,22293	38,08	0,865455	0,88936	0,869565
		0,26			0,34	0,270701	46,24	0,889231	0,903145	0,909091
		0,3			0,4	0,318471		0,9	0,912396	0,909091
		0,38			0,53	0,421975	71,02	0,910513	0,923827	0,933014
		0,47			0,69	0,549363	91,77	0,9177	0,929608	0,967118
		0,81			1,26	1,003185	161,28	0,906067	0,925844	0,998878

 

 

Рисунок 8. Графики зависимостей , , ,

Определим максимальное значение коэффициента нагрузки трансформатора:

(20)

.

Данное значение коэффициента нагрузки трансформатора не соответствует полученному из графика , соответствующего максимальному значению КПД ().

 

 

Вывод: В ходе лабораторной работы были изучены эксплуатационные свойства однофазного трансформатора путем исследования режима работы нагруженного трансформатора, опыта холостого хода и короткого замыкания.

 

Библиографический список:

 

1.Дорохина Г.Я., Г.А. Китаев. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Электрические машины» для специальностей 18.04.03 – «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов»/ Е.И.Бажин, Липецк: ЛГТУ, 1990. – 31 с.

2. Электротехника [Текст]: учеб. пособие для неэлектротехнич. спец. вузов / под ред. В. Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1983. – 480 с.