Однофазный трансформатор имеет напряжение U1 / U2 B. Номинальная мощность трансформатора S кВА. Опыт холостого хода проведён при номинальном напряжении в первичной обмотки. Данные опытов холостого хода и короткого замыкания:
Pхх; Iхх; Pкз; Uк%; частота fm =50 Гц. Pхх =3,6% Sном; Pкз =4,8% Sном.
Магнитопровод трансформатора изготовлен из пластин толщиной 0,5мм; удельные потери р10 
Определить:
а) массу магнитопровода mСТ, если максимальное значение индукции в стержне и в ярме Вmax, Тл;
б) действительное поперечное сечение стержня АСТ., если коэффициент заполнения пакета сталью k3 и число витков вторичной обмотки трансформатора w2;
в) сопротивления магнитопровода трансформатора: полное Zm, активное Rm и реактивное Xm и угол магнитного запаздывания α;
г) параметры обмоток трансформатора R1, R2, X1, X2. При расчёте принять, что в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками.
д) кпд трансформатора при активно-индуктивной нагрузке при cos φ2 и значениях коэффициента загрузки 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0.
V. Краткие теоретические положения.
5.1 Однофазный трансформатор.
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство с двумя или большим числом индуктивно связанных обмоток, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. В трансформаторе передача энергии из сети к приёмнику происходит посредством переменного потока.
При синусоидальном изменении напряжения источника питания U1 с частотой f поток магнитопровода Ф оказывается практически синусоидальным.
ЭДС обмоток трансформатора:
;
Коэффициент трансформации трансформатора может быть определён как
.
Для определения величин, характеризующих работу трансформатора под нагрузкой, проводятся два опыта: опыт холостого хода и опыт короткого замыкания.
Опыт холостого хода. Вторичная обмотка разомкнута, к первичной подаётся номинальное напряжение. Определяются следующие величины:
Iхх; Pхх = Pст .; K; U2хх.
По опытным данным холостого хода можно вычислить параметры сердечника магнитопровода:
; 
; 
,
коэффициент мощности холостого хода: 
,
угол магнитного запаздывания 
.
Опыт короткого замыкания. Проводится при пониженном напряжении на первичной обмотке в отличие от аварийного короткого замыкания. Напряжение прикладывается такое, при котором токи в обмотках достигают номинального значения.
Определяется: Ркз, Uкз или Uкз%.
Опытные данные позволяют определить сопротивления короткого замыкания:
; 
; 
.
Для силовых трансформаторов можно принять, что мощность потерь короткого замыкания делится поровну между первичной и вторичной обмотками. Это позволяет определить параметры обмоток трансформатора:
; 
; 
Мощность короткого замыкания даёт возможность определить потери в обмотках: РМ = β ² Pкз, где β – коэффициент загрузки трансформатора:
Коэффициент полезного действия трансформатора
кпд имеет максимальное значение при загрузке
Массу магнитопровода можно рассчитать, если известны полные и удельные потери в стали.
Удельные потери при заданной индукции
;
полные потери в стали 
, тогда масса магнитопровода
.
Для определения поперечного сечения стержня необходимо знать магнитный поток, которое можно рассчитать через напряжение на один виток:
Откуда действительное поперечное сечение
где k3 – коэффициент заполнения пакета сталью.
Таблица 5.
| № варианта | U1, B | U2, B | Iхх, A | Uкз% | Sном, кВА | p10,
| Bmax, Тл | k3 | w2 | cosφ2 |
| 9,0 | 18,5 | 2,3 | 1,48 | 0,94 | 0,8 | |||||
| 0,420 | 6,4 | 0,4 | 2,1 | 1,52 | 0,65 | 0,7 | ||||
| 16,5 | 9,5 | 2,1 | 1,46 | 0,82 | 0,6 | |||||
| 0,5 | 16,0 | 2,3 | 1,48 | 0,89 | 0,8 | |||||
| 8,0 | 9,5 | 2,2 | 1,50 | 0,9 | 0,7 | |||||
| 0,9 | 5,5 | 0,4 | 2,1 | 1,54 | 0,91 | 0,8 | ||||
| 2,5 | 6,0 | 2,3 | 1,48 | 0,87 | 0,7 | |||||
| 4,5 | 8,0 | 2,0 | 1,52 | 0,84 | 0,8 | |||||
| 10,0 | 6,0 | 2,1 | 1,46 | 0,92 | 0,82 | |||||
| 8,0 | 7,0 | 2,2 | 1,56 | 0,83 | 0,78 | |||||
| 0,5 | 8,0 | 0,4 | 2,3 | 1,48 | 0,93 | 0,86 | ||||
| 4,0 | 9,0 | 2,1 | 1,52 | 0,94 | 0,8 | |||||
| 1,2 | 10,5 | 2,3 | 1,60 | 0,70 | 0,76 | |||||
| 10,5 | 7,0 | 2,2 | 1,64 | 0,75 | 0,8 | |||||
| 0,36 | 5,0 | 0,4 | 2,3 | 1,58 | 0,80 | 0,82 | ||||
| 18,5 | 2,1 | 1,72 | 0,6 | 0,6 | ||||||
| 16,5 | 3,5 | 2,3 | 1,4 | 0,8 | 0,82 | |||||
| 0,42 | 6,4 | 0,4 | 2,4 | 1,56 | 0,92 | 0,73 | ||||
| 0,5 | 2,8 | 1,28 | 0,62 | 0,85 | ||||||
| 0,9 | 5,5 | 0,4 | 2,1 | 1,46 | 0,74 | 0,68 | ||||
| 8,0 | 9,5 | 2,5 | 1,35 | 0,62 | 0,8 | |||||
| 2,5 | 2,2 | 1,44 | 0,94 | 0,76 | ||||||
| 10,0 | 2,4 | 1,83 | 0,78 | 0,94 | ||||||
| 4,5 | 2,0 | 1,6 | 0,91 | 0,68 | ||||||
| 8,0 | 2,3 | 1,72 | 0,82 | 0,74 | ||||||
| 4,0 | 2,8 | 1,67 | 0,71 | 0,9 | ||||||
| 0,5 | 0,4 | 2,1 | 1,43 | 0,67 | 0,72 | |||||
| 1,2 | 10,5 | 2,15 | 1,36 | 0,81 | 0,69 | |||||
| 10,5 | 2,45 | 1,52 | 0,76 | 0,74 | ||||||
| 0,36 | 0,4 | 2,7 | 1,6 | 0,92 | 0,78 | |||||
| 0,42 | 0,4 | 2,3 | 1,37 | 0,83 | 0,7 | |||||
| 4,5 | 2,1 | 1,46 | 0,92 | 0,78 | ||||||
| 1,2 | 2,4 | 1,72 | 0,71 | 0,92 | ||||||
| 8,0 | 9,5 | 2,2 | 1,5 | 0,74 | 0,83 | |||||
| 4,0 | 2,1 | 1,4 | 0,9 | 0,86 | ||||||
| 8,0 | 10,5 | 2,0 | 1,4 | 0,83 | 0,87 | |||||
| 1,2 | 2,5 | 2,15 | 1,53 | 0,9 | 0,93 | |||||
| 1,5 | 0,4 | 2,25 | 1,55 | 0,74 | 0,8 | |||||
| 4,0 | 2,5 | 1,68 | 0,68 | 0,75 | ||||||
| 5,5 | 2,4 | 1,7 | 0,73 | 0,83 | ||||||
| 3,5 | 2,35 | 1,4 | 0,8 | 0,91 | ||||||
| 1,6 | 2,05 | 1,45 | 0,7 | 0,73 | ||||||
| 2,5 | 18,5 | 0,6 | 2,1 | 1,75 | 0,68 | 0,64 | ||||
| 2,8 | 6,5 | 2,2 | 1,55 | 0,86 | 0,8 | |||||
| 3,5 | 5,5 | 1,5 | 2,3 | 1,48 | 0,9 | 0,67 | ||||
| 1,5 | 16,5 | 1,2 | 2,4 | 1,5 | 0,74 | 0,7 | ||||
| 7,5 | 2,5 | 1,6 | 0,68 | 0,9 | ||||||
| 6,6 | 2,15 | 1,65 | 0,7 | 0,84 | ||||||
| 2,5 | 7,5 | 0,5 | 2,25 | 1,43 | 0,86 | 0,75 | ||||
| 3,5 | 18,5 | 1,6 | 2,35 | 1,38 | 0,9 | 0,8 | ||||
| 6,5 | 2,0 | 1,5 | 0,6 | 0,95 | ||||||
| 6,4 | 2,1 | 1,6 | 0,8 | 0,8 | ||||||
| 1,4 | 0,8 | 2,2 | 1,5 | 0,7 | 0,9 |
