Выполнение опыта короткого замыкания трансформатора

Перед включением схемы (рисунок 4.1) необходимо установить минимальное напряжение при помощи автотрансформатора TV1. Переключатель SA1 должен быть разомкнут, а SA2 - замкнут. Для 5…8 значений тока первичной обмотки, изменяемого в пределах 0…1,25·I1, в таблицу 4.2 записываются показания соответствующих приборов. Ток изменять с помощью автотрансформатора PV1.

 

Таблица 4.2 Результаты опыта КЗ

 

IК =I1, A UК = U1, B PК , Вт I2, A U2, B
         
         
         

 

По данным таблицы 4.2 строятся характеристики короткого замыкания трансформатора:

UК = f( IК), ∆PОБМ =PК =f( IК).

 

По результатам опыта короткого замыкания для I = I определяются параметры схемы замещения R1, R2’, Xσ1, Xσ2’, номинальная мощность потерь в обмотках трансформатора ∆PОБМ.Н и номинальное напряжение короткого замыкания UК.Н.

Значение номинальной мощности потерь в обмотках ∆PОБМ.Н (или PК.Н), определяется из характеристики ∆PОБМ = f(IК) по значению номинального тока первичной обмотки, учитывая, что потери в обмотках зависят от тока и пропорциональны его квадрату:

PОБМ ~ I12 .

 

Значение номинального напряжения короткого замыкания UК.Н, определяется аналогично из характеристики UК = f( IК) по значению номинального тока первичной обмотки, считая, что напряжение короткого замыкания UК.Н пропорционально току в обмотках:

UК ~ I1.

 

Активные сопротивления R1, R2и индуктивные сопротивления рассеяния Xσ1, Xσ2обмоток трансформатора определяются по формулам (4.6).

 

(4.6)

 

Для упрощения расчетов сопротивлений можно принять, что: .

Так как обмотки имеют активные и реактивные сопротивления, то напряжения короткого замыкания имеет соответствующие им активную и реактивную составляющие:

 

(4.7)

 

4.3 Экспериментальное и расчётное построение характеристик

Трансформатора

 

Для исследования трансформатора под нагрузкой переключатель SA1 замыкается, а SA2 должен быть разомкнут (рисунке 4.1).

Измеряя вольтметром PV1, установить автотрансформатором TV1 напряжение, равным U1H. Изменять ток вторичной обмотки в пределах 0…1,25·I2 с помощью нагрузочного реостата RНАГР. Напряжение первичной обмотки поддерживать постоянным U1 =U1H = const. Для 5…8 значений тока записать показания соответствующих приборов в таблицу 4.3.

Коэффициент мощности нагрузки в работе принимается равным единице cosφ2 = 1, так как в качестве нагрузки применяется реостат, который имеет чисто активное сопротивление.

Выходную мощность трансформатора определяют по формуле:

(4.9)

Таблица 4.3 Результаты исследования трансформатора под нагрузкой

 

Экспериментальные Расчетные
U1, B I1, A P1, Вт U2, В I2, A P2, Вт η, % cosφ1
1                  
2                  
                 

 

Коэффициент загруженности трансформатора: (4.10)

 

Коэффициент полезного действия трансформатора:

(4.11)

Коэффициент мощности cosφ1 трансформатора определяется по формуле аналогичной (4.1) и (4.6).

По результатам опыта с нагрузкой строятся внешняя характеристика трансформатора U2 = f(I2) и другие зависимости: η = f(I2), cosφ1 = f(I2).

Для значений коэффициента загруженности из таблицы 4.3 по результатам опытов ХХ и КЗ по формулам (4.12) и (4.13) рассчитываются напряжение на выводах вторичной обмотки U2 и КПД трансформатора η. Результаты заносятся в таблицу 4.4.

(4.12)

 

(4.13)

 

где S2H - номинальная мощность трансформатора, определяемая по его паспортным данным;

Ua,Uр, ΔPCT, ΔPОБM.H - величины, определяемые в опытах холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

Промежуточные и итоговые результаты расчетов по формулам (4.12) и (4.13) заносятся в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 Расчет параметров по результатам опытов ХХ и КЗ

P2 , Вт ΔPОБM, Вт U2, В η,%
1          
2          
         

 

По данным таблицы 4.4 так же строятся зависимости U2 = f(I2) и η = f(I2) совместно с характеристиками из таблицы 4.3.

Сравнить характеристики, полученные разными методами и определить возможные причины различия, если они есть.

 

Содержание отчета

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

5.1 Тема, цель работы.

5.2 Основные теоретические сведения.

5.3 Расчёты и результаты измерений: таблицы, заполненные экспериментальными и рассчитанными данными; графики зависимостей; схема замещения с рассчитанными параметрами.

5.4 Ответы на контрольные вопросы.

5.5 Выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

 

6.1 Как зависит КПД трансформатора от его загруженности?

6.2 Как изменяются потери в стали и потери в обмотках трансформатора при изменении тока нагрузки?

6.3 В каких целях проводятся опыты ХХ и КЗ?

6.4 Почему при холостом ходе не учитываются потери в обмотках, а при коротком замыкании - в магнитопроводе трансформатора?

6.5 Почему при изменении тока нагрузки изменяется и напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора.

Лабораторная работа № 2