Московский Государственный Университет Инженерной Экологии Лабораторная работа №2 Тема: «Однофазный трансформатор» Студент: Лукьянович Сергей Группа: М-28 Преподаватель: Лакшин А.В.. Москва 2003 Лукьянович Сергей гр. М-28 Цель работы: ознакомиться с устройством, принципом действия, характеристиками и методами исследования трансформатора. Указания к проведению работы: 1. Ознакомиться с монтажными схемами, приведенных на рис.2.1 -2.3., для проведения опытов. 2. Ознакомиться с устройством трансформатора и записать его технические данные. 3. Внимание! Перед сборкой клеммы «ЗЕМЛЯ» комплекта К540 и блоков трансформатора соединить между собой. Опыт холостого хода 1. Собрать схему согласно рис. 2.1. Для измерения в первичной обмотке используется комплект К540 с пределами измерения тока – 1 [А], напряжения – 300 [В], мощности – 300 [Вт]. Для измерения напряжения вторичной обмотки применяют вольтметр панели 3 с приделом измерения – 150 [В] или цифровой вольтметр. 2. Перед включением стенда под напряжение, убедится что ручка автотрансформатора находится в крайнем левом положении. 3. Включить стенд под напряжение для чего нажать кнопки «ВКЛ. – сеть» и «ВКЛ. – автотрансформатор». 4. При помощи ручки автотрансформатора плавно повышать напряжение от 0 до 220 [В]. Показания приборов занести в таблицу 2.1. 5. После проведения опыта отключить напряжение при помощи кнопки «ВЫКЛ – сеть», а ручку автотрансформатора перевести в крайнее левое положение. Опыт короткого замыкания 1. Собрать электрическую цепь согласно рис.2.2. Для измерений в первичной обмотке трансформатора используют измерительный комплект К540 с пределами измерения тока – 1 [А], напряжения – 30 [В], мощности – 30 [Вт]. 2. Перед включением стенда под напряжение, убедится что ручка автотрансформатора находится в крайнем левом положении. 3. Включить стенд под напряжение для чего нажать кнопки «ВКЛ. – сеть» и «ВКЛ. – автотрансформатор». 4. При помощи ручки автотрансформатора плавно повышать входное напряжение, пока ток в первичной обмотки не достигнет номинального значения – 0,7 [А]. показания приборов записать в табл. 2.2. 5. После проведения опыта отключить напряжение при помощи кнопки «ВЫКЛ. – сеть», а ручку автотрансформатора перевести в крайнее левое положение. Рабочий режим 1. Собрать электрическую схему согласно рис.2.3. 2. В качестве нагрузки трансформатора используют 3 резистора. Один нерегулируемый - 𝑅3 = 100 [Ом], два регулируемых - 𝑅2 = 𝑅1 = 150 [Ом], соединённых последовательно и расположенных на панели 2. 3. Для измерений в первичной обмотки применяют измерительный комплект К540 с пределами измерений тока – 1 [А], напряжения – 300 [В], мощности – 300 [Вт]. Для измерения тока и напряжения во вторичной обмотки используют амперметр с пределами измерений - 1 [А], вольтметр – 150 [В], расположенные на панели 3 или цифровой вольтметр. 2 Лукьянович Сергей гр. М-28 4. Перед включением стенда убедитесь, что ручка регулятора автотрансформатора и ручки движков переменных резисторов 𝑅1 и 𝑅2 находится в крайнем левом положении. 5. Включить сеть для чего нажать кнопки «ВКЛ. – сеть» и «ВКЛ. - автотрансформатор». 6. При помощи ручки автотрансформатора плавно повысить напряжение до 220[В]. 7. Постепенно вращая ручки переменных резисторов 𝑅1 и 𝑅2 провести 6 опытов, доведя ток до 1 [А]. Примечание: первое измерение делают при 𝐼2 = 0, для чего отключают любой из резисторов 𝑅1 и 𝑅2 , либо берут данные из опыта холостого хода. 8. После проведения опыта отключить напряжение при помощи кнопки «ВЫКЛ. – сеть», а ручку автотрансформатора перевести в крайнее левое положение. 9. Показать данные преподавателю, потом разобрать цепь. Обработка экспериментальных данных 1. По результатам опытов рассчитать все величины, указанные в таблицах результатов измерений. Необходимые расчетные формулы: а) для опыта холостого хода: 𝑈1н 𝑈1н 𝑃0 𝑃𝑜 𝐾= ; 𝑍0 = ; 𝑅𝑜 = 2 ; 𝑋𝑜 = √𝑍𝑜2 − 𝑅𝑜2 ; cos𝜙𝑜 = ; 𝑈2о 𝐼1𝑜 𝑈1н ⋅ 𝐼1н 𝐼1𝑜 б) для опыта короткого замыкания: 𝑈𝑘 𝑃𝑘 𝐼2н = 𝐼1н 𝐾; 𝑍𝑘 = ; 𝑅𝑘 = 2 ; 𝑋𝑘 = √𝑍𝑘2 − 𝑅𝑘2 ; 𝐼1н 𝐼1н ′ 𝑅𝑘 𝑅2 𝑋𝑘 𝑋2′ ′ ′ 𝑅1 = 𝑅2 = ; 𝑅2 = 2 ; 𝑋1 = 𝑋2 = ; 𝑋2 = 2 ; 2 𝐾 2 𝐾 в) для рабочего режима: 𝑃2 𝑃2 = 𝑈2 ⋅ 𝐼2 ; 𝜂 = ; 𝑃1 2. Составить приведённую схему замещения трансформатора. 3. построить график зависимости 𝜂 = (𝑃2 ). 4. Построить внешнюю характеристику 𝑈2 (𝐼2 ) 5. Построить векторную диаграмму трансформатора для номинального режима при условии cos𝜙2 = 1 Опыт холостого хода Рис.2.1. Электрическая схема опыта холостого хода Таблица 2.1. 3 Лукьянович Сергей гр. М-28 Измерения Вычисления U10, [В] I10, [А] P0, [Вт] U20, [В] K Z0, [Ом] R0, [Ом] X0, [Ом] cos(fi) fi0 40 0,009 0,2 24,2 1,65289 4444,44 2469,14 3695,46 0,55556 56,251 80 0,027 0,8 48,7 1,64271 2962,96 1097,39 2752,25 0,37037 68,2615 120 0,041 1,2 74 1,62162 2926,83 713,861 2838,44 0,2439 75,883 160 0,059 2,8 97,7 1,63767 2711,86 804,367 2589,83 0,29661 72,7459 200 0,087 4,8 121,7 1,64339 2298,85 634,166 2209,65 0,27586 73,9866 220 0,12 5 137 1,60584 1833,33 347,222 1800,15 0,18939 79,0826 Опыт короткого замыкания Рис. 2.2. Электрическая схема опыта короткого замыкания Таблица 2.2. Измерения Вычисления U1k, [В] I1n, [А] Pk, [Вт] I2n, [А] Zk, [Ом] Rk, [Ом] Xk, [Ом] R1, [Ом] X1, [Ом] R2, [Ом] X2, [Ом] 14,4 0,7 10 1,155 20,5714 20,4082 2,58661 10,2041 1,2933 3,74806 0,475 Опыт рабочего режима Таблица 2.3 U1, [В] 220 220 220 220 220 220 Измерения I1, [А] P1, [Вт] U2, [В] 0,1375 5 142 0,32 67 133 0,37 80 137 0,43 95 135,6 0,55 126 135,1 0,7 156 133,4 Вычисления I2, [А] P2, [Вт] ή 0 0 0 0,4 53,2 0,79403 0,5 68,5 0,85625 0,6 81,36 0,85642 0,8 108,08 0,85778 1 133,4 0,85513 ή(P2) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 20 40 60 80 100 120 4
