Электрические машины: Методические указания к лабораторным работам, страница 7

Отношение подведенного номинального первичного напряжения U_{1 НОМ}к вторичному напряжению U₂₀ при холостом ходе трансформатора называется коэффициентом трансформации:

,   (1)

Если ко вторичной обмотке с сопротивлением Z₂  присоеди­нить нагрузку с сопротивлением Z, то во вторичной цепи возникает ток I₂ на её зажимах установится напряжение , зависящее от величины и коэффициента мощности нагрузки cosφ₂.

Зависимость U₂ = f(I₂) назы­вается внешней характеристикой трансформатора (рис. 2.14).

Арифметическая разность вторичных напряжении при холостом ходе и нагрузке, выраженная в процентах от номинального вторич­ного напряжения U_{2 НОМ} называется процентным измене­нием напряжения трансформатора:

,   (2)

Практически формулой (2) пользоваться неудобно, так как величины U₂₀ и U₂  незначитель­но отличаются друг от друга. Поэтому величину ΔU% реко­мендуется определять по формуле:

,   (3)

Рис. 2.14.

где: β – коэффициент нагрузки трансформатора, . Величины U_a и U_p называются соответственно активной я реактивной составляющими напряжения короткого замыкания, выражен­ного в процентах и определяются по формулам:

;   ,   (4)

Так как опыт короткого замыкания обычно проводится при хо­лодных обмотках трансформатора, то величина активного сопротив­ления короткого замыкания     соответствует темпе­ратуре t окружающей среды и для приведения её к номинальной рабочей температуре 75°С следует сделать перерасчет по формуле

,   (5)

Индуктивное сопротивление короткого замыкания ,

где Z_К – полное сопротивление короткого замыкания . Полное сопротивление короткого замыкания, приведенное к темпера­туре 75°С, .

Эксплуатационные свойства трансформатора, работающего при переменной нагрузке, определяются его характеристиками, показы­вающими изменение первичного тока I₁, вторичного напряжения U₂ коэффициента мощности cosφ₁, и коэффициента полезного действия η в зависимости от вторичного тока I₂ при постоянных значе­ниях первичного напряжения  U₁, частоты f и коэффициента мощ­ности cosφ₂ (рис. 2.15).

Указанные характеристики могут быть получены методом нагруз­ки. Следует иметь в виду, что КПД трансформатора  рекомендуется определять косвенным путем по данным опытов холостого хода и короткого замыкания по формуле

,     (6)

где Р_о и Р_К – мощности, потребляемые трансформатором соответственно при опыте холостого хода и опыте короткого замыкания.

Характеристики трансформатора можно также получить и расчетным путем с использованием его схемы замещения (рис. 2.16).

Рис. 2.15.                                           Рис. 2.16.

Параметры намагничивающее контура находят по формулам

;     ;     ,   (8)

где I₀ – ток холостого хода, получаемый из опыта холостого хода.

Сопротивления r₁, x₁, первичной обмотки и приведенные сопро­тивления , , вторичной обмотки находят из соотношений:

;     ,   (9)

Описание установки

Питание установки производится через регулировочный авто­трансформатор (ЛАТР), при помощи которого на протяжении опытов поддерживается необходимое первичное напряжение U₁. Ток I, напряжение U₁, и мощность Р₁ со стороны первичной обмотки А – X трансформатора измеряются соответственно амперметром рA₁, вольтметром рV₁, и ваттметром рW₁, объединенными в комплексе К. Для изменения пределов измерений использованы трансформаторы тока и напряжения.

Со стороны вторичной обмотки а – х вольтметром рV₂ измеряют вторичное напряжение U₂, а амперметром рА₂ – ток I₂ нагрузки Z.

Активная нагрузка создается при помощи проволочных сопротив­лений, включаемых гремя выключателями "r". Ползунковый реостат служит для более точного регулирования активной нагрузки и рабо­тает только при включенном первом выключателе. Индуктивная на­грузка создается катушкой индуктивности, включаемой выключателем "x_L", емкостная нагрузка включается выключателем "x_C". Вели­чина индуктивного сопротивления нагрузки регулируется за счет изменения положения сердечника катушки.

Паспортные данные трансформатора: номинальная мощность S_НОМ = 500 В·А, номинальные напряжения U_{1 НОМ} = 127 В, U_{2 НОМ} = 64 В, номинальный ток I_{1 НОМ} = 4 А, I_{2 НОМ} = 8 А.

Методика выполнения работы

1. Собрать схему (рис. 2.17) и предъявить её для проверки преподавателю.

Рис. 2.17.

2. Провести опыт холостого хода трансформатора:

а) установить переключатели пределов измерения тока в поло­жение "0,5 А", напряжения в положение "150 В". При этом номиналь­ное значение шкалы ваттметра будет равно 100 Вт;

б) установить рукоятку ЛАТРа в нулевое положение и, не включая нагрузки и вольтметра рV₂, включить выключатель QF1;

в) плавно поворачивая рукоятку ЛАТРа установить номинальное напряжение U_{1 НОМ} = 127 В на зажимах первичной обмотки А – X трансформатора и записать показания всех приборов в таблицу 2.11. Включить вольтметр рV₂ и измерить напряжение вторичной обмотки U₂₀.

Таблица 2.11

U2 = U1 НОМ, В	I0, A	P0, Вт	U20, В	К	I0, %	cosφ0

3. Выключить выключатель QF1, и установить рукоятку ЛАТРа в нулевое положение.

4. Провести опыт короткого замыкания трансформатора:

а) установить переключателя пределов тока и напряжения соот­ветственно в положения "5 А" и "15 B". В этом случае номинальное значение шкалы ваттметра будет равно 66,7 Вт;

б) закоротить зажимы нагрузки проводником;

в) после проверки схемы преподавателем включить выключатель QF1, медленным поворотом рукоятки ЛАТРа установить ток корот­кого замыкания первичной обмотки  I_К, равной номинальному I_{1 НОМ} = 4 А и записать показания приборов в табл. 2.12.

Таблица 2.12

UК, В	IК = I1 НОМ, А	РК, Вт	UК, %	cosφк

5. Выключить выключатель QF1, удалить закорачивающий проводник и установить рукоятку ЛАТРа в нулевое положение.

6. Установить переключатели пределов измерения напряжения

Таблица 2.13