Министерство образования Российской Федерации
Пермский Государственный Технический Университет
Кафедра электротехники и электромеханики
Лабораторная работа № 5
«Исследование трехфазного двухобмоточного трансформатора»
Выполнил: студент гр.
Проверил: ст. преподаватель
Пермь, 2005
Цель работы: изучение устройства трехфазного трансформатора и исследование его свойств путем проведения опытов холостого хода и короткого замыкания.
Рабочее задание.
1. Ознакомимся с устройством исследуемого трехфазного трансформатора и запишем его паспортные данные в табл. 1.
Фабричн. номер
Тип
Номин. мощность, кВА
При соединении />
U1Н, В
U2Н, В
I1Н, А
I2Н, А
18625
ТС-2,5/0,5
2,5
380
230
3,8
6,3
табл. 1
При соединении в звезду номинальные значения тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора определяются по формулам:
/>, />
где />– номинальная мощность трансформатора;
/>– номинальные значения линейных напряжений первичной и вторичной цепи.
2. Записываем паспортные данные электроизмерительных приборов в табл. 2.
№
п/п
Наименованное
прибора
Заводской
номер
Тип
Система
измерения
Класс
точности
Предел
измерений
Цена деления
1
Вольтметр
Э30
ЭМ
1.5
500 В
20 В
2
Вольтметр
Э34
ЭМ
1.0
300 В
10 В
3
Вольтметр
Э30
ЭМ
1.5
30 В
1 В
4
Амперметр
Э30
ЭМ
1.5
5 А
0.2 А
5
Амперметр
Э30
ЭМ
1.5
5 А
0.2 А
6
Амперметр
Э30
ЭМ
1.5
5 А
0.2 А
7
Ваттметр
Д539
ЭД
0.5
3000 Вт
20 Вт
7
Ваттметр
Д539
ЭД
0.5
3000 Вт
20 Вт
табл. 2.
3. Для испытания трансформатора собирается электрическая цепь по схеме, приведенной на рис. 1. К зажимам А, В, С обмотки высшего напряжения подводят напряжение 380 В. Амперметры и токовые обмотки ваттметров включаются через трансформаторы токов.
/>
4. Проводим опыт холостого хода. Показания приборов записываем в табл. 3.
U1, В
U2, В
IА, А
IВ, А
IС, А
W1, дел.
W2, дел.
CW, Вт/дел.
KI
K
375
230
2,21
1,7
2,3
32
-21
20--PAGE_BREAK--
0,2
1,63
табл. 3
По данным табл. 2 рассчитываем коэффициент трансформации:
/>
мощность холостого хода:
/>
ток холостого хода:
/>
коэффициент мощности в режиме холостого хода:
/>
Активная мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, расходуется на потери в стали трансформатора, так как потери в меди первичной обмотки от тока холостого хода ничтожны, т.е. />.
5. Проводим опыт короткого замыкания. Включив трансформатор на пониженное напряжение />, записываем показания приборов в табл. 4.
IА, А
IВ, А
IС, А
U1К, В
W1, дел.
W2, дел.
CW, Вт/дел.
KI
2,3
2,2
2,35
10,8
10
4
2,5
1
табл. 4.
На основании опытных данных определяются ток и мощность короткого замыкания:
/>
/>
коэффициент при коротком замыкании:
/>
Если опыт проводится при />, то мощность короткого замыкания пересчитывается на номинальный ток:
/>
6. Зависимость к.п.д. трансформатора от нагрузки определяется расчетным путем. При этом величину нагрузки трансформатора удобно характеризовать коэффициентом загрузки:
/>
При значениях коэффициента загрузки трансформатора, равных 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 рассчи-тываются:
полезная мощность
/>
потери в обмотках
/>
потребляемая мощность
/>
коэффициент полезного действия трансформатора
/>
Расчеты выполняются при />. Результаты расчета записываем в табл. 5
β
P2, Вт
PM, Вт
P1, Вт
η
Исходные данные
0,0
0,0
44,0
0,0000
/>44 Вт
/>97,2 Вт
/>0,8
0,25
500,0
6,1
550,1
0,9090
0,5
1000,0
24,3
1068,3
0,9361
0,75
1500,0
54,7
1598,7
0,9383
1,0
2000,0
97,2
2141,2
0,9341
1,5
3000,0
218,7
3262,7
0,9195
βопт=0,67
1345,6
44,0
1433,6
0,9386
табл. 5
Определяем оптимальный коэффициент загрузки, при котором к.п.д. будет максимальным. Это имеет место при равенстве потерь в обмотках и стали трансформатора. То есть при
/>
откуда />.
Полученное значение /> заносится в табл. 5, и по нему определяем />.
Вывод: при увеличении мощности потребителя во вторичной обмотке трансформатора от 0 до примерно 1430 Вт КПД трансформатора возрастает и достигает наибольшего значения в 0.9386 при P2 = 1433.6 Вт. На этом участке потери в обмотках трансформатора меньше потерь в стали, в точке максимума КПД потери в меди и стали выравниваются.
При дальнейшем увеличении мощности потребителя КПД начинает падать, потери в меди об-моток трансформатора становятся больше потерь в стали.