Материал: 1572

Работа трансформатора в режиме холостого хода

В режиме холостого хода (рис. 8.5) к первичной обмотке трансформатора A–X подводится через лабораторный автотрансформатор ЛАТР напряжение U10, равное его номинальному значению U1Н. Вторичная обмотка трансформатора a–x при этом разомкнута и ток в ней I20 = 0. В первичной обмотке трансформатора течет ток холостого хода I10 (примерно равен току намагничивания I0), значение которого обычно невелико и составляет 2 – 10% от величины номинального тока первичной обмотки I1H. С увеличением номинальной мощности трансформатора относительное значение тока холостого хода снижается.

Пренебрегая влиянием падения напряжения на первичной обмотке трансформатора Z1I10 ввиду его небольшого значения по сравнению с E1, коэффициент трансформации k приближенно можно определить по показаниям вольтметров при опыте холостого хода как отношение величины напряжения на первичной обмотке U10 к величине напряжения на вторичной обмотке U20:

Активная мощность P10, потребляемая трансформатором в режиме холостого хода, характеризует магнитные потери в магнитопроводе PМ и электрические потери в первичной обмотке РЭ.

Поскольку активное сопротивление первичной обмотки R1 и ток холостого хода I10 незначительны, то электрическими потерями можно

пренебречь (PЭ1 R1I102 0) и считать, что вся мощность холостого хода, измеряемая ваттметром, представляет собой мощность магнитных потерь в магнитопроводе PМ, т.е.

По результатам измерения электрических величин в опыте холостого хода, можно определить параметры ветви намагничивания схемы замещения холостого хода трансформатора (рис. 8.2):

где R0, X0 и Z0 – активное, реактивное индуктивное и полное сопротивления ветви намагничивания при холостом ходе трансформатора; cosφ0 – коэффициент мощности холостого хода.

70

где RK, XK и ZK – активное, реактивное индуктивное и полное сопротивления короткого замыкания трансформатора; cosφk – коэффициент мощности короткого замыкания.

Рис. 8.3. Электрическая схема замещения короткого замыкания трансформатора

Отсюда можно вычислить параметры обмоток в схеме замещения короткого замыкания трансформатора (рис. 8.3):

Напряжение короткого замыкания uk% является важным пара-

метром трансформатора, на основании которого определяется изменение напряжения вторичной обмотки нагруженного трансформатора.

Чем выше номинальные напряжения обмоток трансформатора, тем больше uk%, так как с увеличением толщины изоляции проводов возрастают потокосцепления рассеяния, а следовательно, и индуктивные сопротивления рассеяния обмоток X1 и X2.

Работа трансформатора в режиме нагрузки

В режиме нагрузки трансформатора (рис. 8.7) получают нагрузочные характеристики (рис. 8.4) – зависимости напряжения вторичной обмотки U2, коэффициента мощности cosφ1 и КПД трансформатора η от тока нагрузки I2 при cosφ2 = const и U1 = const.

Зависимость U2(I2) является внешней характеристикой трансформатора. Согласно выражению (8.8), изменение тока нагрузки трансформатора I2 приводит к изменению напряжения U2 на зажимах его вторичной обмотки.

72

КПД трансформатора η в номинальном режиме обычно составляет от 80 до 95% и представляет собой отношение полезной мощности к мощности, потребляемой им из сети, а также может определяться через мощность нагрузки с учетом магнитных и электрических потерь.

Электрические потери РЭ являются переменными, так как их величина зависит от величин токов в обмотках или от коэффициента нагрузки трансформатора β. При неизменном первичном напряжении (U1 = const) магнитные потери PМ постоянны, т. е. не зависят от нагрузки трансформатора. Максимально возможный КПД трансформатора достигается при чисто активной нагрузке cosφ2 = 1.

U2, η, cosφ1

U2(I2)

η(I2)

cosφ1(I2)

I2Н I2

Рис. 8.4. Нагрузочные характеристики трансформатора

Вопросы для допуска к работе

1.Для чего применяется трансформатор?

2.Каково устройство трансформатора?

3.Какие основные рабочие параметры имеет трансформатор?

4.Какие параметры и характеристики трансформатора определяются экспериментально?

73

Методика проведения работы

Исследуемый однофазный трансформатор ТПП 280-220-50К имеет следующие рабочие параметры:

частота питающего напряжения 50 Гц;

номинальное напряжение на первичной обмотке U1Н = 220 В;

номинальное напряжение на вторичной обмотке U2Н = 21 В;

номинальный ток первичной обмотки I1Н = 0,42 А;

номинальный ток вторичной обмотки I2Н = 4,2 А;

номинальная активная мощность PН = 72 Вт.

Впроцессе эксперимента необходимо измерить электрические величины первичной и вторичной обмоток трансформатора при следующих режимах работы:

1) холостой ход – разомкнутая вторичная обмотка;

2) короткое замыкание– вторичная обмотка замкнута накоротко; 3) режим нагрузки – к вторичной обмотке подключается при-

ёмник электрической энергии.

Вкачестве приёмника используется лабораторный реостат, представляющий собой регулируемое активное сопротивление с коэффициентом мощности cosφ2 = 1.

Для регулирования напряжения на первичной обмотке трансформатора U1 используется лабораторный автотрансформатор ЛАТР.

Во время эксперимента все напряжения измеряются по очереди одним вольтметром, переключая его пределы измерения. В работе используются следующие измерительные приборы:

вольтметр стрелочный с пределами измерения 150 В и 300 В;

амперметры стрелочные с пределами измерения 0,5 – 5 А;

ваттметр стрелочный спределами измерения 100 Вт и 150 Вт.

Порядок выполнения работы

Экспериментальная часть

1.Ознакомиться с приборами и оборудованием стенда, используемым при выполнении работы, занести в отчет по лабораторной работе рабочие параметры исследуемого трансформатора.

2.Убедиться в отсутствии напряжения на стенде, проверив главный выключатель и защитные автоматы-выключатели.

74