Исследование трехфазного двухобмоточного трансформатора
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
|
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
|
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
|
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
|
0,0
|
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
|
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.