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 |
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 |
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 |
0,0 |
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.
