Методические указания к лабораторным работам по курсу «Электротехника и электроника» для студентов факультета (стр. 5 из 9)
Схема лабораторной установки
Лабораторная установка, предназначенная для испытания однофазного силового трансформатора, состоит из источника питания, однофазного трансформатора с воздушным охлаждением, контрольно-измерительных приборов, коммутационно-защитных аппаратов и потребителей энергии. Номинальные данные исследуемого в лабораторной работе трансформатора: Sн = 60 ВА; U1н = 220 В; U2н = 12 В; I1н = 0,425 A; I2н= 5 А.
На рис. I приведены электрические схемы лабораторной установки для проведения опыта холостого хода (рис. 1, а), опыта короткого замыкания (рис. 1, б) и исследования работы трансформатора при нагрузке (рис. 1, в). Питание установки осуществляется от сети переменного тока. Входное напряжение регулируется автотрансформатором.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с электрической схемой, приборами, аппаратами и другим оборудованием экспериментальной установки, которое используется для испытания трансформаторов, и записать их технические характеристики и данные в отчет.
2. Собрать электрическую схему экспериментальной установки (рис. 1, а) для проведения опыта холостого хода и предъявить для проверки инженеру. При проведении опыта холостого хода использовать приборы: амперметр PA1 на 500 мА, вольтметр PV1 на 250 В, ваттметр PW на 300 В; 0,5 А, вольтметр РV2 на 30 В.
При выполнении опыта первичная обмотка трансформатора включается на клеммы 220 В (нижние клеммы), а вторичная – на 12 В (крайние клеммы).
3. После проверки правильности соединений и получения разрешения на проведение опыта включить стенд, установить с помощью ЛАТР номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора при опыте холостого хода замкнута на вольтметр. Ток во вторичной обмотке трансформатора I2 = 0. Данные наблюдения опыта холостого хода (U10, I10, P10, U20) записать в табл. 1.
Рис. 1. Электрическая схема испытания трансформатора:
а – опыт холостого хода; б – опыт короткого замыкания; в – при нагрузке
PW – ваттметр; PA1, РА2, РV1, PV2 – амперметры и вольтметры в первичной
и вторичной цепях; S – выключатель нагрузки; (0–250 В) – выход ЛАТРа;
R – активная нагрузка
Таблица 1
| Измеряемые величины | Вычисляемые величины | ||||||
U  , B | I , А | P , Вт | U  , B | K12 | сos j | I  , % | Pст, Вт |
4. На основании опытных данных вычислить коэффициент трансформации К12 =
, процентное значение тока холостого хода I = 
100, коэффициент мощности соs j = 
.5. Записать потери в стали Pст, приняв их равными активной мощности, потребляемой трансформатором в опыте холостого хода (т. е. приравняв их к показаниям ваттметра).
6. Собрать электрическую схему экспериментальной установки (рис. 1, б) для проведения опыта короткого замыкания и предъявить для проверки инженеру.
Ручка регулирующего автотрансформатора до включения схемы должна быть установлена в нулевое положение, (т. е. в крайнее левое) во избежание повреждения трансформатора!
При проведении опыта короткого замыкания используются приборы: амперметр PA1 на 500 мА, вольтметр PV1 на 150 В, ваттметр PW на 75 В; 0,5 А, амперметр PA2 на 5 А.
После проверки правильности соединений и получения разрешения на проведение опыта включить стенд и, регулируя ЛАТР, установить номинальный ток во вторичной обмотке трансформатора I2н = 5 А, при этом напряжение на вторичной обмотке U2 будет равно нулю. Данные наблюдений опыта короткого замыкания записать в табл. 2.
Таблица 2
| Измеряемые величины | Вычисляемые величины | |||||||
| U1к.з, В | I1к.з, А | P1к.з, Вт | I2к.з, А | U  , % | Rk, Ом | Zk, Ом | Xk, Ом | Pм, Вт |
7. На основании опытных данных вычислить процентное значение первичного напряжения
U = 
100,
где U1к.з – напряжение, подводимое к первичной обмотке при коротком замыкании трансформатора; U1н – номинальное первичное напряжение трансформатора.
8. Записать потери в меди Рм, приняв их равными активной мощ-ности потребляемой трансформатором в опыте короткого замыкания (т. е. приравняв их к показаниям ваттметра).
9. Определить параметры трансформатора:
– активное сопротивление обмоток
Rk = 
; R1 »
;– полное сопротивление обмоток
Zk = 
;
– реактивное сопротивление обмоток
Xk= 
;
X1 » 
= 
; X2= 
.
10. Собрать электрическую схему экспериментальной установки (рис. 1, в) для исследования работы трансформатора при нагрузке и предъявить инженеру. При исследовании трансформатора использовать следующие приборы: амперметр PA1 на 500 мА. амперметр РА2 на 5 А, вольтметр PV1 на 250 В, вольтметр PV2 на 30 В, ваттметр РW2 на 300 В; 0,5 А, реостат R1 на 15 Ом; 5 А.
После проверки правильности соединений и получения разрешения на проведение опытов установить с помощью ЛАТРа на зажимах обмотки трансформатора номинальное напряжение U1H и поддерживать его постоянным при изменении нагрузки. Нагрузку изменять с помощью реостата от 0 до I2H (снять 5–6 точек). Данные наблюдений записать в табл. 3.
Таблица 3
| № опыта | Измеряемые величины | Вычисляемые величины | ||||||
| U1, B | I1, А | P1, Вт | U2, В | I2, А | P2, Вт | cos j1 | hоп | |
| 1 | 220 | 0 | ||||||
| 2 | 220 | 1,5 | ||||||
| 3 | 220 | 2 | ||||||
| 4 | 220 | 3 | ||||||
| 5 | 220 | 4 | ||||||
| 6 | 220 | 5 | ||||||
11. На основании данных вычислить для каждого опыта:
– коэффициент мощности
cos j1 = 
;
– полезную мощность
P2 = U2I2 cos j2;
где cos j2 = 1, так как нагрузка трансформатора – активная;
– опытное значение КПД
h оп =
.12. Предъявить данные опытов для проверки преподавателю и с его разрешения схему разобрать. Рабочее место привести в исходное состояние и предъявить инженеру.
Содержание отчета
В отчете должны быть приведены:
1. Номинальные данные трансформатора и электроизмерительных приборов.
2. Электрическая схема лабораторной установки для всех опытов.
3. Таблицы с измеренными и вычисленными величинами.
4. Рабочие характеристики трансформатора U2; hоп; cos j1; I1; P1 в функции полезной мощности P2.
5. Использованные формулы.