Название: «Определение электрических параметров однофазных трансформаторов».

Цель работы: Получить практические навыки расчета электрических параметров однофазного трансформатора.

Задачи:

-образовательная:по окончании практической работы обучающиеся должны:

уметь:рассчитывать электрические параметры однофазных трансформаторов (ОК3), организовывать собственную деятельность исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем (ОК2).

знать:устройство и принцип действия однофазного трансформатора.

- развивающая: - развивать у студентов профессиональный интерес (ОК1), развивать умения применять имеющиеся знания на практике (ОК3).

- воспитательная: способствовать формированию и развитию ответственности, трудолюбия, дисциплинированности, добросовестности (ОК2).

Количество часов на выполнение- 2 часа.

Оснащение: технические характеристики однофазных трансформаторов, инструктивные карты; методические рекомендации, счетно-вычислительная техника.

Задание

Однофазный трансформатор работает как понижающий. Пользуясь его техническими данными, приведенными в приложении 1, необходимо рассчитать:

Коэффициент трансформации.

Номинальные токи первичной вторичной обмоток.

3. Напряжение на вторичной обмотке U₂ при активно-индуктивной нагрузке, к.п.д. трансформатора.

Варианты заданий(задание выбирается по последней цифре варианта)

Таблица 1

Выписать для своего варианта технические характеристики трансформатора из приложения 1, и занести их в таблицу

Приложение 1. Технические характеристики трансформаторов.

Технические характеристики трансформаторов ОМ(Г)

2. Предварительная подготовка

При подготовке к практической работе студент должен изучить теоретический материал по теме занятия, освоить основные понятия и формулы расчета показателей.

Трансформатор – статический аппарат, в котором электромагнитным путем производится преобразование энергии переменного тока по напряжению. Основные части силового трансформатора промышленной частоты – это стальной замкнутый сердечник и обмотки, находящиеся на стержнях сердечника: первичная, в которую направляется энергия, и вторичная, с которой энергия поступает в нагрузку.

В результате повышения напряжения электроэнергии с помощью трансформатора осуществляется возможность передачи ее на большие расстояния с относительно малыми потерями и получение необходимых напряжений для любого электротехнического оборудования.

Обычно энергия переменного тока по пути от генератора несколько раз преобразуется в трансформаторах, поэтому чрезвычайную важность приобретает вопрос максимального сокращения потерь в нем и обеспечения высокого коэффициента полезного действия при различных режимах работы.

Степень преобразования напряжения трансформатором характеризуется коэффициентом трансформации, который выражает отношение электродвижущих сил обмоток высокого и низкого напряжений, то есть отношение напряжений при холостом ходе.

3. Типовой пример расчета однофазного трансформатора

Коэффициентом трансформации называется отношение высшего напряжения к низшему в режиме холостого хода независимо от того, является ли трансформатор повышающим или понижающим:

Номинальные токи первичной и вторичной обмоток определяются из формулы номинальной мощности трансформатора:

Активно-индуктивная нагрузка трансформатора приводит к снижению напряжения на его вторичной обмотке U₂, которое можно найти из формулы процентного изменения напряжения:

где: ΔU – процентное изменение напряжения (в трансформаторах ΔU не превышает 1÷6%);

β - коэффициент нагрузки;
U_a и U_р – активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, выраженные в процентах.

Следовательно,

К.п.д. трансформатора

где: Р₀ – мощность потерь при холостом ходе, равная сумме потерь в стали на гистерезис и вихревые токи;
Р_к – мощность потерь в обмотках при коротком замыкании (при нагрузке, отличной от номинальной, мощность потерь в обмотках P_β = β² P_к.

В современных трансформаторах, особенно мощных, при номинальной нагрузке ρ равно 98 – 99%.

4. Контрольные вопросы

1. Изобразите (схематически) однофазный трансформатор и объясните принцип его работы.

2. Выведите выражения для действующих ЭДС, наводимых в первичной и вторичной обмотках трансформатора основным магнитным потоком.

3. В чем состоит режим холостого хода трансформатора? Начертите векторную диаграмму режима холостого хода.

4. Что называют коэффициентом трансформации трансформатора?

5. Почему на сердечнике трансформатора обмотки высшего и низшего напряжений размещают на общем стержне?

6. Напишите уравнение МДС трансформатора.

7. Напишите уравнения напряжений (уравнения электрического состояния) для первичной и вторичной обмоток и объясните смысл каждого из членов этих уравнений.

8. Что называют приведенными величинами вторичной обмотки?

9. Начертите схему замещения трансформатора.

10. Начертите векторные диаграммы трансформатора для случаев нагрузки его чисто активным и активно-индуктивным сопротивлениями.

11. Начертите схему опыта холостого хода трансформатора и объясните, какие величины определяются в этом опыте.

12. Почему в опыте холостого хода мощность потерь в меди настолько мала, что ей можно пренебречь?

13. Начертите схему опыта короткого замыкания трансформатора и объясните, какие величины определяются в этом опыте.

14. Почему в опыте короткого замыкания мощность потерь в стали настолько мала, что ею можно пренебречь?

15. Сформулируйте определение напряжения короткого замыкания; назовите его примерное значение.

16. Напишите общее выражение для КПД трансформатора с учетом относительного значения вторичного тока (с учетом коэффициента нагрузки).

17. Изобразите условно-логическую схему и объясните по ней принцип работы трансформатора.

Критерии оценок