Практическая работа№7 «Расчет основных характеристик силовых трансформаторов» С-21
учебно-методический материал

Практическая работа №7

Тема: «Расчет основных характеристик силовых трансформаторов».

Цель: рассчитать основные параметры однофазного трансформатора.  

Оборудование: методические указания, учебник [2], микрокалькулятор, линейка.  

Краткие теоретические сведения

Трансформатором называют статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Работа трансформатора основана на явлении взаимоиндукции. Простейший трансформатор состоит из стального сердечника (магнитопровода) и двух расположенных на нем обмоток (рисунок 8.1 а).

Рисунок 1 – Принципиальная схема включения однофазного трансформатора с потребителем а), изображение трансформатора на схеме б)

Одна обмотка подсоединяется к источнику переменного тока и называется первичной. К другой обмотке, называемой вторичной, подключают потребители.

При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике образуется переменный магнитный поток. Этот поток пересекает витки вторичной обмотки и наводит в них переменную ЭДС взаимоиндукции. Если вторичная обмотка замкнута напотребитель, то по цепи потребителя начинает проходить переменный ток.

Если во вторичной обмотке число витков больше чем впервичной, то напряжение вторичной обмотки превышает напряжение первичной обмотки и трансформатор будет повышающий. Если в первичной обмотке число витков больше чем вовторичной, то напряжение вторичной обмотки меньше напряжения первичной обмотки и трансформатор будет понижающий.

Основные параметры трансформатора

1. Номинальная мощность –это полная мощность, которую трансформатор может непрерывно отдавать н течение своего срока службы при номинальном напряжении и номинальных температурных условиях

2. Номинальное первичное напряжение – напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка.

3. Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме холостого хода трансформатора при номинальном первичном напряжении.

4 .Коэффициент трансформации

где ω- число витков первичной и вторичной обмоток;

Е – действующее значение ЭДС электромагнитной индукции в обмотках трансформатора.

5. Номинальный первичный и вторичный   токи в обмотках трансформатора при номинальной мощности и номинальных напряжениях обмоток

6. Коэффициент нагрузки трансформатора. Трансформатор чаще всего работает с нагрузкой, меньше номинальной, поэтому

где S2- фактическая полная мощность нагрузки,

7. Токи в обмотках трансформатора при фактической нагрузке S2

8. Общая мощность потерь энергии в трансформаторе:

 - при номинальной нагрузке

- при фактической нагрузке

где  - мощность потерь в стали сердечника;

- мощность потерь в обмотках трансформатора при фактической нагрузке;

 - мощность потерь в обмотках при номинальной нагрузке.

Если известно сопротивление меди первичной (R1) и вторичной (R2) обмоток трансформатора, то при любой нагрузке можно определить мощность потерь в обмотках

9. Коэффициент мощности нагрузки

где-активная, реактивная и полная мощность нагрузки, питаемой от вторичной обмотки трансформатора.

10. Коэффициент полезного действия трансформатора

- при номинальной нагрузке

- при фактической нагрузке

Порядок выполнения расчета

1. Выписать исходные данные согласно варианту (таблица 1) и вычертить схему цепи (рисунок 1 а).

2. Ознакомиться с параметрами однофазного трансформатора.

3. Выполнить расчет неизвестных параметров, отмеченных в таблице 1 прочерками.

4. В заключении кратко описать принцип действия и виды трансформаторов.

Пример расчета

Дано:

-номинальная мощность =100 ВА;

 -номинальное первичное напряжение=220 В;

-номинальное вторичное напряжение=22 В;

-активная мощность нагрузки=48 Вт

-реактивная мощность нагрузки=36 вар;

-мощность потерь в стали сердечникаРст=7,3 Вт;

 -мощность потерь в обмотках при номинальнойнагрузкеРмн=5,66 Вт.

Определить:

-коэффициент трансформации трансформатора;

-полную мощность нагрузки;

-коэффициент мощности нагрузки;

-коэффициент нагрузки трансформатора;

-КПД трансформатора при номинальной нагрузке;

-номинальные токи в обмотках трансформатора;

-токи в обмотках трансформатора при фактической нагрузке;

-потери мощности в трансформаторе при фактической нагрузке;

-КПД трансформатора при фактической нагрузке.

Порядок расчета

1. Коэффициент трансформации трансформатора

Таблица 1 – Исходные данные для расчета

2. Полная мощность нагрузки, питающейся энергией от вторичной обмотки трансформатора

3. Коэффициент мощности нагрузки

4. Коэффициент нагрузки трансформатора

5. КПД трансформатора при номинальной нагрузке

6. Номинальные токи в обмотках трансформатора

7. Токи в обмотках трансформатора при фактической нагрузке

8. Потери мощности в трансформаторе при фактической нагрузке

9. КПД трансформатора при фактической нагрузке

Содержание отчета  

1. Тема и цель занятия

2. Задание

3. Исходные данные

4.Схема включения трансформатора

5. Расчетная часть

6. Вывод  

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип работы однофазного трансформатора  

2. Почему трансформатор работает только на переменном токе?

3. Как практически определить коэффициент трансформации?