![]() Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Исследование однофазного трансформатора
Цель работы: 1. Изучить устройство, принцип работы трансформатора. 2. Определить коэффициент трансформации и напряжение короткого замыкания трансформатора. 3. Построить внешние характеристики трансформатора при различных нагрузках (активной, активно-индуктивной, емкостной). 4. Определить параметры схемы замещения трансформатора. Основные теоретические положения Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством магнитного потока электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при неизменной частоте. Электромагнитная схема трансформатора (а) и условные графические обозначения трансформатора (б, в) изображены на рис.1. На замкнутом магнитопроводе, набранном из листов электротехнической стали, расположены две обмотки. Первичная обмотка с числом витков W 1подключается к источнику электрической энергии с напряжением U 1. Вторичная обмотка с числом витков W 2 подключается к нагрузке. Под действием подведенного переменного напряжения U 1 в первичной обмотке возникает ток i 1 и появляется изменяющийся магнитный поток Ф. Этот поток индуцирует ЭДС e 1 и e 2 в обмотках трансформатора: e 1 = - W 1 ЭДС e 1 уравновешивает основную часть напряжения источника U 1, ЭДС e 2 создает напряжение U 2 на выходных зажимах трансформатора. При замыкании вторичной цепи ток вторичной обмотки i 2создает собственный магнитный поток. Намагничивающие силы токов первичной и вторичной обмоток определяют результирующий рабочий магнитный поток, сцепленный с витками первичной и вторичной обмоток. Небольшая часть магнитного потока сцеплена только с витками первичной обмотки. Эту часть потока называют потоком рассеяния первичной обмотки и обозначают Фs 1. Аналогично образуется магнитный поток рассеяния вторичной обмотки Фs 2. Забиваем Сайты В ТОП КУВАЛДОЙ - Уникальные возможности от SeoHammer
Каждая ссылка анализируется по трем пакетам оценки: SEO, Трафик и SMM.
SeoHammer делает продвижение сайта прозрачным и простым занятием.
Ссылки, вечные ссылки, статьи, упоминания, пресс-релизы - используйте по максимуму потенциал SeoHammer для продвижения вашего сайта.
Что умеет делать SeoHammer
— Продвижение в один клик, интеллектуальный подбор запросов, покупка самых лучших ссылок с высокой степенью качества у лучших бирж ссылок. — Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта. — Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы). — SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание. SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Зарегистрироваться и Начать продвижение
![]() а б в Рис.1 Рис.2 Магнитные потоки рассеяния наводят в соответствующих обмотках переменные ЭДС еs 1 и еs 2. ЭДС рассеяния можно заменить падением напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния:
При изучении эксплуатационных свойств трансформатора следует учитывать активные сопротивления обмоток трансформатора R 1 и R 2. Тогда уравне- ния электрического состояния обмоток трансформатора примут вид - ЭДС, возбуждаемые рабочим потоком Ф;
Так как величина U 1 » Е 1 = wW 1 Ф = 4, 44 f W 1 Фm, (1)
где f – частота напряжения сети; Фm - амплитудное значение магнитного потока в трансформаторе. Из выражения (1) видим, что при постоянной величине U 1 магнитный поток Ф почти не изменяется, а значит незначительно меняется суммарная магнитодвижущая сила первичной и вторичной обмоток:
или, обозначив
где Для построения схемы замещения реальный трансформатор заменяют приведенным. У приведенного трансформатора число витков первичной обмотки равно числу витков вторичной: W 1 = W 2 ¢. При замене реального трансформатора приведенным параметры первичной обмотки остаются неизменными, а параметры вторичной - приводятся к первичной. Параметры вторичной цепи приведенного трансформатора обозначаются так же, как и у реального, лишь снабжаются штрихом. Итак, уравнения приведенного трансформатора примут вид
Данным уравнениям соответствует Т-образная схема замещения трансформатора (рис.2). Так как I 1 x составляет единицы процентов от I 1 ном , то Т-образную схему можно заменить на Г-образную (рис.3) или упрощенную (рис.4), где Rк = R 1 + R 2 ¢; Xк = Xs 1 + X¢ s 2; Rx = R 0 + R 1; Xx = X 0 + Xs 1. Рис.3 Рис.4 Параметры схем замещения определяются по данным опыта холостого хода (U 1 н , I 1 x , Px) и опыта короткого замыкания (Uк, I 1 н , Pк): Zx = Xx = Для определения параметров Т-образной схемы замещения упрощенно принимают: R 1 » R¢ 2 = Коэффициентом трансформации называется соотношение ЭДС e 1 и e 2
Для трансформатора, работающего в режиме холостого хода, с достаточной для практики точностью можно считать, что Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
Попробуйте сервис онлайн-записи VisitTime на основе вашего собственного Telegram-бота:— Разгрузит мастера, специалиста или компанию; — Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой; — Разошлет оповещения о новых услугах или акциях; — Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет; — Позволит записываться на групповые и персональные посещения; — Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам; — Включает в себя сервис чаевых. Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Зарегистрироваться в сервисе К» Процентное изменение вторичного напряжения DU2 % при переменной нагрузке определяется так: DU 2 % = где U 2 x и U 2 - соответственно вторичные напряжения при холостом ходе и заданной нагрузке. У трансформаторов средней и большой мощности U 2 x и U 2 мало отличаются друг от друга, использование формулы (3) приводит к значительным погрешностям, поэтому процентное изменение вторичного напряжения рассчитывается по формуле DU 2 % = b (Uкаcos j 2 + Uкр sin j 2), (4) где b = Uка и Uкр - соответственно активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания. Uк % = где Uк - напряжение в опыте короткого замыкания при номинальном токе в первичной обмотке. Uка = Uк % cos jк = Uк % Характеристики трансформаторов изображены на рис.5 и 6. Рис.5 Рис.6 Внешние характеристики (рис.5) можно объяснить с применением формулы (4). Увеличение напряжения при емкостной нагрузке кроме формулы (4) можно объяснить с помощью упрощенной схемы замещения трансформатора (рис.7). В последовательном контуре при увеличении емкости напряжение на конденсаторе изменяется по кривой (рис.8). Рис.7 Рис.8 Напряжение на конденсаторе равно напряжению U 2 ¢. Из рис.8 видно, что с увеличением емкости, а значит, с увеличением тока I 2 = U 2 / Xc = U 2 wC напряжение на зажимах трансформатора увеличивается. Коэффициент мощности cos j 1 трансформатора определяют по формуле cos j 1 = Коэффициент полезного действия трансформатора может быть определен экспериментальным путем: h = Прямой метод определения КПД допустим для трансформаторов малой мощности. КПД трансформаторов средней и большой мощности определяют косвенным путем, используя данные опытов холостого хода и короткого замыкания по формуле h = где b = cos j 2 - коэффициент мощности приемников; Px и Pк - активные мощности соответственно при опыте холостого хода и короткого замыкания. Описание лабораторной установки
Экспериментальное исследование однофазного трансформатора выполняется на установке (рис.9), где со стороны первичной обмотки АX трансформатора ТР предусмотрены приборы для измерения подводимого напряжения U 1, тока I 1 и активной мощности P 1. Со стороны вторичной обмотки ах соответствующими приборами измеряют вторичное напряжение U 2 и ток нагрузки I 2, создаваемый при активной нагрузке – резисторами R 1, R 2, R 3; при активно-индуктивной – дросселями с параметрами Rк, L; при емкостной нагрузке – конденсаторами С 1, С 2, С 3. Для проведения опыта короткого замыкания предусмотрены клеммы К 1, К 2. Параметры трансформатора: U 1 н = 220 В; U 2 н = 100 В; S 1 н = S 2 н = 100 ВА. Активное сопротивление дросселя: Rк = 10 Ом. Питание установки осуществляется от сети переменного напряжения через двухполюсный выключатель В и регулирующий автотрансформатор ЛАТР.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с приборами, аппаратами и оборудованием экспериментальной установки и записать их технические характеристики. 2. Исследовать трансформатор в режиме холостого хода и нагруженном режиме. Для этого необходимо следующее: - выключатель “ B ” должен находиться в положении “Выкл.”; - поворотом влево ручки регулируемого автотрансформатора ЛАТР “Рег. U 1” установить в нулевое положение; - клеммы К 1и К 2 – разомкнуты; - все тумблеры вторичной обмотки трансформатора В 1… В 9 – в положении “Выкл.”. После проверки правильности подготовки к проведению опыта включить выключатель В, ручкой регулирующего автотрансформатора “Рег. U 1” установить номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора и записать показания всех приборов в табл. 1 для режима холостого хода. Нагрузить трансформатор, включая тумблеры В 1, В 2, В 3. После каждого включения занести показания приборов в табл. 1 для активной нагрузки; выключить тумблеры В 1, В 2, В 3.
Рис.9 Нагрузить трансформатор на активно-индуктивную нагрузку, включая тумблеры В 4, В 5, В 6, и после каждого включения записать показания приборов в табл. 1 для активно-индуктивной нагрузки; отключить активно-индуктивную нагрузку, установив тумблеры В 4 , В 5, В 6 в положение “Выкл.”. Аналогичные измерения произвести при емкостной нагрузке, данные занести в табл. 1. Таблица 1
Разомкнуть все тумблеры вторичной цепи трансформатора. Поворотом влево установить ручку регулирующего автотрансформатора в нулевое положение. Выключить однополюсный выключатель В. 3. Опыт короткого замыкания. Перед опытом необходимо проверить, чтобы ручка регулирующего автотрансформатора находилась в нулевом положении. Замкнуть накоротко вторичную обмотку трансформатора (клеммы К 1 и К 2 замкнуть проводником). Включить однополюсный выключатель В. Плавно увеличивая напряжение первичной обмотки трансформатора, установить номинальный ток первичной обмотки, показания приборов занести в табл. 2. Поворотом влево установить ручку регулирующего автотрансформатора в нулевое положение; установить выключатель В в положение “Выкл.”, убрать закоротку между клеммами К 1 и К 2. Данные эксперимента показать преподавателю. 4. Определить коэффициент трансформации К. 5. По данным таблицы рассчитать cos j 1, cos j 2, P 2, h, DU, b. 6. Построить в общей системе координат характеристики трансформатора при активной нагрузке в функции вторичного тока: I 1 = f (I 2), cos j 1 = f (I 2), h (I 2) при U 1 = U 1 н = const. Характерный вид зависимостей приведен на рис.6. 7. В одной системе координат построить внешние характеристики трансформатора U 2 = f (I 2) или U 2 = f (b) при различных нагрузках (рис.5). 8. Рассчитать параметры Г-образной схемы замещения трансформатора и заполнить табл. 3. Таблица 2
Таблица 3
9. Начертить Т-образную схему замещения трансформатора. Пояснить, почему экспериментально нельзя определить все параметры Т-образной схемы замещения трансформатора. 10. Сделать вывод по результатам выполненной работы. Контрольные вопросы 1. Как устроен трансформатор? 2. От чего зависят ЭДС обмоток трансформатора и каково их назначение? 3. В каких случаях трансформатор называют повышающим и в каком - понижающим? 4. Что называют коэффициентом трансформации? 5. Какие вы знаете номинальные параметры трансформатора и что они определяют? 6. Как определить номинальные токи обмоток трансформатора, если известна номинальная мощность трансформатора? 7. Что называют внешней характеристикой трансформатора и как ее получить? 8. Как найти процентное изменение вторичного напряжения трансформатора для заданной нагрузки? 9. Какие потери энергии имеются в трансформаторе, от чего они зависят и как определяются? 10. Для чего магнитопровод трансформатора набирается из листов электротехнической стали и какой толщины эти листы? 11. Какие вы знаете схемы замещения трансформатора и как определяются их параметры? 12. Как проводится опыт холостого хода? Какие параметры этого опыта указываются в паспорте трансформатора? 13. Как проводится опыт короткого замыкания трансформатора? Какие параметры этого опыта указываются в паспорте трансформатора? 14. Где на практике учитывается величина напряжения короткого замыкания? 15. Чем конструктивно отличаются автотрансформаторы от трансформаторов обычной конструкции? Список литературы 1. Электротехника / Под ред. В. Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1985. – С. 237-260. 2. Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – С. 166-198.
Корректор М.И. Прокушкина Изд-во ИжГТУ, Лицензия РФ ЛР № 020885 от 24.05.99. Подписано в печать 21.05.2001. Бумага офсетная. Формат 60х84/16 Печать офсетная. Усл. Печ. Л. 3, 64. Уч.-изд. Л. 4, 07. Тираж 50 экз. Заказ № 30
Тип. Издательства ИжГТУ. Лицензия РФ Пд № 00525 от 28.04.2000. 426069, Ижевск, Студенческая, 7
|