КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Практическое усвоение приемов лабораторного исследования однофазного трансформатора и определение его параметров.
Необходимо:
- проделать опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора;
- исследовать работу трансформатора под нагрузкой;
- определить параметры трансформатора;
- по опытным и расчетным данным построить графики;
- составить отчет о проделанной работе.
2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Трансформатор предназначен для преобразования электрической анергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения той же частоты. Однофазный трансформатор состоит из магнитопровода и двух обмоток, электрически изолированных друг от друга: первичной (вход) и вторичной (выход). Обмотки расположены на общем ферромагнитном сердечнике и связаны между собой общим магнитным потоком Φ(рис.4.1), замыкающимся по магнитопроводу (сердечнику).
В реальном трансформаторе кроме основного потока Φ есть еще так называемые потоки рассеяния Φp1 и Φp2 Они связаны (пересекают витки) с витками обмоток W1 и W2 соответственно и замыкаются частично через магнитопровод (сердечник) и частично через воздух. Эти потоки определяют потери в трансформаторе.
Различают три основных режима работы трансформатора: режим холостого хода, режим короткого замыкания, режим работы трансформатора под нагрузкой.
При режиме холостого хода (XX) к первичной обмотке трансформатора подведено напряжение U1, соответствующее его номинальному значению (U1 = Uном), а вторичная обмотка трансформатора разомкнута, т.е. ток I2= 0. При этом ток в первичной обмотке трансформатора достигает значения I1X =(5...8) %I1ном.
Физика явлений в трансформаторе при холостом ходе следующая.
Синусоидальное напряжение U1, приложенное к первичной обмотке, вызывает появление переменного тока I1Xв этой обмотке. Ток создает намагничивающую силу I1XW1 первичной обмотки, которая создает в магнитопроводе переменный магнитный поток.
Изменяясь по синусоидальному закону, поток Ф, пересекая витки обмоток W1 и W2 , наводит в них ЭДС:
; 
где W1и W2 - соответственно число витков первичной и вторичной обмоток.
Действующие значения ЭДС e1 и e2 соответственно равны
; 
где f -частота питающего напряжения первичной обмотки;
Фm - амплитудное значение потока Ф.
Аналогично потоки рассеяния Φp1 и Φp2, пересекая витки W1 и W2, наводят в них
; 
Отношение
называют коэффициентом трансформации. Коэффициент трансформации при режиме XX можно также вычислить по формуле
Уравнение, описывающее состояние трансформатора при холостом ходе, может быть записано в комплексной форме:
, где:
r1 - активное сопротивление первичной обмотки трансформатора;
X1p - индуктивное сопротивление первичной обмотки трансформатора, определяемое потоком рассеяния Φp1 ;
- комплексное значение ЭДС первичной обмотки;
I1X - ток в первичной обмотке трансформатора при режиме XX.
В режиме холостого хода вся подводимая к первичной обмотке трансформатора мощность расходуется на компенсацию потерь в магнитопроводе (потери в стали), так как при этом режиме ток во вторичной обмотке равен 0, а ток в первичной обмотке составляет лишь 5...8% от I1НОМ .
При работе трансформатора под нагрузкой по вторичной обмотке его протекает ток I2(ключ К1 на рис.4.1 замкнут), а на первичную обмотку, как и при холостом ходе, подано напряжение U1=U1НОМ.
Магнитный поток Φ в этом случае будет создаваться намагничивающими силами обеих обмоток трансформатора.
ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ! Всегда от режима XX до полной нагрузки трансформатора намагничивающая сипа первичной обмотки I1XW1 должна оставаться постоянной (то есть Φ должен оставаться const).
Тогда
При работе трансформатора под нагрузкой уравнения в комплексной форме, описывающие процессы в нем, имеют вид:
;
;
где
r2 - активное сопротивление вторичной обмотки;
Xp2-индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, определяемое потоком рассеяния.
При режиме короткого замыкания (КЗ) выводы (клеммы) вторичной обмотки замкнуты накоротко. Режим короткого замыкания бывает эксплуатационным и опытным. Эксплуатационный режим КЗ может привести к серьезным повреждениям трансформатора за счет больших по величине токов, возникающих в обмотках (при поданном на первичную обмотку U1=U1НОМ).
Опытное КЗ, как и режим XX, проводят для определения параметров трансформатора. Обязательное условие при проведении опыта КЗ - на первичную обмотку трансформатора подают такое пониженное напряжение U1X, при котором ток в первичной и вторичной обмотках достигает своего номинального значения.
Обычно
При режиме короткого замыкания подводимая к первичной обмотке трансформатора мощность расходуется на нагревание проводов первичной и вторичной обмоток (потери в меди), так как потери в магнитопроводе при незначительном U1 напряжении составляют незначительную величину.
Параметры трансформатора (коэффициент трансформации, потери в стали и проводах, сопротивления обмоток и т.д.) определяют по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.
Исследование работы трансформатора в рабочем режиме под нагрузкой позволяет получить данные для построения его внешней характеристики и определения коэффициента его полезного действия.
3. ПРОГРАММА РАБОТЫ
1. Провести опыт холостого хода (ХХ).
2. Провести опыт короткого замыкания (КЗ).
3. Провести испытание трансформатора под нагрузкой.
4. Рассчитать параметры трансформатора.
5. Построить графики зависимостей.
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА (XX)
1. Проконтролировать: ключи К1 и К2 выключены, В1 выключен. Движок ЛАТРа - в крайнем левом положении.
2. Подать напряжение на лабораторный стенд, установив выключатель В1 в положение "Вкл.".
3. Вращая движок ЛАТРа по часовой стрелке, установить напряжение на первичной обмотке трансформатора U1=U1НОМ=220В.
4. Снять по показаниям приборов: I1X (ток в первичной обмотке), Р1Х(мощность в первичной обмотке) и U2 (напряжение на вторичной обмотке).
Показания занести в таблицу 4.1.
5. Привести лабораторную установку в исходное положение (риc.4.2)
ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (КЗ)
1. Проконтролировать: ключи К1, К2, выключатель В1 находятся в положении "Выкл.". Движок ЛАТРа - в крайнем левом положении.
2. Ключи К1 и К2 замкнуть.
3. Подать напряжение на лабораторный стенд, установив В1 в положение "Вкл.".
4. Вращая движок ЛАТРа по часовой стрелке добиться, чтобы прибор А1 показал значение номинального тока первичной обмотки.
5. Снять показания приборов, соответствующих I1K - току в первичной обмотке, U1K- напряжению на первичной обмотке, P1K - мощности в первичной обмотке, I1K - току во вторичной обмотке. Показания приборов записать в табл.4.2.
6. Привести лабораторную установку в исходное положение.
ИСПЫТАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА ПОД НАГРУЗКОЙ
1. Проконтролировать: ключи К1, К2, выключатель В1 находятся в положении "Выкл.". Движок ЛАТРа – в крайнем левом положении.
2. Подать напряжение на лабораторный стенд, установив выключатель В1 в положение "Вкл.".
3. Вращая движок ЛАТРа по часовой стрелке, установить по прибору напряжение на первичной обмотке трансформатора U1НОМ=220В.
4. Снять показания приборов и записать значения I1,I2,P1,U2 в табл.4.3.
5. Замкнуть ключ К1. Уменьшая реостатом сопротивление RН,тем самым. увеличивая ток I2 , для 3...4 значений I2 снять по показаниям приборов значения I1,P1,U1 и записать их в табл. 4.3.
6. Привести установку в исходное положение.
Расчеты в таблицах произвести по формулам:
для XX:
- полное сопротивление первичной обмотки
- активное сопротивление первичной обмотки
Таблица 4.1
| Измерено | Вычислено | |||||||
| U1 | I1Х | P1X | U2X | | r1 | X1 | K | Cos φX |
| B | А | Вт | В | Ом | Ом | Ом | ||
Таблица 4.2
| Измерено | Вычислено | ||||||
| I1K | U1K | P1X | I2K | | rКЗ | XКЗ | Cos φКЗ |
| А | В | Вт | А | Ом | Ом | Ом | |
Таблица 4.3
| Измерено | Вычислено | ||||||
| I1 | I2 | P1 | U2 | P2 | Рпот | Cos φ1 | η |
| А | А | Вт | В | Вт | Вт | ||
- реактивное сопротивление первичной обмотки
- коэффициент трансформации
- коэффициент мощности
для КЗ:
- полное сопротивление трансформатора
- активное сопротивление трансформатора
- индуктивное сопротивление трансформатора
- коэффициент мощности
По данным рабочего режима:
- мощность, потребляемая приемником электрической энергии
( 
) -активная нагрузка;
- коэффициент мощности трансформатора
- коэффициент полезного действия трансформатора
- мощность потерь
По данным таблиц в выбранном масштабе строятся графики зависимостей.
5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
1. Цель работы.
2. Электрическая схема лабораторной установки.
3. Таблицы наблюдаемых и вычисленных величин.
4. Эквивалентная схема замещения трансформатора с указанием значений параметров.
5. График зависимостей U1,η,cosφ,P2,P2=f(I2)
6. Краткие выводы по работе.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое трансформатор? Где применяются трансформаторы?
2. Почему трансформаторы применяются лишь в цепях переменного тока?
3. Объяснить устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
4. Нарисовать эквивалентную схему замещения трансформатора.
5. Что такое коэффициент трансформации?
6. Как проводят опыт XX трансформатора и какие параметры трансформатора определяют при этом?
7. Как определить активные и индуктивные сопротивления обмоток трансформатора?
8. Как проводится опыт КЗ трансформатора и чем он отличается от эксплуатационного КЗ?
9. Какие параметры схемы замещения определяются из опыта КЗ?
10. Как определяется КПД трансформатора?
11. Какие потери энергии существуют в трансформаторе и от чего они зависят?
12. Что такое внешняя характеристика трансформатора?
13. Как зависит внешняя характеристика от характера нагрузки трансформатора ?
Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 374; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |