Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Лабораторная работа 7. Изучение однофазного трансформатора

Читайте также:
  1. I. Назначение и принцип работы зубофрезерных станков, работающих червячной фрезой
  2. I. Подготовительная работа.
  3. I. Подготовительная работа.
  4. I. Подготовительная работа.
  5. I. Практическая работа
  6. II. Как работает модем.
  7. III блок. Работа КПЛ в составе Интергруппы.

Цель работы:

Изучение устройства и принципа действия однофазного трансформатора, изучение методов его испытания.

Приборы:

1. Трансформатор.

2. Амперметр с пределами измерений 0,5 ± 1,0 А, 1,0 ± 2,0 А, 5 ± 10 А.

3. Вольтметр с пределами измерений 7,5 ± 60 В, 75 ± 300 В.

4. Ваттметры.

5. Соединительный провод.

I. Теоретическая часть.

Трансформатором называется электромагнитный аппарат, в котором ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения той же частоты. Процесс подобного преобразования энергии называется трансформацией. Всякий трансформатор является прибором обратимым: может одновременно служить как для повышения, так и для понижения напряжения.

Рис. 1. Принципиальная схема трансформатора

 

Обмотка, соединенная с источником энергии называется первичной, остальные обмотки, отдающие энергию во вторичную, внешнюю цепь, называются вторичными.

Для испытания однофазного трансформатора применяется опыт холостого хода и опыт короткого замыкания.

 

Опыт холостого хода:

Холостым ходом работы трансформатора называется такой режим работы, когда к первичной обмотке подведено напряжение, а вторичная обмотка разомкнута. Ток, который идет в это время в первичной обмотке, называется током холостого хода трансформатора и обозначается I0. Этот ток создает переменный магнитный поток Φ в сердечнике трансформатора. Для мгновенного значения э. д. с. обмотки можно записать

,

где W1 и W2 – число витков первичной и вторичной обмотки.

Если приложенное к первичной обмотке напряжение синусоидально, то магнитный поток Φ изменяется по такому же закону

,

где Φm – амплитуда магнитного потока.

Подставляя это выражение в предыдущую формулу и проведя дифференцирование, получим

Действующие значение э. д. с. первичной обмотки равно

,

а во вторичной обмотке

,

где f – частота переменного тока.

Разделив одно уравнение на второе, получим коэффициент трансформации трансформатора

Если считать, что и , то

Мощность холостого хода трансформатора расходуется на потери в стали сердечника (состоящие из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи) и потери в меди.

Так как и при холостом ходе потери в меди очень малы по сравнению с мощностью холостого хода Рхх, то ими можно пренебречь и считать, что мощность холостого хода тратится на потери в стали

Следовательно, опыт холостого хода трансформатора дает возможность определить коэффициент трансформации и потери в стали сердечника трансформатора. Коэффициент мощности при холостом ходе трансформатора равен:

 

Опыт короткого замыкания:

Опыт короткого замыкания проводится при закороченной обмотке трансформатора. К первичной обмотке подводят такое небольшое напряжение, при котором токи в обмотках равны номинальным. Это пониженное напряжение U1k называется напряжением короткого замыкания. U1k выражают обычно в процентах от номинального напряжения U

Потери в опыте короткого замыкания определяются только нагревом обмоток, так как напряжение на первичной обмотке и магнитный поток в сердечнике очень малы.

Параметры схемы могут быть определены по формулам:

Zk, rk, Xk - полное, активное и индуктивное сопротивление короткого замыкания.

Коэффициент мощности при опыте короткого замыкания равен

или

Внешняя характеристика трансформатора.

При изменении нагрузки трансформатора изменяется напряжение на зажимах вторичной обмотки. Изменением напряжения трансформатора U при заданном коэффициенте мощности называется алгебраическая разность между номинальным вторичным напряжением и напряжением, устанавливающимся на зажимах вторичной обмотки при номинальном вторичном токе I1H, номинальной частоте fH и номинальном вторичном напряжении U1H. Это изменение определяется процентным отношением к номинальному вторичному напряжению.

Изменение вторичного напряжения трансформатора называется активным и индуктивным падением напряжения в первичной и вторичной обмотке трансформатора. Падение напряжения в обмотках современных трансформаторов незначительно (порядка 2-3%).

Изменение напряжения определяется путем снятия так называемой внешней характеристики трансформатора, т. е. зависимости:

при

(обычно при cosφ = 1 или cosφ = 0,8)

 

Коэффициент полезного действия трансформатора.

В трансформаторе существует два вида потерь: потери в стали сердечника вследствие гистерезиса и вихревых токов и потери в меди обмоток вследствие нагревания токами. КПД трансформатора определяется формулой

При постоянстве напряжения питающей сети U1 и частоты f, амплитуда магнитного потока Φm практически не зависит от величины нагрузки. Поэтому потери в стали при нагрузке равны потерям холостого хода

Потери в меди Рм1 можно определить по данным опыта короткого замыкания

,

где - коэффициент нагрузки.

Активная мощность нагрузки

SH – номинальная мощность трансформатора.

Подставляя полученные соотношения в исходную формулу, получим:

 

Задания для самостоятельной работы.

Изучите работу однофазного трансформатора, подготовьте ответы на контрольные вопросы.

 

Решите задачи:

1. Однофазный трансформатор с номинальной мощностью SH = 3кВа при напряжении U1 = 120В имеет при холостом ходе U2 = 25В. Определить k12, I1H, I2H (потерями трансформатора пренебречь).

2. Определить КПД этого трансформатора при токе I1 = 15А, если известно, что нормальные потери в стали Pcm= 60Вт и в меди PM= 45Вт.

3. Почему в режиме длительного холостого хода нагревается сердечник трансформатора, а провода обмотки остаются холодными?

4. Почему в испытательном режиме короткого замыкания обмотки нагреваются, а сталь холодная?

5. Чем отличается испытательный режим короткого замыкания от аварийного короткого замыкания во вторичной обмотке?

6. По данным какого опыта определяются потери в обмотках трансформатора?

7. Как изменяются потери в трансформаторе при замене активной нагрузки, реактивной нагрузки, при сохранении полной мощности?

 

Порядок выполнения работы.

Задание 1

Записать следующие паспортные данные в тетрадь:

Тип прибора.

1. Частота.

2. Номинальная мощность SH(ВА).

3. Номинальное напряжение , .

4. Номинальный ток , .

5. Напряжение короткого замыкания.

6. Коэффициент мощности трансформатора.

 

Задание 2

Собрать схему по рис. 2 для опыта холостого хода трансформатора, измерить I0, P0 при номинальном напряжении U1. Данные занести в таблицу 1. Вычислить k и . Изменяя напряжение от нуля до номинального (таблица 1), снять 8-10 показаний. Определить потери холостого хода. По данным опыта построить график зависимости

*


V2
*
~ 220

Рис. 2

Таблица 1

ИЗМЕРЕНО ВЫЧЕСЛЕНО
U1H, B I1, A P0, Bm U2, B k cosφ
           

Сделать вывод, от чего зависят номинальные потери в стали трансформатора.

 

Задание 3

Собрать схему по рис. 3 для опыта короткого замыкания. Подвести к первичной обмотке такое пониженное напряжение U1k что бы ток I2k=I2H . Измерить I1k,U1k,P1k, данные занести в таблицу 2. Вычислить rk, Zk, Xk, cosφ. Изменяя ток I2k от I2k=0 до I2k=I2H, Определить электрические потери. Построить график зависимости

 

Таблица 2

 

ИЗМЕРЕНО ВЫЧИСЛЕНО
I2k, A U1k, B I2k, A P1k, Bm rk, Oм Zk, Oм Xk, Oм cosφ
               

 

*
*
~ 220
Тр.

Рис. 3

 

Чему равны номинальные потери в меди трансформатора?

 

Задание 4

Собрать схему по рис. 4. Поддерживая неизменным напряжение U1, снять внешнюю характеристику трансформатора для чисто активной нагрузки (cosφ=1). Изменяя реостатом нагрзку от I2=0 до I2=I2H через 1 А, измерить I1, P1, U2, I2, P2 .

Данные занести в таблицу 3. Вычислить КПД трансформатора при разной нагрузке. По данным опыта построить внешнюю характеристику трансформатора U2=f(I2) и график η=f(P2) используя при этом формулы:

(1)

(2)

*


*
*
*
~220
латр
Tp.
W2
А2
V2
V1
W1
А1

Рис. 4

Таблица 3

Измерено Вычислено
U1, B I1, A P1, Bm U2, B I2, A P2, Bm β η
1                
2                
3                
4                
5                
6                
7                
8                

По окончании работы оформить отчет согласно заданиям.

 

Контрольные вопросы:

1. Объяснить назначение, устройство и принцип действия трансформатора.

2. Где устанавливаются повышающие и понижающие трансформаторы?

3. Как отличить по внешнем виду в трансформаторе обмотку высшего и низшего напряжения?

4. Что называется коэффициентом трансформации трансформатора?

5. Что называется опытом холостого хода трансформатора? Какие величины получают на основании этого опыта?

6. Начертить схему замещения и векторную диаграмму трансформатора в режиме холостого хода.

7. Для чего служит схема замещения трансформатора?

 


Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 451 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Теоретические замечания | Задание 1. | Задание 4. | Основные параметры усилителей. | Краткое описание лабораторного стенда. | Задание 1. | ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ | ОДНОТАКТНАЯ ОДНОПОЛУПЕРИОДНАЯ СХЕМА | ДВУХПОЛУПЕРИОДНАЯ ОДНОТАКТНАЯ СХЕМА | ОДНОФАЗНАЯ МОСТОВАЯ СХЕМА |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
ВЫПРЯМИТЕЛИ С УДВОЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ| СХЕМА МУЛЬТИВИБРАТОРА С КОЛЛЕКТОРНО-БАЗОВЫМИ СВЯЗЯМИ.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.021 сек.)