Исследование двухобмоточного однофазного трансформатора

Исследование двухобмоточного однофазного трансформатора

Исследование двухобмоточного однофазного трансформатора

Исследование однофазного двухобмоточного трансформатора

Экспериментальное определение параметров схемы замещения однофазного трансформатора, экспериментальное построение внешней характеристики и определение коэффициента полезного действия. Сравнение опытных результатов с расчетным. Режим холостого хода.

РубрикаФизика и энергетика
Видпрактическая работа
Языкрусский
Дата добавления27.03.2018
Размер файла103,4 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №Т1

по дисциплине «Основные теории электромагнитных преобразователей энергии»

Тема: «Исследование однофазного двухобмоточного трансформатора»

Выполнил: студенты групп ЭМ-407

Проверил: преподаватель кафедры ЭМ

Цель работы: Является экспериментально определение параметров схемы замещения однофазного трансформатора, экспериментальное построение внешней характеристики и определение коэффициента полезного действия. Сравнение опытных результатов с расчетным.

трансформатор однофазный холостой ход

Рассмотрим режим холостого хода:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S1H = S2H = 0.63 kV*A, т.к. КПД = 100%

Рассмотрим режим короткого замыкания:

Рассмотрим режим нагрузка:

Графики зависимости:

Для холостого хода:

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование трансформатора методом холостого хода и короткого замыкания. Расчет тока холостого хода в процентах от номинального первичного, коэффициента мощности в режиме холостого хода. Порядок построения характеристики холостого хода трансформатора.

лабораторная работа [19,0 K], добавлен 12.01.2010

Определение параметров схемы замещения однофазного трансформатора, экспериментальное построение внешней характеристики. Механические характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Внутренне устройство и принцип действия генератора.

лабораторная работа [1,4 M], добавлен 29.06.2012

Устройство и принцип действия трансформатора. Частное напряжений второй и первой обмоток. Проведение опытов холостого хода, короткого замыкания и с нагрузкой. Построение зависимости КПД трансформатора от нагрузки. Электрические потери в трансформаторе.

лабораторная работа [42,3 K], добавлен 07.03.2013

Изучение устройства трехфазного трансформатора и исследование его свойств путем проведения опытов холостого хода и короткого замыкания. Определение номинальных значений тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора при их соединении в «звезду».

лабораторная работа [70,6 K], добавлен 22.11.2010

Параметры трансформатора тока (ТТ). Определение токовой погрешности. Схемы включения трансформатора тока, однофазного и трехфазного трансформатора напряжения. Первичная и вторичная обмотки ТТ. Определение номинального первичного и вторичного тока.

практическая работа [710,9 K], добавлен 12.01.2010

Работа № 1. Исследование однофазного двухобмоточного трансформатора

Проведение опытов холостого хода и короткого замыкания и расчет по данным этих опытов параметров схемы замещения и некоторых других зависимостей, характеризующих работу трансформатора при нагрузке, а также поведение трансформатора при внезапном коротком замыкании вторичной обмотки.

1. Исследовать трансформатор в режиме опыта короткого замыкания:

– определить параметры схемы замещения трансформатора;

– рассчитать напряжение короткого замыкания в процентном отношении, активную и реактивную составляющие.

2. Исследовать трансформатор в режиме холостого хода:

– измерить коэффициент трансформации;

– определить значение тока и мощности холостого хода при номинальном первичном напряжении;

– рассчитать параметры намагничивающего контура схемы замещения трансформатора.

3. Снять внешнюю характеристику трансформатора при активной нагрузке и сравнить ее с расчетной.

4. Рассчитать КПД трансформатора и построить зависимость КПД от коэффициента нагрузки.

Пояснения к работе

В лабораторной работе используются следующие модули:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– силовой модуль (СМ);

– модуль измерителя мощности (МИМ);

– модуль автотрансформатора (ЛАТР);

– модуль однофазного трансформатора (ОдТр);

– модуль ввода/вывода (МВВ).

Перед проведением работы необходимо привести модули в исходное состояние. Для этого при выключенном автоматическом выключателе QF1 модуля питания стенда:

– установить переключатель SA2 модуля однофазного трансформатора в положение «∞»;

– переключатель SA1 модуля ЛАТР установить в нижнее положение, ручку автотрансформатора установить в крайнее положение против часовой стрелки.

В работе используется однофазный двухобмоточный трансформатор, каталожные данные которого приведены в Приложении А.

Для проведения данной работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая лабораторная работа.

1.1 Опыт короткого замыкания

Опыт короткого замыкания проводят при пониженном напряжении U, при котором ток в первичной обмотке трансформатора I ≈ I.

Схема для проведения опыта короткого замыкания трансформатора представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема для проведения опыта короткого замыкания

Первичная обмотка трансформатора подключена через МИМ и датчики тока и напряжения к регулируемому выходу переменного тока модуля автотрансформатора (ЛАТР).

Автотрансформатор запитывается напряжением

220В от модуля питания (МП).

Выходы датчиков тока и напряжения соединяются с входами A1 и A2 модуля ввода/вывода.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить последовательно автоматические выключатели QF1 модуля питания стенда и QF2 модуля питания;

– включить кнопку «Сеть» МИМ;

– включить переключатель SA1 модуля ЛАТР. Установить такое напряжение, при котором ток первичной обмотки трансформатора примерно равен номинальному току первичной обмотки трансформатора

I = (Приложение А).

где SН — полная номинальная мощность трансформатора, В∙А.

Данные опыта заносят в таблицу 1.1.

После проведения опыта установить модули в исходное состояние, выключить автоматы QF2, QF1.

Из-за погрешности измерения активной мощности при опыте короткого замыкания РК, значения индуктивного сопротивления хК=могут получиться отрицательными.

В этом случае потери короткого замыкания могут быть получены через сопротивления обмоток трансформатора:

; ,

где k – коэффициент трансформации трансформатора (Приложение А).

Коэффициент мощности при опыте короткого замыкания

сosφ = .

Полное, активное и индуктивное сопротивления трансформатора при опыте короткого замыкания (приводят к расчетной рабочей температуре 75 0 С)

zК = ; rК = ; хК = ;

rК 75 0 = rК; zК 75 0 = .

Напряжение короткого замыкания в процентах, активная и реактивная составляющие, %

UК% = ;UКА% = ;UКR% = .

1.2 Опыт холостого хода

Опыт холостого хода проводится при номинальном напряжении первичной обмотки и разомкнутой вторичной обмотке трансформатора.

Схема для проведения опыта холостого хода представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема для проведения опыта холостого хода

Первичная обмотка трансформатора подключена через модуль МИМ и датчик тока к выходам

U модуля автотрансформатора, который запитывается от модуля питания.

К выходам вторичной обмотки трансформатора подключен датчик напряжения.

Выходы датчиков тока и напряжения соединяются со входами A1 и A2 модуля ввода/вывода.

Опыт проводится в следующем порядке:

– включить последовательно автоматические выключатели QF1 модуля питания стенда и QF2 модуля питания;

– включить кнопку «Сеть» МИМ.

– перевести переключатель SA1 модуля автотрансформатора переводится в верхнее положение и рукояткой устанавливается выходное напряжение

– необходимые данные заносятся в таблицу 1.2.

Исследование однофазного трансформатора

Устройство и принцип действия трансформатора. Частное напряжений второй и первой обмоток. Проведение опытов холостого хода, короткого замыкания и с нагрузкой. Построение зависимости КПД трансформатора от нагрузки. Электрические потери в трансформаторе.

РубрикаФизика и энергетика
Видлабораторная работа
Языкрусский
Дата добавления07.03.2013

Лабораторная работа №1

Тема: «Исследование однофазного трансформатора.»

Цель: Научиться определять параметры трансформатора в различных режимах его работы.

1. Стенд СИПЭМ (трансформатор, сопротивление 1000 Ом на стенде, амперметры и вольтметры).

2. Ваттметры — 2 шт.

1. Построение схем.

В опыте холостого хода нагрузка была отключена.

В опыте короткого замыкания цепь первичной обмотки была включена на выход ЛАТРа, а нагрузка была соединена накоротко.

2. Таблицы измерений.

Для опыта холостого хода:

Z0 = U0/I0 R0 = P0/(I0)2 X0 = Sqrt((Z0)2 — R0) L = X0/2fп K = U20/U10 cos ф0 = R0/Z0

i0 = (I0/I1ном)*100 P0 = U1ном*I0*Cos ф0

Для опыта короткого замыкания:

u0 = (Uкз/Uном)*100 cos фкз = P1кз/I1кз*U1кз

Xкз = Sqrt((Zкз)2 — Rкз)

В следующих двух формулах будет использоваться следующая конструкция:

1 + а(О2 — О1), где a — температурный коэффициент расширения металла, равный 0.04, а О2 — О1 — разность рабочей температуры трансформатора (75ос) и температуры в аудитории(25ос).

Так как все значения известны, то 1 + а(О2 — О1) = 1.2

u`кз = (Sqrt((1.2*U1кз)2 — U1кз*(1 — сos фкз))/U1ном)*100

Характеристики построены не будут, так как был проведён лишь один опыт, соответственно график является точкой.

Для опыта с нагрузкой.

cos ф2 = P2/I2*U2 Pпотерь = U2*I2*сos ф2

Таблица значений графика для внешней характеристики:

U2 = U20*(1 — 0.01*dt U)

dt U = B*u`кз*(0.43*сos ф2 — 0.9*sin ф2)

Таблица параметров для построения зависимости КПД трансформатора от нагрузки:

n = 1 — (Р0 — B2*Ркз)/(B*Sном*сos ф2 + Р0 + B2*Ркз) B` = Sqrt(Рном/Р1кз) = 1.2

3. Построения графиков характеристик.

А — внешняя характеристика.

Б — характеристика зависимости КПД трансформатора от нагрузки.

трансформатор нагрузка обмотка замыкание

4. Анализ характеристик.

Внешняя характеристика показывает величину колебаний — как положительных, так и отрицательных, в зависимости от изменения нагрузки во вторичной цепи. Индуктивный характер снижает напряжение, а ёмкостной — повышает. Активная — снижает, однако производная графика её не так мала, как у индуктивной.

Из графика зависимости КПД трансформатора от нагрузки следует, что КПД трансформатора повышается с устремлением нагрузки к такому значению, что электрические потери в трансформаторе становятся равными магнитным потерям и достигает максимального значения при их равенстве.

5. Выводы по работе.

Я овладел навыками измерения параметров трансформатора в его трёх режимах, подтвердил теоретические познания практическими, а также построил два графика: внешней характеристики и зависимости КПД от нагрузки.

6. Ответы на вопросы:

А) Устройство и принцип действия трансформатора.

Трансформатор — это электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одной частоты, в таковой другой частоты с такой же частотой.

Он состоит из >=2 обмоток, расположенных на стержнях, соединёнными ярмом — это есть магнитопровод.

Для описания принципа действия я буду использовать однофазный двухобмоточный трансформатор.

Первичная обмотка, подключённая к источнику напряжения u1, создаёт ток i1, который создаёт в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф0, что пересекает витки первичной и вторичной обмотки, создавая в них е1 и е2. Под действием е2 во вторичной обмотке, замкнутой на нагрузку Z, наводится i2, с таким же направлением, как и у е2.

Б) Что такое коэффициент трансформации и как определить его опытным путём?

Коэффициент трансформации, опытным путём, определяется как частное напряжений второй и первой обмоток.

В) Почему мощность х.х. определяют как магнитные потери, а мощность к.з. — за электрические?

В режиме короткого замыкания отсутствует основной магнитный поток — а соответственно магнитные потери ничтожны, следовательно можно определить электрические потери. В режиме холостого хода основной магнитный поток создаётся только МДС первичной обмотки, соответственно можно успешно определить чистые магнитные потери.

Г) Почему при опыте к.з. ток в первичной обмотке достигает номинального значения, хотя напряжение в несколько раз меньше номинального?

Суть режима короткого замыкания такова, что замкнутая накоротко обмотка имеет сопротивление, стремящееся к нулю; соответственно и ток стремится к бесконечности — исходит из закона Ома. К счастью, технические ограничения конструкции трансформатора устанавливают предел тока короткого замыкания.

Д) Почему при нагрузке B > B` КПД трансформатора уменьшается?

Неравенство электрических и магнитных потерь начинает состояться тогда.

Е) Что определяется по значению напряжения к.з., когда учитывается?

Его процент от номинального напряжения — данный показатель позволяет судить об исправности трансформатора.

Ё) Зачем полученные значения опыта к.з. приводят к рабочей температуре?

Известно, что в режиме короткого замыкания ток имеет динамическое действие, т.е. трансформатор может взорваться, обмотки вылететь, а люди умереть. Соответственное действие протекает при соответственных электрических параметрах. А при рабочей температуре эти параметры выше. Производится предварительный расчёт, позволяющий предсказать протекание таких процессов при определённых значениях.

Подобные документы

Исследование трансформатора методом холостого хода и короткого замыкания. Расчет тока холостого хода в процентах от номинального первичного, коэффициента мощности в режиме холостого хода. Порядок построения характеристики холостого хода трансформатора.

лабораторная работа [19,0 K], добавлен 12.01.2010

Расчет главных размеров трансформатора. Выбор конструкции обмоток из прямоугольного и круглого проводов. Определение потерь короткого замыкания. Проведение расчета механических сил и напряжений между обмотками, а также тока холостого хода трансформатора.

курсовая работа [1,8 M], добавлен 02.06.2014

Изучение устройства трехфазного трансформатора и исследование его свойств путем проведения опытов холостого хода и короткого замыкания. Определение номинальных значений тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора при их соединении в «звезду».

лабораторная работа [70,6 K], добавлен 22.11.2010

Проект трансформатора, электрические параметры: мощность фазы, значение тока и напряжения; основные размеры. Расчет обмоток; характеристики короткого замыкания; расчет стержня, ярма, веса стали, потерь, тока холостого хода; определение КПД трансформатора.

учебное пособие [576,7 K], добавлен 21.11.2012

Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора и их значение. Сущность напряжения короткого замыкания. Средства улучшения коммутации в машинах постоянного тока. Устройство и принцип действия автотрансформатора, его достоинства и недостатки.

контрольная работа [903,3 K], добавлен 09.10.2010

Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний, определение размеров трансформатора. Вычисление параметров короткого замыкания, магнитной системы, потерь и тока холостого хода. Тепловой расчет трансформатора, его обмоток и бака.

курсовая работа [4,4 M], добавлен 06.11.2014

Определение геометрических параметров трансформатора. Выбор схемы магнитопровода. Расчет обмоток высокого и низкого напряжения, потерь мощности короткого замыкания, тока холостого хода трансформатора, бака и радиаторов. Размещение отводов и вводов.

курсовая работа [926,2 K], добавлен 09.05.2015

Расчёт основных электрических величин и изоляционных расстояний трансформатора. Определение параметров короткого замыкания. Окончательный расчёт магнитной системы. Определение параметров холостого хода. Тепловой расчёт трансформатора, обмоток и бака.

курсовая работа [2,8 M], добавлен 08.06.2014

Расчет основных электрических величин, линейных и фазных токов и напряжений обмоток высшего и низшего напряжений. Выбор конструкции магнитной системы трансформатора. Окончательный выбор конструкции обмоток и их расчет. Потери и ток холостого хода.

курсовая работа [231,9 K], добавлен 12.12.2010

Расчет основных размеров и массы трансформатора. Определение испытательных напряжений обмоток и параметров холостого хода. Выбор марки, толщины листов стали и типа изоляции пластин, индукции в магнитной системе. Расчет параметров короткого замыкания.

курсовая работа [812,3 K], добавлен 20.03.2015

Исследование двухобмоточного однофазного трансформатора

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: изучение конструкции, принципа действия и свойств однофазного трансформатора, снятие его основных характеристик.

1.1. Основные положения

Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, имеющий две (или более) индуктивно связанные обмотки, предназначенный для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения при неизменной частоте. В трансформаторе передача энергии из первичной обмотки во вторичную осуществляется, как и во всех электрических машинах, посредством магнитного поля. Трансформаторы делятся на однофазные, трехфазные и многофазные. Все соотношения, полученные для однофазных трансформаторов, полностью применимы к каждой фазе трехфазного трансформатора.

Основные свойства трансформатора описываются характеристиками: холостого хода, короткого замыкания, внешней и рабочими. Также большое значение для исследования трансформатора имеет схема замещения, представляющая собой электрическую схему (модель), в которой учтены все процессы, происходящие в реальном электромагнитном устройстве – трансформаторе.

Для получения схемы замещения (рис.1.1) используется приведение вторичной обмотки трансформатора с числом витков w2 к первичной с числом витков w2’= w1 с сохранением энергетических соотношений.

Основные уравнения приведенного трансформатора имеют вид:

Рис.1.1. Схема замещения трансформатора

Параметры (комплексные сопротивления) схемы замещения могут быть определены из опытов холостого хода и короткого замыкания.

По уравнениям (1.1) и схеме замещения для различных режимов работы строятся векторные диаграммы [1], дающие наглядное представление о соотношениях параметров трансформатора, влиянии величины и характера нагрузки и др.

Опыт холостого хода проводится при разомкнутой вторичной обмотке (Zн = ¥ ). При этом по первичной обмотке протекает ток холостого хода I1 = I0.

По сравнению с номинальным током I1ном первичной обмотки ток холостого хода обычно составляет I0 = (0,05. 0,1) × I1ном. Для маломощных однофазных трансформаторов это соотношение может быть I0 ≤ 0,35 × I1ном.

Коэффициент трансформации может быть определен с достаточной для практики точностью по показаниям вольтметров на зажимах первичной и вторичной обмоток, так как падение напряжения в первичной обмотке , вызванное током холостого хода, пренебрежимо мало, то есть U1ном » E1 (где U1ном – номинальное первичное напряжение), а напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе U20 = E2

Комплексное сопротивление схемы замещения при холостом ходе равно

Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе, (где I0a–активная составляющая тока холостого хода), расходуется на покрытие потерь в меди первичной обмотки (электрических потерь первичной обмотки D Рэл10) и потерь в стали трансформатора (магнитных потерь D Рмг)

Р10 = D Р эл10 + D Рмг . (1.4)

Электрические потери первичной обмотки при холостом ходе незначительны, поэтому можно принять допущение, что практически вся потребляемая трансформатором мощность идет на покрытие потерь в стали:

Р10 » D Рмг = D Рг + D Рвт + D Рд, (1.5)

где D Рг – потери на гистерезис;

D Рвт – потери на вихревые токи;

D Рд –добавочные потери, возникающие в местах стыков, шпильках и др.

Опыт короткого замыкания (в отличие от эксплуатационного короткого замыкания, возникающего случайно при номинальном первичном напряжении и являющегося аварийным режимом, так как токи при этом в (10. 20) раз превышают номинальные), проводится при пониженном напряжении Uкн, при котором по обмоткам трансформатора протекают номинальные токи .

Напряжение короткого замыкания, выраженное в процентах

Обычно для авиационных трансформаторов . При этом также мал основной магнитный поток трансформатора Ф, практически пропорциональный напряжению Uкн. Поэтому током намагничивающего контура схемы замещения I0 в режиме короткого замыкания можно пренебречь.

Комплексное сопротивление короткого замыкания

Мощность, потребляемая трансформатором в опыте короткого замыкания, расходуется на покрытие электрических потерь в первичной и вторичной обмотках. Мощность, соответствующая номинальным токам при рабочей температуре обмоток, называется номинальными потерями короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания Uкн может быть выражено через активную Uка и реактивную Uкр составляющие

Основной характеристикой трансформатора, используемого в качестве вторичного источника питания, является внешняя характеристика U2 = ¦ ( I2 )– зависимость напряжения U2 на зажимах вторичной обмотки трансформатора от тока нагрузки I2 при постоянном питающем напряжении U1 = const и заданном характере нагрузки (cos j 2=const).

По внешней характеристике трансформатора может быть определено изменение вторичного напряжения при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке

Изменение вторичного напряжения трансформатора при любой нагрузке можно определить по данным опыта короткого замыкания

где β = I2 / I2 ном – коэффициент нагрузки трансформатора.

Как видно из приведенного соотношения, при заданных параметрах короткого замыкания трансформатора изменение вторичного напряжения зависит как от величины, так и от характера нагрузки. В любом режиме работы трансформатора справедливо соотношение

где Р1 и Р2 – подведенная и полезная мощность соответственно;

S D Р = D Рэл+ D Рмг – сумма потерь.

Тогда КПД трансформатора

При принятых ранее допущениях D Рмг » Р10 » const и D Рэл = b 2 × Ркн ,

то есть потери в стали остаются постоянными, не зависящими от нагрузки, а потери в меди обмоток пропорциональны квадрату тока нагрузки. Выразив полезную мощность Р2 через номинальную полную мощность S2ном

Р2 = U2 × I2 × cos j 2 = b × S2ном × cos j 2 ,

окончательно получаем выражение для определения КПД:

При заданном характере нагрузки (cos j 2=const) единственной переменной величиной здесь является коэффициент нагрузки b .

Зависимость h = ¦ ( b ) или h = ¦ (I2) является одной из рабочих характеристик трансформатора. Получение такой зависимости путем непосредственного измерения мощностей Р2 и Р1 не дает удовлетворительных результатов, так как погрешности измерений вносят значительные искажения. Более точным является косвенный метод с использованием данных опытов холостого хода и короткого замыкания.

1.2. Описание лабораторной установки

Объектом испытаний является однофазный двухобмоточный трансформатор Т1. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рис. 1.2.

Измерения величин тока, напряжения и мощности производится с помощью комплекта контрольно-измерительных приборов, включающего амперметры РА1 и РА2, вольтметры PV1 и PV2, ваттметр PW1.

Рис. 1.2. Принципиальная электрическая схема лабораторной установки

1.3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой, записать номинальные данные испытуемого трансформатора.

2. Провести опыт холостого хода. Схема проведения опыта холостого хода представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема проведения опыта холостого хода

2.1. Определить коэффициент трансформации К, используя соотношение (1.2), и числа витков обмоток трансформатора w1 и w2, измерив напряжение Uвсп на вспомогательной обмотке с известным числом витков wвсп. Тогда

2.2. Снять характеристики холостого хода, представляющие собой зависимости Р10 = ¦ ( U10 ), I0 = ¦ ( U10 ), cos j 0 = ¦ ( U10 ) при токе нагрузки I2 =0 и постоянной частоте f = const . Характеристики холостого хода снимаются при изменении первичного напряжения в диапазоне U10 = (0. 1,1) × U1ном

Результаты измерений и вычислений заносятся в табл. 1.1.

Подготовка и проведение измерений с помощью электронного мультиметра

Для измерения трех базовых электрических величин (тока, напряжения и омического сопротивления) используется мультиметр. До его подключения к цепи необходимо выполнить следующие операции:

Читайте также  Испытание холостого хода трансформатора

установить род тока (постоянный/переменный);

выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому результату измерений;

правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи.

(как вольтметра) для измерения

Присоединение мультиметра ( как амперметра) для измерения тока

Присоединение мультиметра (как омметра) для измерения омического сопротивления

Описание и технические характеристики функциональных блоков

Таблица 1

Наименование и описание

Трехфазный источник питания

Предназначен для питания комплекта типового лабораторного оборудования трехфазным переменным напряжением промышленной частоты. Включается вручную. Имеет защиту от перегрузок, устройство защитного отключения, кнопку аварийного отключения и ключ от несанкционированного включения.

Предназначен для ручного или дистанционного/автоматического (от ПЭВМ) включения/отключения электрических цепей.

Регулируемый автотрансформатор
Предназначен для получения регулируемого однофазного напряжения промышленной частоты. Регулируется вручную.

Реостат
Предназначен для изменения активного сопротивления электрической цепи. Регулируется вручную.

Предназначен для обеспечения удобного доступа к входам/выходам платы ввода/вывода данных PCI 6023 E ( PCI 6024 E ) персонального компьютера.

8 аналоговых
диф. входов;

2 аналоговых
выхода;

8 цифровых
входов/выходов

Трехфазная трансформаторная группа

Предназначена для преобразования энергии однофазного/трехфазного тока. Коэффициент трансформации регулируется вручную.

230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В

Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения

Предназначен для получения нормированных гальванически не связанных с сетью сигналов, пропорциональных синусоидальным токам и напряжениям промышленной частоты.

3 трансформатора напряжения 600/3В;
3 трансформатора тока 0,3 А/3 В

Предназначен для измерения активной и реактивной мощностей в однофазной цепи, и отображения их в аналоговой форме. Имеет выходные гнёзда для подключения к ПЭВМ.

15; 60; 150; 300; 600 В

Предназначен для измерения токов, напряжений и омических сопротивлений в цепях постоянного или синусоидального токов.

3 мультиметра
MY -60

Предназначен для сбора, обработки и отображения режимных параметров процессов, моделируемых на комплекте лабораторного оборудования.

Windows, плата PCI 6023E
(PCI 6024E)

Описание работы с программой

Программа «Многоканальный осциллограф» является виртуальным аналогом реальных приборов и обладает широкими функциональными возможностями. Программа предназначена для регистрации и отображения различных аналоговых сигналов в удобной для пользователя форме. Программа «Многоканальный осциллограф» является универсальной и может использоваться совместно со многими лабораторными комплексами.

«Осциллограф» имеет четыре одинаковых канала, каждый из которых может быть сопоставлен с любым физическим каналом аналогового ввода платы. Каналы платы должны быть настроены на дифференциальный режим работы.

Каждый из каналов осциллографа может быть включен или выключен, иметь свой собственный коэффициент деления, быть «прямым» или «инверсным», иметь «открытый» или «закрытый» вход (т.е. сохранять или отрезать постоянную составляющую сигнала). Кроме того, сигнал любого канала можно «сгладить» (применяется для наблюдения зашумленных сигналов), отобразить определенным цветом, сдвинуть по вертикали.

Имеется два способа синхронизации картинки на экране осциллографа. Первый из них, «50 Гц» применяется для наблюдения сигналов, частота которых кратна 50 Гц. В этом режиме частоту синхронизации можно менять в небольших пределах, нажимая на кнопки с красными стрелками. Нажатием на правую стрелку можно заставить «бежать» картинку вправо, нажатием на левую – влево.

Второй способ синхронизации – классическая синхронизация по какому-либо каналу. Здесь можно выбрать номер канала, по которому будет производиться синхронизация, а также уровень синхронизирующего напряжения.

По оси времени картинку на экране осциллографа можно растянуть или сжать, задавая тот или иной масштаб по горизонтали, а также сдвинуть вправо или влево соответствующим движком.

Осциллограф может работать также в режиме XY . В этом случае можно задать номера каналов, сопоставленных с осями X и Y , а также цвет отображаемой линии.

В любой момент сканирование аналоговых каналов можно остановить. При этом картинка на экране осциллографа «заморозится». Полученные осциллограммы можно теперь также, как и до «замораживания» масштабировать, менять цвета линий и пр.

Осциллограф можно использовать в режиме запоминания, для чего в окне «Параметры» должна быть поставлена соответствующая галочка. В этом случае программа во время сканирования будет непрерывно сохранять данные в циклический буфер. Его содержимое можно отобразить после остановки сканирования . Существует возможность изменять порядок отображения запомненных кривых.

Осциллограф может вычислять интегральные значения принимаемых сигналов. Для включения этого режима нужно нажать соответствующую кнопку.

Программа позволяет сохранять осциллограммы в файлы. Сохранение может быть произведено двумя способами – в текстовый файл или в файл собственного формата *. osc . В первом случае в созданном файле будет находиться таблица значений точек каналов, которую можно затем экспортировать в Excel . Во втором случае в сохраненном файле будет содержаться информация об осциллограммах, о положениях органов управления и пр. Сохраненный файл можно снова загрузить в «Осциллограф» и выполнять все те же действия, что и с «замороженной» осциллограммой.

Расширение *. osc регистрируется в Windows при установке программы либо путем вызова соответствующего пункта меню.

«Многоканальный осциллограф» может гибко настраиваться на определенную скорость сканирования и нужное быстродействие. При установке параметров сканирования можно исходить из следующих соображений.

Частота сканирования должна находиться в пределах 1000 – 50000 герц. Если необходимо рассмотреть мелкие (по частоте) подробности сигнала (например, интервалы коммутации тиристоров в схемах силовой электроники), то частоту сканирования целесообразно задавать относительно высокую, если же форма сигнала не слишком интересна (например, заведомо известно, что сигналы – синусоиды), то частоту сканирования можно задать относительно низкую. Необходимо иметь в виду, что при установке высокой частоты сканирования быстродействие программы снижается, поэтому иногда целесообразно оставлять включенным лишь один канал.

Частоту обновления осциллограмм следует устанавливать в пределах 5…50 Гц. При этом необходимо иметь в виду, что если частота сканирования, деленная на частоту обновления осциллограмм, не кратна 50 Гц, то режим синхронизации «50 Гц» работать не будет. Также нужно учитывать, что чем выше частота обновления осциллограмм, тем быстрее реагирует осциллограф на изменение режима схемы; тем меньший по длине отрезок времени отображается на экране; тем сильнее нагружается система. Верно и обратное утверждение.

На графиках осциллографа отображается каждая N -ная точка. Число N задается в пределах от 1 до 10. Чем выше N , тем менее подробно строятся графики и тем меньше загружается система. Верно и обратное утверждение.

Опцию « Запоминать последние N секунд процесса » следует устанавливать в диапазоне 1…20 с. Опцию « Отображать каждую N -ную точку » (на вкладке «Запоминание») — в диапазоне 1…10 с. Чем больше время запоминания, тем больше используется оперативная память компьютера и тем дольше отображается записанный в память процесс. Чем больше число N , тем менее подробно и более быстро происходит отображение. Верны и обратные утверждения.

Для некоторого увеличения общего быстродействия программы рекомендуется отключать режим запоминания.

Ниже перечислены неочевидные возможности интерфейса программы, а также некоторые замечания.

Двойным щелчком мыши можно устанавливать в ноль регуляторы смещения картинки по горизонтали и по вертикали.

Щелчок мыши на осях графика вызывает окно настройки соответствующей оси.

В этом окне, помимо всего прочего, можно включить или отключить отображение нулевых линий.

Масштабирование осциллограмм производится путем нажатия на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляется обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.

Двигать график осциллограмм относительно осей координат можно путем нажатия и удержания на нем правой кнопки мыши и ее одновременного перемещения в нужную сторону.

Для удобства определения значений величин на экране отображаются текущие координаты указателя мыши.

Регулятор уровня синхронизации проградуирован в единицах графика .

Делители напряжения каналов и временной делитель проградуированы по отношению к одной единице графика (например, положение 500 мВ означает, что одна единица (не клетка!) графика соответствует 500 мВ).

Параметры сканирования по умолчанию можно установить, выбрав соответствующий пункт меню «Настройка».

Аналогичным образом можно зарегистрировать расширение «*. osc ».

Аналогичным образом можно вернуть все органы управления в исходное положение.

Цвет того или иного графика можно выбрать, щелкнув «мышкой» по соответствующей кнопке выбора цвета.

Отображение интегральных (средних, действующих, средневыпрямленных, максимальных, минимальных, амплитудных) значений сигналов можно включить, нажав на соответствующую кнопку.

В режиме запоминания осциллограммы можно сглаживать, причем существуют два режима сглаживания — обычное, предназначенное для сглаживания случайных помех, и сильное ( x 10), предназначенное для сглаживания частот, сравнимых с 50 Гц. Следует, однако, всегда понимать, что любое сглаживание в общем случае искажает форму снятых зависимостей .

В режиме запоминания можно также менять порядок отображения графиков (т.е. вывести какую-либо кривую поверх остальных).

Цель работы – овладение практическими навыками экспериментального определения характеристик и изучение устройства, конструкции и принципа работы однофазного трансформатора

  1. Ознакомиться с устройством однофазного трансформатора. Определить коэффициент трансформации.
  2. Снять характеристики холостого хода.
  3. Снять характеристики короткого замыкания.

Пользуясь результатами опытов, выполнить следующие расчеты и построения:

а) определить параметры трансформатора и нанести их на электрическую схему замещения;

б) вычислить индукцию магнитного поля в сердечнике трансформатора при номинальном напряжении питания;

в) вычислить номинальное напряжение короткого замыкания и установившееся значение эксплуатационного тока короткого замыкания;

г) построить характеристики холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

д) построить векторную диаграмму трансформатора для режима работы, заданного преподавателем.

Паспортные данные испытуемого однофазного трансформатора :

Номинальная мощность трансформатора S н = 80 ВА;

Номинальное первичное напряжение U 1н =220 В;

Номинальное вторичное напряжение U 2н =127В;

Номинальный вторичный ток I 2н = 0,134А;

Сечение сердечника П с =

1. Определение коэффициента трансформации.

  1. Электрическая схема соединений
  2. Перечень аппаратуры
  3. Описание электрической схемы соединений
  4. Указания по проведению эксперимента

Р и с. 1. Схема для определения коэффициента трансформации

Практическая работа «Расчет параметров однофазного двухобмоточного трансформатора»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

« Расчет параметров однофазного двухобмоточного трансформатора »

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить коэффициент трансформации, ЭДС, токи в обмотках, параметры холостого хода и короткого замыкания однофазного двухобмоточного трансформатора

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

В процессе работы однофазного двухобмоточного трансформатора в его магнитопроводе наводится переменный магнитный поток (рис. 1.1). Основная часть этого потока Ф m ах (максимальное значение), сцепляясь с обмотками трансформатора, индуцирует в них переменные ЭДС, действующие значения которых равны:

E 1 = 4,44Ф m ах f 1 ω 1 ; (формула 1.1)

E 2 = 4,44Ф m ах f 1 ω 2 ; (формула 1.2)

где f 1 — частота переменного тока, Гц; w 1 и w 2 — число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

Максимальное значение основного магнитного потока, Вб,

Ф max = В max Q CT к c ; ( формула 1.3 )

где B max — максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода, Тл; Q CT — площадь поперечного сечения стержня трансформатора, м 2 ; к с — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, который учитывает толщину изоляционных прослоек между пластинами электротехнической стали, при толщине пластин 0,5 мм обычно принимают к с = 0,95.

Рис. 1.1. Однофазный двухобмоточный трансформатор

Различие в значениях ЭДС Е 1 и Е 2 вызвано неодинаковым числом витков в первичной w 1 и во вторичной w 2 обмотках трансформатора.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения, равное отношению чисел витков этих обмоток, называют коэффициентом трансформации:

к = Е 1 2 = w 1 / w 2 ; (формула 1.4)

Трансформаторы характеризуются следующими параметрами:

полная мощность первичной обмотки, В•А,

S 1 = U 1 I 1 ; (формула 1.5)

где U 1 –первичное напряжение , I 1 – первичный ток;

полная мощность вторичной обмотки, В•А,

S 2 = U 2 I 2 ; (формула 1.6)

где U 1 –первичное напряжение, I 1 – первичный ток;

Так как потери в трансформаторе невелики, то за номинальную полную мощность трансформатора принимают:

Трансформатор, у которого параметры вторичной цепи приведены к числу витков первичной обмотки w 1 называют приведенным трансформатором. Такому трансформатору соответствует электрическая схема замещения (рис. 1.2) и основные уравнения:

(формула 1.8)

Индуктивные сопротивления первичной х 1 и вторичной х 2 обмоток обусловлены потоками рассеяния Ф σ1 и Ф σ 2 (см. рис. 1.1).

В режиме холостого хода ток в первичной обмотке I 10 обычно составляет небольшую величину относительно номинального значения этого тока и поэтому падениями напряжения в первичной обмотке можно пренебречь ввиду их незначительности и принять

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Зарисовать схему работы однофазного двухобмоточного трансформатора (рис 1.1.).

Решить задачу №1. Однофазный двухобмоточный трансформатор имеет номинальные напряжения: первичное 6,3 кВ, вторичное 0,4 кВ; максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода 1,5 Тл; площадь поперечного сечения этого стержня 200 см 2 ; коэффициент заполнения стержня сталью к с = 0,95. Определить число витков в обмотках трансформатора и коэффициент трансформации, если частота переменного тока в сети f = 50 Гц. Решение задачи выполнить поэтапно:

Найти максимальное значение основного магнитного потока Ф max , используя формулу 1.3;

Вычислить число витков во вторичной обмотке w 2 , используя формулу 1.2 и равенство U 2 ≈ E 2 ;

Определить коэффициент трансформации по формуле 1.4.

Решить задачу №2, согласно варианту. Однофазный трансформатор включен в сеть с частотой тока 50 Гц. Номинальное вторичное напряжение U 2ном , а коэффициент трансформации к (табл. 1.1). Определить число витков в обмотках w 1 и w 2 , если в стержне магнитопровода трансформатора сечением Q C Т максимальное значение магнитной индукции В max . Коэффициент заполнения стержня сталью к с = 0,95.

Таблица 1.1. Варианты исходных значений задачи №2

Решение задачи выполнить поэтапно:

Найти максимальное значение основного магнитного потока Ф max ;

Вычислить число витков во вторичной обмотке w 2 трансформатора;

Определить количество витков w 1 в первичной обмотке трансформатора.

Решить задачу №3. Однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью S ном и номинальным током во вторичной цепи I 2ном при номинальном вторичном напряжении U 2ном , имеет коэффициент трансформации к; при числе витков в обмотках w 1 и w 2 . Максимальное значение магнитной индукции в стержне В m ах, а площадь поперечного сечения этого стержня Q CT ; ЭДС одного витка Е ВТК , частота переменного тока в сети f = 50 Гц. Значения перечисленных параметров приведены в табл. 1.3. Требуется определить не указанные в этой таблице значения параметров для каждого варианта.

Таблица 1.3. Варианты исходных значений задачи №4

Оформить отчет по практической работе.

Ответить на контрольные вопросы.

Сделать вывод о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

Что возникает в магнитопроводе однофазного двухобмоточного трансформатора в процессе его работы?

Какие виды ЭДС присутствуют в магнитопроводе однофазного двухобмоточного трансформатора и как они вычисляются?

Какими параметрами характеризуются трансформаторы и как эти параметры могут быть определены?

Что такое приведенный трансформатор?

Что происходит с током, ЭДС и напряжением трансформатора в режиме холостого хода?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector