Однофазный трансформатор. Исследование однофазного трансформатора
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
Лабораторная работа №1 Тема: «Исследование однофазного трансформатора.» Цель: Научиться определять параметры трансформатора в различных режимах его работы. Оборудование: 1. Стенд СИПЭМ (трансформатор, сопротивление 1000 Ом на стенде, амперметры и вольтметры). 2. Ваттметры — 2 шт. ХОД РАБОТЫ. 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:
Формулы расчётов: 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:
Формулы расчётов: u0 = (Uкз/Uном)*100 cos фкз = P1кз/I1кз*U1кз Zкз = U1кз/I1кз Rкз = P1кз/(I1кз)2 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 Р`кз = 1.2*Р1кз 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.
Формулы расчётов: cos ф2 = P2/I2*U2 Pпотерь = U2*I2*сos ф2 Таблица значений графика для внешней характеристики:
Формулы расчётов: B = 2*I2 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:
Формулы расчётов: 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. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||