ИНФ11. Электромеханические системы. Лабораторные работы. Методические указания по лабораторным работам Электромеханические системы Набережные Челны 2013 содержание введение 4
 Скачать 1.12 Mb.
|
Лабораторная работа 4«Моделирование однофазного трансформатора в среде EWB» [2]Продолжительность работы 2 часа 1.Цель Научиться моделировать трансформатор с помощью программы EWB, рассчитывать эксплуатационные характеристики и анализировать режимы работы по паспортным данным трансформатора. 2. Объект исследования (см. лаб. работу №3) Пример предварительного определения параметров трансформатора. предназначенного для моделировании. Перед началом моделирования необходимо для варианта задания (табл.4.1) определить по паспортным данным трансформатора его основные параметры. Таблица 4.1. Варианты однофазных трансформаторов [2]
В таблице первая цифра в типе трансформатора - номинальная мощность Sн в кВт, вторая цифра – номинальное первичное напряжение U1н в кВ, третья цифра – номинальное вторичное напряжение U2н в кВ. i0% - ток холостого хода в % от номинального I1н, uk% - напряжение короткого замыкания в % от U1н, потери холостого хода (магнитные) Ро, потери в меди (электрические) Рм. а)число витков первичной обмотки w1 = U1н/(4,44fBмSм) = 220/(4,44·50·1,3·0,00054) ≈ 1412, где Sм = k·0,8d2 =0,75 · 0,8 · 0,032 = 0,00054 м2 - площадь поперечного сечения сердечника; f = 50 Гц - частота напряжения сети; Bм ( 1,3 Тл - рекомендованная магнитная индукция в магнитопроводе (при мощности Sн < 16 кВ·А); k = 0,75 – коэффициент заполнения железом магнитопровода; d ≈ 0,055  = 0,055 ·  · 0,03 м - диаметр стержня; Sн- номинальная мощность трансформатора в кВ · А;б) активное сопротивление первичной обмотки R1 =Rк/2 = 7,26 Ом, где Rк = Pм/I1н2= 3/0,45452 = 14,52 Ом; I1н = Sн/U1н = 100/220 = 0,4545 A; в) индуктивность рассеяния первичной обмотки L1 = X1/ω = 20,55/314 = 0,065 Гн, где X1= Xк/2 = 20,55 Ом; Xк =  = = 41,1 Ом; Zк = Uк/I1н = 19,8/0,4545 = 43,56 Ом; Uк = uкU1н/100 = 9· 220/100 = 19,8 B; г) число витков вторичной обмотки w2 = w1/n = 1412/6,11 = 231, где n = U1н/U2 н = 220/36 = 6,11; U2 н = 36 В; д) активное сопротивление вторичной обмотки R2 = Rк/(2n2) = 7,26/6,112 = 0,195 Ом; е) индуктивность рассеяния вторичной обмотки L2 = X2/(ωn2) = 20,55/(314 · 6,112) = 0,00175 Гн; ж) площадь поперечного сечения сердечника Sм = 0,00054 м2 З) длина средней м. с. л. в сердечнике lм = I0w1/H1,3 = 0,11 ·1412/190 = 0, 817 м, где I0 = i0I1н/100 = 24 · 0,4545/100 = 0,11 A; H1,3 ≈ 190 А/м – напряжённость магнитного поля для электротехнической стали 3411 при Bм = 1,3 Тл; 3.Домашняя теоретическая подготовка (см. лаб. работу №3) 4. Расчетное задание 4.1 В соответствии с заданным вариантом выбрать по табл.4.1 трансформатор, Рассчитать параметры трансформатора для ввода в модель EWB (п.2 «Объект исследования»). 5. Задание к экспериментальной части 5.1 Открыть файл Nik_tran.ewb. На мониторе появится схема испытаний трансформатора (рис.4.1).  Рис. 4.1 Схема испытаний трансформатора в среде EWB. На схеме: трансформатор ТР, первичная обмотка которого получает питание от источника переменного синусоидального напряжения 220 В и частотой 50 Гц, Вольтметры V1 и V2 предназначены для измерения действующего значения соответственно первичного и вторичного напряжения, амперметр А1 измеряет действующее значение первичного тока, амперметр А2 – действующее значение вторичного тока. Амперметры А3, А4 и А5 предназначены для измерения тока соответственно в резисторе R, индуктивности L и конденсаторе C. Мощность, потребляемую трансформатором, измеряет ваттметр W, к выходу которого подключен вольтметр Wt, показания которого соответствуют 1В=1Вт. Ключи в цепи вторичной обмотки Q, W и T, подключают в качестве нагрузки при нажатии соответствующей клавиши переменный резистор R, индуктивность L и конденсатор С. Ключ S необходим для реализации режима короткого замыкания. 5.2 Выбираем согласно варианту (см. табл. 4.1) тип трансформатора, например, для варианта №18 ОСМ-0,1/0,22/0,036 (номинальная мощность Sн = 0,1 кВ·А = 100 В·А; номинальное первичное напряжение U1н = 0,22 кВ = 220 В). Вводим предварительно рассчитанные параметры модели трансформатора Тр. Для этого щелкнуть дважды левой кнопкой мыши на Тр, открывается окно с полями: Model, New Lybrary, Edit, Copy, Rename и др. Вставляем его обозначение в библиотеку вместо, например, модели pq-4-10 (выделите её, щёлкните на кнопке Rename, введите тип вашего трансформатора – например. ОСМ-0,1/0,22, щелкните на кнопке OK). Затем следует щелкнуть мышью по кнопке Edit и ввести последовательно предварительно рассчитанные параметры трансформатора и несколько координатных точки кривой намагничивания В(Н) материала сердечника (например, четыре точки для холоднокатаной стали 3411): Затем следует щелкнуть мышью по кнопке Edit и ввести последовательно предварительно рассчитанные параметры трансформатора и несколько (4) координатных точки кривой намагничивания В(Н) материала сердечника (например, четыре точки для холоднокатаной стали 3411) – см. разд.2.
5.3. Провести опыт ХХ трансформатора. С этой целью: - разомкнуть контакты, управляемые клавишами Q, W, T и S. - запустить программу и занести показания приборов V1, V2, A1 и Wt в табл. 4.2; - рассчитать и занести в табл. 4.2 параметры ХХ трансформатора. Сравнить полученные данные с ранее рассчитанными величинами. Таблица 4.2. Опыт холостого хода (ХХ) трансформатора
5.4. Провести опыт КЗ трансформатора. С этой целью: - установить ЭДС источника напряжения Е = Uк; нажать на клавишу S, т. е. замкнуть накоротко вторичную обмотку трансформатора (см. рис. 4.1), и запустить программу; данные измерений занести в табл. 4.3; Таблица 4.3. Опыт короткого замыкания (КЗ) трансформатора
- рассчитать указанные в табл. 4.3 параметры К3 трансформатора и сравнить с ранее рассчитанными величинами. 5.5. Снять внешнюю характеристику трансформатора. С этой целью: - разомкнуть контакт S(см. рис. 4.1) и установить номинальное напряжение U1н; - рассчитать номинальное сопротивление потенциометра (нагрузки) R = U2н/I2н, номинальную индуктивность L = ХL/R/(при ХLR) и номинальную ёмкость C= 1/(ХC) 1/(R) (при ХCR); например для трансформатора типа ОСМ-0,1/0,22/0,036,R = 36/2,778 13 Ом; L = 13/314 41,4 мГн и C= 1/(13314) = 245 мкФ; записать найденные параметры. - установить десятикратные значения сопротивления R потенциометра, индуктивности Lи номинальное значение ёмкости С;; - запустить программу, снять показание вольтметра V2 (напряжение U20) при разомкнутой вторичной обмотке (I2 = 0) и занести его в табл.. 4.4 для трёх типов нагрузок: активной R, индуктивной L и ёмкостной С; - замкнуть управляемый клавишей Q контакт (т. е. подключить к вторичной обмотке трансформатора активную нагрузку 10R); снять показания приборов V2 и A3 и занести их в табл. 4.4. Ступенчато уменьшая значение сопротивления через 10% (нажатием клавиши R) до номинального значения (Setting= 10%), снимать показания приборов V2 и A3 и заносить их в табл. 4.4. Для ступенчатого увеличения сопротивления потенциометра нужно нажимать клавиши Shift и R; - разомкнуть контакт Q и замкнуть управляемый клавишей W контакт (т. е. подключить к вторичной обмотке трансформатора индуктивную нагрузку 10L); снять показания приборов V2 и A4 и занести их в табл. 4.4. Ступенчато уменьшая значение индуктивности через 10% (нажатием клавиши L) до номинального значения (Setting = 10%), снимать показания приборов V2 и A4 и заносить их в табл. 4.4. Для ступенчатого увеличения индуктивности нужно нажимать клавиши Shift и L; - разомкнуть контакт W и замкнуть управляемый клавишей T контакт (т. е. подключить к вторичной обмотке трансформатора ёмкостную. Нагрузку 0,1С); снять показания приборов V2 и A5 и занести их в табл. 4.4. Ступенчато увеличивая значение ёмкости через 10% (нажатием клавиш Shiftи С) до номинального значения (Setting = 100%), снимать показания приборов V2 и A5 и заносить их в табл. 4.4. Для ступенчатого уменьшения ёмкости нужно нажимать клавишу С; Таблица 4.4. Параметры внешней характеристики трансформатора
5.5. Исследовать энергетические характеристики трансформатора при активной нагрузке. С этой целью: - установить десятикратные значения сопротивления R потенциометра (см. п.5.4); - замкнуть управляемый клавишей Q контакт (т. е. подключить к вторичной обмотке трансформатора активную нагрузку 10R); снять показания приборов V1, A1, Wt, V2 и A2 и занести их в табл. 4.5. Ступенчато уменьшая значение сопротивления через 10% (нажатием клавиши R) до номинального значения (Setting= 10%), снимать показания всех приборов и заносить их в табл. 4.4. Для ступенчатого увеличения сопротивления потенциометра нужно нажимать клавиши Shift и R. Таблица 4.5 Энергетические характеристики трансформатора
В таблице 4.5: Р2=U2I2 – мощность нагрузки, Р=Р1-Р2 – полные потери, Рэ1=I12R1, Рэ2=I22R2 – электрические потери соответственно в первичной и вторичной обмотках, =100Р2/Р1 % - коэффициент полезного действия трансформатора. 5. Обработка результатов эксперимента Отчет по работе должен содержать: 5.1 Рис.4.1, заполненные таблицы 4.2… 4.5, номинальные данные трансформатора. 5.2 Внешние характеристики  трансформатора при активной, индуктивной и ёмкостной нагрузках;5.3 Для активной нагрузки построить зависимости Р1, Р2, кпд, суммарных потерь DР, потерь в обмотках Рэл и магнитных потерь Р0 от I2. 5.4 Векторную диаграмму трансформатора дляхолостого хода и короткого замыкания по измеренным данным. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
=… 
= …