41676

Исследование однофазного трансформатора

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Методическое указание Самара Самарский государственный технический университет 2008 Печатается по решению Редакционноиздательского совета СамГТУ УДК621 313 Исследование однофазного трансформатора: метод. Содержат практические рекомендации по экспериментальным методам определения основных характеристик однофазного трансформатора по обработке опытных данных и оформлению отчетов а также контрольные вопросы. Такое изменение или трансформация переменного тока...

Русский

2013-10-24

228.47 KB

43 чел.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

К а ф е д р а Электромеханика и нетрадиционная энергетика

Э.Т. ГАЛЯН

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Методическое указание  

Самара

Самарский государственный технический университет

2008

Печатается по решению Редакционно-издательского совета СамГТУ

     УДК621 313

     Исследование однофазного трансформатора: метод. указ. к лаб. работе/ Сост. Э.Т. Галян. – Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2008. - 11с.: ил.

      Содержат практические рекомендации по экспериментальным методам определения основных характеристик однофазного трансформатора, по

обработке опытных данных и оформлению отчетов, а также контрольные вопросы.

      Предназначены для студентов обучающихся по специальностям 140601, 140211

   УДК 621.

Составитель канд. техн. наук Э.Т. Галян

Рецензент канд. техн. наук В.В. Булгаков

                                                                        © Э.Т. Галян, составление, 2008

                                                                      © Самарский государственный

технический университет,2008

ВВЕДЕНИЕ

На современных электростанциях обычно вырабатывается переменный ток, и для передачи его к потребителям через линии электропередачи и электрические сети необходимо изменять напряжение тока. Такое изменение, или трансформация, переменного тока осуществляется с помощью преобразователей, которые называются трансформаторами. Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Различают двух-, трех- и многообмоточные трансформаторы по количеству гальванически несвязанных обмоток.

Данное указание включает лабораторную работу только по двух-обмоточным силовым трансформаторам, предназначенным для преобразования электрической энергии в электрических сетях или для непосредственного питания приемников энергии. В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высокого напряжения (ВН) и обмотку низкого напряжения (НН).

ГОСТ предусматривает стандартные обозначения начал и концов фазных обмоток. В однофазных трансформаторах они обозначаются буквами А, Х у обмоток высокого  напряжения, а, х,   обмоток низкого напряжения. В трехфазных трансформаторах начала и концы фазных обмоток высокого напряжения соответственно обозначают А, В, С, и X, Y, Z, а для обмоток низкого  напряжения — а, b, с и x, y, z. Зажим нейтральной точки при соединении обмоток в звезду обозначается знаком «0».

В зависимости от конструкции магнитопровода трансформаторы делятся на стержневые и броневые. Настоящее руководство включает методическое указание к лабораторной работе, в которой исследуется однофазный стержневой трансформатор.

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:

установить род тока (постоянный/переменный);

выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому результату измерений;

правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи.                                      

                                                                  

Присоединение мультиметра                                                                               

(как вольтметра) для измерения                

напряжения                                                

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

Параметры

Код

Ширина, мм

1

2

3

4

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.

400 В ~  
16 А

Ток
срабатывания

УЗО  30 mA

201.2

285

Трехполюсный выключатель

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

400 В ~  
10 А

301.1

95

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

220 / 0..240 В

318.1

190

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

20..100 Ом  
1 А

323.2

285

Коннектор

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

8 аналоговых
диф. входов;

2 аналоговых
выхода;

8 цифровых
входов/выходов

330

285

Трехфазная трансформаторная группа

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

380 ВА

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

347.1

285

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

401.1

142,5

Измеритель мощностей

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

0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А.  

507.2

285

Блок мультиметров

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

3 мультиметра
MY-60

508.2

285

Персональный компьютер

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

Windows, плата PCI 6023E
(PCI 6024E)

550

Описание работы с программой

«Многоканальный осциллограф»

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 (x10), 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).

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО

ТРАНСФОРМАТОРА

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

Программа работы

  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                        Sн = 80 ВА;

Номинальное первичное напряжение                              U=220 В;

Номинальное вторичное напряжение                               U=127В;

Номинальный вторичный ток                                            I = 0,134А;

Сечение сердечника                                                            Пс =  

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

Таблица 2

Перечень аппаратуры

Обозначение

Наименование

Тип

Параметры

А1

Регулируемый автотрансформатор

318.1

~ 0…240 В  / 2 А

А2

Трёхфазная трансформаторная группа

347.1

380 ВА;

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

Р1

Блок мультиметров

508.2

3 мультиметра

0...1000 В  /

0...10 А  /

0…20 МОм

Описание электрической схемы соединений

Для определения коэффициента трансформации К в работе используется аппаратура табл.1,2. Записать параметры, применяемого оборудования. Собрать схему для испытания трансформатора (рис.1).

Автотрансформатор А1 используется в качестве регулируемого источника синусоидального напряжения промышленной частоты.

Один из однофазных трансформаторов трехфазной трансформаторной группы  А2 является испытуемым.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток и напряжение первичной обмотки испытуемого трансформатора.

Указания по проведению эксперимента

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" автотрансформатора А1.

Соедините электрическим шнуром приборную вилку электропитания «220 В» автотрансформатора А1 с розеткой однофазной трехпроводной электрической сети питания напряжением 220 В.

Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

Поверните регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 в крайнее против часовой стрелки положение.

В трехфазной трансформаторной группе А2 переключателем установите желаемое номинальное вторичное напряжение трансформатора, например, 127 В.

Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и автотрансформатора А1.

Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1, выставьте напряжение U1 на его выходе (выводах первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора) равным, например 220 В.

Измерьте с помощью мультиметра блока  Р1 напряжение U2  на выводах вторичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора.

Отключите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и автотрансформатора А1.

Вычислите искомый коэффициент трансформации однофазного трансформатора по формуле

                              (1)

где U1=U1н  , U2 соответственно напряжения на первичной и вторичной обмотках.

2. Снятие и определение характеристики холостого хода I01=f(U01), Р01=f(U01), cosφ01=f(U01) однофазного трансформатора.

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

Р и с. 2. Схема для снятия  характеристики холостого хода

Таблица 3

Перечень аппаратуры

Обозначение

Наименование

Тип

Параметры

А1

Регулируемый автотрансформатор

318.1

~ 0…240 В  / 2 А

А2

Трёхфазная трансформаторная группа

347.1

380 ВА;

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

А3

Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения

401.1

3 трансформатора напряжения

600 В / 3 В;

3 трансформатора тока

0,3 А / 3 В

А4

Коннектор

330

8 аналог. диф. входов;

2 аналог. выходов;

8 цифр. входов /

выходов

А5

Персональный компьютер

550

IBM совместимый,

 Windows 9*,

монитор, мышь,

клавиатура,

плата сбора информации

PCI-6023E 

(PCI-6024E)

Р1

Блок мультиметров

508.2

3 мультиметра

0...1000 В  /

0...10 А  /

0…20 МОм

Р2

Измеритель мощностей

507.2

15; 60; 150; 300; 600 В /

0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А.  

Описание электрической схемы соединений

Режим холостого хода трансформатора - это режим при разомкнутой вторичной обмотке (I2=0). Для проведения опыта холостого  хода  в работе используется аппаратура табл.3. Записать параметры, применяемого оборудования, представленные в табл.3. Собрать схему для испытания трансформатора (рис.2).

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток и напряжение первичной обмотки испытуемого трансформатора.

С помощью измерителя Р2 контролируются активная и реактивная мощности, потребляемые испытуемым трансформатором.

Указания по проведению эксперимента

Выполните все действия предыдущего эксперимента вплоть до активизации мультиметров блока Р1. И далее.

Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1, изменяйте напряжение U01   на выводах первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора в диапазоне 0…240 В и заносите показания вольтметра Р1.1 (напряжение U01) и амперметра Р1.2 (ток I01 первичной обмотки трансформатора), а также ваттметра и варметра измерителя Р2 (активная P01 и реактивная Q01 мощности, потребляемые трансформатором) в табл.4.

Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

Используя данные табл.4, вычислите соответствующие напряже-

нию U01 значения коэффициента мощности по формуле

Используя данные табл.4 постройте искомые характеристики холостого хода I01=f(U01), Р01=f(U01), cosφ01=f(U01) однофазного трансформатора.

Через аналоговые входы АСН0-АСН8 и АСН1-АСН9 коннектора А4 измеряемые напряжения и токи вводятся в компьютер А5.

Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5 и запустите программу “Многоканальный осциллограф”. Настройте программу для запоминания, например, последних 5 секунд процесса.

Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.

Включите ключ-выключатель источника G1.

Нажмите кнопку «ВКЛ» включения сканирования первого канала виртуального осциллографа.

Нажмите кнопку “ВКЛ” источника G1 и через 1-2 секунды после этого остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить».

Нажмите на кнопку-гриб источника G1.

Используя возможности программы “Многоканальный осциллограф”, проанализируйте полученную временную зависимость тока включения однофазного трансформатора без нагрузки.

Таблица 4

Опытные и расчетные данные характеристики холостого хода

Опыт

Расчет

Примеч.

U01, В

I01, мА

P01, Вт

Q01, Вт

cos 01

3. Снятие и определение характеристики короткого замыкания I=f(U), Р=f(U), cosφ = f(U) однофазного трансформатора.

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

Р и с. 3. Схема для снятия  характеристики короткого замыкания

Таблица 5

Перечень аппаратуры

Обозначение

Наименование

Тип

Параметры

А1

Регулируемый автотрансформатор

318.1

~ 0…240 В  / 2 А

А2

Трёхфазная трансформаторная группа

347.1

380 ВА;

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

А13

Реостат

323.2

2×0…100 Ом / 1 А

Р1

Блок мультиметров

508.2

3 мультиметра

0...1000 В  /

0...10 А  /

0…20 МОм

Р2

Измеритель мощностей

507.2

15; 60; 150; 300; 600 В /

0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А.  

Описание электрической схемы соединений

 Режим короткого замыкания - это режим при замкнутой накоротко вторичной обмотке (U2 =0). Для проведения опыта холостого  хода  в работе используется аппаратура табл.5. Записать параметры, применяемого оборудования, представленные в табл.5. Собрать схему для испытания трансформатора (рис.3).

Реостат А13 ограничивает темп роста тока в обмотках испытуемого трансформатора.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются напряжения первичной и вторичной обмоток испытуемого трансформатора.

С помощью измерителя Р2 контролируются активная и реактивная мощности, потребляемые испытуемым трансформатором.

  При проведении опыта короткого замыкания необходимо проявлять осторожность. До включения питания следует снизить до нуля напряжение источника А1.

Указания по проведению эксперимента

Выполните все действия первого эксперимента вплоть до актививации мультиметров блока Р1. И далее.

Медленно вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 по часовой стрелке, увеличивайте ток I первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора до тех пор пока показания амперметра Р1.3 не достигнут 0,5 А (не более!) и заносите показания амперметра Р1.3 (ток I), вольтметра Р1.2 (напряжение U), а также ваттметра и варметра измерителя Р2 (активная P и реактивная Q мощности, потребляемые трансформатором) в табл. 6. В процессе опыта следует точно зафиксировать режим, когда токи в обмотках равны номинальным. Соответствующее напряжение U=UКН считается номинальным напряжением короткого замыкания и является важным эксплуатационным параметром трансформатора.

Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

Таблица  6

Опытные и расчетные данные характеристики короткого замыкания

Опыт

. Расчет

U, В

I, мА

P, Вт

Q, Вт

I, мА

cos 

  1.  Используя данные табл.6, вычислите соответствующие напряжению U значения коэффициента мощности по формуле

Занесите полученные результаты в табл.6.

  1.  Используя данные табл.6, постройте искомые характеристики

короткого замыкания I =f(U), Р =f(U), cosφ =f(U) однофазного трансформатора на общей координатной плоскости.

  1.  Регистрация и отображение на компьютере тока

       короткого замыкания однофазного трансформатора

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

Р и с. 4. Электрическая схема соединений

Таблица 7

Перечень аппаратуры

Обозначение

Наименование

Тип

Параметры

G1

Трехфазный источник

питания

201.2

~ 400 В  / 16 А

А2

Трёхфазная трансформаторная группа

347.1

380 ВА;

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

А3

Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения

401.1

3 трансформатора напряжения

600 В / 3 В;

3 трансформатора тока

0,3 А / 3 В

А4

Коннектор

330

8 аналог. диф. входов;

2 аналог. выходов;

8 цифр. входов /

выходов

А5

Персональный компьютер

550

IBM совместимый,

Windows 9*,

монитор, мышь,

клавиатура,

плата сбора информации

PCI-6023E

(PCI-6024E)

А6

Трехполюсный выключатель

301.1

~ 400 В  / 10 А

А13

Реостат

323.2

2×0…100 Ом / 1 А

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Один из однофазных трансформаторов трехфазной трансформаторной группы  А2 является испытуемым.

Измерительный трансформатор тока (трансдуктор) в блоке А3 обеспечивает гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразует ток первичной обмотки испытуемого трансформатора в пропорциональное ему нормированное напряжение.

Через аналоговый вход АСН0-АСН8 коннектора А4 измеряемое напряжение вводится в компьютер А5.

Выключатель А6 выполняет роль короткозамыкателя.

Реостат А13 ограничивает ток короткого замыкания.

Указания по проведению эксперимента

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1.

Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

В трехфазной трансформаторной группе А2 переключателем установите желаемое номинальное вторичное напряжение трансформатора, например, 127 В.

Установите суммарное сопротивление реостата А13 равным, например, 150 Ом.

Переключатель режима работы трехфазного выключателя А6 переведите в положение «РУЧН.».

Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5 и запустите прикладную программу «Многоканальный осциллограф». Настройте программу для запоминания, например, последних 5 секунд процесса.

Включите выключатель «СЕТЬ» выключателя А6.

Включите источник G1.

Нажмите кнопку «ВКЛ» включения сканирования первого канала виртуального осциллографа.

Нажмите кнопку «ВКЛ» и спустя 1 с (не более) – кнопку «ВЫКЛ» выключателя А6 и еще через 1 с после этого остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф».

Нажмите на кнопку-гриб источника G1 и отключите выключатель «СЕТЬ» выключателя А6.

Используя возможности программы «Многоканальный осциллограф», проанализируйте полученную временную зависимость тока короткого замыкания.

5. Расчеты и построени.

А. Параметры схемы замещения трансформатора (рис.4) определяются по данным опыта холостого хода и короткого замыкания.        Для режима холостого хода, когда (приведенный ток вторичной обмотки), схема замещения трансформатора упрощается  (рис.5).                  

Р и с 4. Полная схема

замещения трансформатора                  

   По результатам опыта холостого хода   для

     Uo1=U определяем параметры намагничивающей ветви трансформатара.

Входное сопротивление трансформатора

                             (2)

Р и с. 5. Схема замещения

для режима холостого хода

трансформатора

                     (3)

        (4)

Приведенные формулы учитывают то,  что при холостом ходе силовых трансформаторов электрические потери в первичной  обмотке пренебрежимо малы по сравнению с магнитными потерями в сердечнике, а индуктивное сопротивление рассеяния  первичной обмотки пренебрежимо мало по сравнению с главным индуктивным сопротивлением, т.е. r1<<rm; x1<<xm. В режиме короткого замыкания,  когда    сопротивление  намагничивающей ветви ; током через намагничивающую ветвь можно пренебречь и схема для режима короткого замыкания (рис.6) упрощается по сравнению с полной схемой замещения.  По результатам опыта короткого замыкания для I1k=I вычисляют  

Р и с.6.Схема замещения для режима короткого замыкания

                       (5)

                                                                                                                                                                                                           (6)

                         (7)

Если допустить, что плотности токов и средние длины витков первичной и вторичной обмоток одинаковы, можно считать

                                                                                                  (8)

                                                                                                  (9)

Рассчитанные параметры нанести на полную схему замещения трансформатора (см. рис.4).

Б. Индукция в стержне сердечника трансформатора расчитывается из соотношений

                                                         (10)

                                                                               (11)

где Пс— сечение стержня сердечника.

В. Номинальное напряжение короткого замыкания трансфор-матора Uкн — это напряжение, которое, будучи приложено к первичной обмотке закороченного трансформатора, вызывает в его обмотках номинальные токи.  Оно определяется по данным опыта короткого замыкания (см. табл.5) или по известным параметрам.

                                                      Uкн=IнZк                                                              (12)

Обычно его выражают в процентах от номинального напряжения и обозначают Uk%         

                                                                     (13)

     Эксплуатационный ток короткого замыкания

                                                          (14)

Содержание отчета

Отчет оформляется на листах формата А4 и должен содержать:

  1.  Титульный лист по форме рис.7;
  2.  Название работы;
  3.  Цель работы;
  4.  Программу работы;
  5.  Параметры исследуемого объекта и применяемого оборудования;
  6.  Общие сведения об объекте исследования;
  7.  Схемы испытания;
  8.  Данные испытаний и расчета;
  9.  Построенные в координатных осях, необходимые графики;

10. Выводы или ответы на контрольные вопросы(по указанию преподавателя).

Контрольные вопросы

      1. Что такое режим холостого хода трансформатора?

      2. Почему в режиме холостого хода cos0 уменьшается с ростом первичного напряжения?

      3. Чем объяснить, что xm>>xk?

      4. Как изменится индукция магнитного поля в сердечнике трансформатора, если уменьшить число витков W1?

      5. Что такое режим короткого замыкания трансформатора?

      6. Объясните, почему cosk практически не зависит от величины приложенного напряжения

      7. Какие параметры схемы замещения будет иметь испытанный трансформатор, если первичную обмотку сделать вторичной и наоборот?

      8. Как изменятся параметры схемы замещения трансформатора, если его медные обмотки заменить алюминиевыми с тем же сечением и числом витков?

      9. Как изменится магнитный поток сердечника трансформатора, если при неизменном первичном напряжении увеличить его частоту?

      10. Покажите, что при одинаковых размерах сердечника трансформатора на 100 Гц может быть изготовлен на двойную мощность по сравнению с частотой 50 Гц.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1.  1. Копылов И.П. Проектирование электрических машин.:Уч.для вузов/ И.П. Копылов и др. 3-е  изд. М.: Высш. шк., 2002,-757 с.

2. Копылов И.П. Электрические машины.:М.:Высш. шк., 2000,-607 с.

    3. Проектирование электрических машин. Под ред. Гольдберга О.Д.,2-е изд. М.: Высш. шк., 2001,-430 с.

        

Р и с.7. Титульный лист.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15529. Церква 14-17 століття 12.23 KB
  Становище церкви. Надзвичайно тяжким було становище української православної церкви як одного з чинників культурного процесу. Проти неї вів уперту непримиренну боротьбу войовничий католицизм який офіційно підтримувала польська королівська адміністрація. Ще однією тр...
15530. ПЕРВЫЕ ВЕКА РУССКОЙ ИСТОРИИ 348 KB
  Б. А. РЫБАКОВ ПЕРВЫЕ ВЕКА РУССКОЙ ИСТОРИИ Откуду есть пошла земля Русская Первые свидетельства о государстве Руси Русь на подъеме Князь Игорь Старый и древляне Святослав и его походы Былинное время Руси Христианство и язычество Культура древней Руси ...
15531. Русская литература XX века 1.46 MB
  Новый этап в развитии русской литературы XX в. ознаменовался окончанием мирового периода в жизни народов Европы: началась Вторая мировая война, длившаяся шесть лет. В 1945 г. она завершилась поражением гитлеровской Германии. Но мирный период продолжался недолго
15532. Додаткові освітні послуги — одне з джерел фінансування навчальних закладів 116 KB
  Додаткові освітні послуги одне з джерел фінансування навчальних закладів Практика доводить: якщо керівник навчального закладу вдало обрав види позабюджетної діяльності та правильно організував надання додаткових освітніх послуг то це може стати надійним джерелом...
15533. Історія трудової книжки 151 KB
  Історія трудової книжки Першими були французи Головне джерело інформації про трудову діяльність людини трудова книжка має давню історію що бере початок в європейському законодавстві. Уперше вона зявилася в Англії і Франції як форма контролю за робітниками. У ...
15534. Особова справа 27.5 KB
  Особова справа Особова справа це сукупність документів які містять найповніші відомості про працівника і характеризують його біографічні ділові особисті якості. Вона посідає основне місце у системі персонального обліку працівників. На підставі документів що групу...
15535. Практичні питання складання номенклатури справ, формування та зберігання справ 45.5 KB
  Практичні питання складання номенклатури справ формування та зберігання справ Документальне забезпечення управління персоналом кадрами це не лише створення а й систематизація і зберігання відповідних кадрових документів. Для визначення їх переліку найменуван
15537. Протокол як додатковий інформаційний документ 31 KB
  ПРОТОКОЛ Протокол документ що фіксує хід обговорення питань і прийняття рішень на зборах засіданнях нарадах. Комерційні підприємства складають протоколи засідань Ради директорів засновників протоколи загальних зборів акціонерів тощо. Протокол веде секрет...