Исследование однофазного трансформатора в ewb

Общая электротехника и электроника: Лабораторный практикум , страница 23

Провести расчеты параметров по формулам и занести полученные значения в правую половину таблицы 4.2.

Отметить значения емкости С, при которой происходит резонанс токов.

4.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ.

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, названием лабораторной работы и фамилии имени и отчества студента.

3. Схему модели лабораторного стенда, вычерченную с экрана монитора с помощью линейки.

4. Таблицы, содержащие результаты измерений и расчетов.

5. Векторную диаграмму, иллюстрирующую процесс компенсации реактивной мощности при включении параллельно катушке индуктивности конденсатора. Векторные диаграммы должны строится с помощью линейки, с соблюдением масштабов и обозначением всех векторов и сдвига фаз между векторами.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХОБМОТОЧНОГО ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

5.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение устройства и принципа действия двухобмоточного, однофазного трансформатора. Исследование характеристик трансформатора при работе в различных режимах.

5.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Трансформатором называется статическое (т.е. без движущихся элементов) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования величины одного переменного напряжения в напряжение другой величины той же частоты.

Преобразование величины напряжения осуществляется благодаря явлению электромагнитной индукции. Обмотка трансформатора, соединенная с источником переменного напряжения, называется первичной. Обмотка, к которой присоединяется приемник электроэнергии, называется вторичной.

Обмотки трансформатора не соединены между собой по постоянному току, поэтому напряжение на вторичной обмотке трансформатора появляется только при изменении величины напряжения в первичной обмотке. Это свойство трансформаторов позволяет использовать их для разделения постоянной и переменной составляющих напряжения. В частности, трансформаторы используют для изоляции части электрической цепи по постоянному току от высокого переменного напряжения электрической сети.

Обмотки трансформаторов обычно наматываются в пазах замкнутого сердечника (магнитопровода), набираемого из отдельных, изолированных друг от друга слоем лака, листов электротехнической стали. Относительная магнитная проницаемость электротехнической стали достигает 10000…20000. Обычно в пазах магнитопровода размещаются несколько катушек с обмотками. Принципиальная схема включения двухобмоточного трансформатора приведена на рис.5.1.

Рис.5.1.Принципиальная схема включения двухобмоточного трансформатора с измерительными приборами.

На рисунке изображен двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения U₁ Напряжение подводится к первичной обмотке трансформатора через два предохранителя и коммутатор К₁.При замыкании коммутатора К₁ напряжение U₁ подается на первичную обмотку трансформатора. При этом на вторичной обмотке трансформатора появляется напряжение U₂.

Во входной цепи трансформатора включены: вольтметр (V₁), амперметр (A₂) и ваттметр (W). Параллельно вторичной обмотке трансформатора включен вольтметр (V₂), измеряющий напряжение U₂ и амперметр, измеряющий ток I₂ , протекающий через сопротивление нагрузки ( Ζн) , а также коммутатор К₂,отключающий сопротивление нагрузки ( режим холостого хода ).

На щитках мощных трансформаторов обозначаются:

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Лабораторная работа №6. Испытание однофазного трансформатора

Испытание однофазного трансформатора

Произвести испытание однофазного трансформатора в режимах холостого хода, короткого замыкания и в режиме нагрузки резистивными приемниками.

Экспериментально определить коэффициент трансформации, ток холостого хода, потери мощности в сердечнике.

Экспериментально определить напряжение короткого замыкания и потери мощности в обмотках при номинальной нагрузке.

По экспериментальным данным построить внешнюю характеристику трансформатора и определить изменение напряжения при нагрузке.

По экспериментальным данным построить рабочие характеристики трансформатора.

Теоретическое введение

Трансформатор — статический электромагнитный аппарат, в котором посредством магнитного поля, переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Рис. 1. Электромагнитная схема

Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, который набирается из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака. Делается это для уменьшения вихревых токов. На сердечнике располагаются две катушки, их называют обмотками, которые тщательно изолированы от сердечника и не имеют электрической связи друг с другом. Обмотка, которая подключается к источнику энергии, называется первичной, обмотка, к которой подключается приемник энергии, называется вторичной. Начало и конец обмотки высшего напряжения обозначаются соответственно начальными и конечными буквами латинского алфавита ”А” и ”Х”. Начало и конец обмотки низшего напряжения обозначаются теми же малыми буквами латинского алфавита ”а” и ”х”. При подключении первичной обмотки, имеющей w витков, к источнику синусоидального напряжения — u1, в цепи первичной обмотки течет ток — i1. Намагничивающая сила этого тока — i1w1 создает переменный магнитный поток Фосн, который замыкается по сердечнику, пронизывая обе обмотки. Этот поток индуцирует в обмотках электродвижущие силы:

;

.

Если вторичная обмотка замкнута, то под действием ЭДС ”е2” в цепи вторичной обмотки потечет ток. Отношение электродвижущих сил определяется отношением чисел витков первичной и вторичной обмоток и для трансформатора есть постоянная величина, которая называется коэффициентом трансформации.

.

Величина коэффициента трансформации может быть найдена экспериментально или вычислена по паспортным данным.

В паспорт трансформатора заносятся номинальная мощность S, номинальное напряжение и токи обмоток. Номинальной полезной мощностью трансформатора называется полная мощность на зажимах вторичной обмотки — S2н, она приблизительно равна полной мощности потребляемой первичной обмоткой — S1н, т. е.

.

Номинальным напряжением называется напряжение на зажимах обмотки при холостом ходе трансформатора, обозначается — U1н, U2н.

Номинальным током называется ток, связанный с номинальной мощностью и номинальным напряжением следующим соотношением:

Эксплуатационные характеристики трансформатора определяются изменением вторичного напряжения при нагрузке, потерями мощности в сердечнике и обмотках, коэффициентом полезного действия. Все эти величины могут быть рассчитаны по данным опытов холостого хода и короткого замыкания, которые характеризуют работу трансформатора в предельных режимах нагрузки: при ее отсутствии I2 = 0 и номинальной — I2 = I2н. Основным режимом работы трансформатора является режим нагрузки, когда вторичная обмотка замкнута на приемник и по ней протекает ток i2. Сила тока i2 определяется величинами ЭДС е2 и полного сопротивления вторичной цепи. При наиболее распространенной индуктивной нагрузке, ток вторичной обмотки отстает от ЭДС — е2 по фазе, при емкостной — опережает ЭДС на некоторый угол, определяемый параметрами вторичной цепи.

Появление тока во вторичной обмотке сопровождается появлением намагничивающей силы — i2w2, которая создает в сердечнике магнитный поток, направленный, в соответствии с принципом Ленца, навстречу потоку первичной обмотки, т. е. магнитный поток вторичной обмотки стремится размагнитить магнитопровод. Увеличение вторичного тока приводит к возрастанию мощности вторичной цепи — i2е2.

Согласно закону сохранения энергии это вызывает рост мощности потребляемой первичной обмоткой из сети — i1u1 и, следовательно,

при неизменной величине первичного напряжения увеличение тока вторичной обмотки приводит к возрастанию тока первичной обмотки.

Одновременно с увеличением тока первичной обмотки возрастает и намагничивающая сила — i1w1, прирост которой, компенсирует размагничивающее действие вторичного тока.

Магнитный поток в сердечнике трансформатора при нагрузках от 0 до номинальной остается неизменным.

Протекание тока во вторичной обмотке трансформатора вызывает падение напряжения в ее активном и индуктивном сопротивлениях. Поэтому ЭДС — е2 несколько отличается от напряжения U2 на зажимах вторичной обмотки.

Отклонение величины вторичного напряжения трансформатора от напряжения холостого хода, выраженное в процентах, называется изменением напряжения трансформатора при нагрузке.

.

Эта величина может быть рассчитана по данным опытов холостого хода и короткого замыкания или определена по внешней характеристике, которая представляет собой зависимость вторичного напряжения от коэффициента загрузки — U2 = f(b). При индуктивной нагрузке вторичное напряжение уменьшается с ростом вторичного тока. При номинальной нагрузке уменьшение напряжения будет тем больше, чем больше полные сопротивления обмоток.

Величина изменения напряжения при нагрузке зависит также от характера нагрузки. У силовых трансформаторов при b = 1 изменение напряжения составляет 5-10 %. Чтобы устранить нежелательное уменьшение напряжения на приемниках, трансформатор проектируют так, чтобы напряжение холостого хода U20 было на 5% больше номинального напряжения приемников, кроме того предусматривается возможность изменения числа витков одной из обмоток при возрастании нагрузки.

Рабочее задание

Внимательно прочитайте раздел ”Техника безопасности при работе трансформатора”.

Паспортные данные трансформатора занесите в рабочий журнал.

Источник

Лабораторная работа № 5 исследование однофазного трансформатора

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом действия однофазного трансформатора. Опытным путем исследовать работу трансформатора на холостом ходу, при коротком замыкании и под нагрузкой. Построить рабочие характеристики.

Краткие теоретические сведения

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования посредством магнитного поля электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения с условием сохранения частоты.

Трансформаторы получили широкое распространение при передаче электрической энергии на большие расстояния и для распределения энергии между ее потребителями. Трансформаторы, используемые в системе электроснабжения для обеспечения электроэнергией основных потребителей, называются силовыми.

Трансформатор состоит из замкнутого ферромагнитного сердечника – магнитопровода 1 (рис.5.1), на котором размещены две обмотки: первичная 1, к которой подводят напряжение U1 от источника питания, и вторичная 2, к которой подключают потребителей на напряжение U2. Начала обмотки обычно обозначают А и а, концы Х и х.

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Под действием переменного напряжения U1 по виткам первичной обмотки протекает переменный ток I1, создающий переменную намагничивающую силу F1 = I1w1, которая, в свою очередь, создает переменный основной магнитный поток Ф, замыкающий по стальному магнитопроводу. Замыкаясь, магнитный поток Ф оказывается сцепленным как с первичной, так и с вторичной обмотками и наводит в обеих обмотках электродвижущие силы.

Таким образом, при подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного тока на зажимах вторичной обмотки индуцируется переменная ЭДС Е2, вторичная обмотка становится источником питания и к ней можно присоединить какой-либо электроприемник.

Рис. 5.1. Графические обозначения трансформатора

Опыт холостого хода трансформатора – это такой режим работы трансформатора, при котором к первой обмотке подведено номинальное напряжение U1н, а вторичная обмотка разомкнута.

Работа трансформатора под нагрузкой – оценивают коэффициентом нагрузки в и определяют как отношение токов

Важнейшей характеристикой трансформатора является его внешняя характеристика. Это зависимость U2 = f(в) при U1=U1н=const, f1=const. Внешние характеристики трансформатора зависят от характера нагрузки.

Опыт короткого замыкания. Для проведения опыта вторичную обмотку замыкают накоротко при первичном напряжении, пониженным регулятором напряжения до такой величины, при которой токи в обмотках будут равны номинальным, т. е. паспортным: I1=I1н; I2=I2н.

Напряжение U1k, при котором проводится опыт короткого замыкания, называется абсолютным напряжением короткого замыкания.

Источник