Главная Обратная связь

Дисциплины:






Опис лабораторного стенда



ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №11

ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

МЕТА РОБОТИ: вивчити будову трансформатора: дослідним шляхом визначиш параметри холостого ходу й КЗ; розрахувати опір схеми заміщення трансформатора й побудувати основні характеристики трансформатора в функції навантаження.

 

 

Програма роботи

 

11.1.1. Ознайомитися з приладами, апаратами і обладнанням експериментальної установки, записати їх технічні характеристики в протокол випробувань.

11. 1.2. За паспортними даними трансформатора визначити номінальний струм первинної і вторинної обмоток; підібрати відповідні вимірювальні прилади.

11.1.3. Скласти схему експериментальної установки для дослідження однофазного трансформатора. Ручку автотрансформатора встановити в нульове положення, вимикач Вї встановити в положення "вимкнуто".

11 !.4. Виконати дослід холостого холу трансформатора Речультаги вимірювань занести в таблицю 11.1 Таблиця 11.1

 

№ п/п   Результати вимірювань Результати обчислень
напруга струм Активна потужність Параметри гілки намагнічування
  U1,B U2,B І,А Р1,Bт R0,Oм X0,Ом Z0,Ом Кт
               

 

 

11.1.5. Виконати дослід навантаження трансформатора. Результати досліджень занести в таблицю 11.2. Таблиця 11.2

 

№ п/п   Результати вимірювань Результати обчислень
U1,B const I1,A P1,Bт U2,B І1,А P2,Bт cos
                   

 

11.1.6. Виконати дослід КЗ. Результати досліджень занести в таблицю 11.3

Таблиця 11.3

 

 

№ п/п   Виміряно Розраховано
U1к,B І1= І2н, А Рк,Bт Zк,Ом Rк,Ом Xк,Ом R1,Ом X1,Ом R2,Ом X2,Ом
                     

 

 

11.17. За даними досліду холостого ходу обчислити параметри лайки намагнічення схеми заміщення трансформатора R0, X0, Z0 і коефіцієнт трансформації Кт.

11.1.8. За даними досліду КЗ визначити параметри обмоток трансформатора R1, X1, R2, X2.

11.19. Розрахувати і побудувати в загальній, системі координат робочі характеристики трансформатора U2, I2, І.і2, cos 1 , =f( ).

11.110. Накреслити схему заміщення трансформатора і визначити значення всіх її параметрів.



11.1.11. Зробити висновки за результатами виконаної роботи.

 

11.2 Програма домашньої підготовки до виконання лабораторної

Роботи

1. Повторити за підручником [1] теоретичний матеріал: будову і принцип дії трансформатора, рівняння електричного та магнітного стану, досліди холостого ходу і КЗ. схему заміщення трансформатора, робочі характеристики.

2 Підготувати протокол випробувань із схемами лабораторних установок і таблицями для занесення результатів досидів.

3. Відповісти на контрольні запитання до лабораторної роботи.

 

11.3 Основні теоретичні відомості

Трансформатором називається електромагнітний апарат, який призначений для перетворення електричної енергії в ланцюгах змінного струму і одним співвідношенням напруги й струму в електричну енергію з іншим співвідношенням напруги й струму при незмінній частоті.

Вивчення роботи трансформатора під навантаженням полягає в дослідженні двох граничних режимів його роботи: холостого ходу і КЗ.

Під холостим ходом (х.х.) розуміють такий режим роботи трансформатора, при якому до первинної обмотки підводиться номінальна напрїга. а вторинна обмотка розімкнена чи замкнена через вольтметр з великим внутрішнім опором. Із досліду х.х. можна визначити:

а) коефіцієнт трансформації трансформатора К. який приблизно дорівнює відношенню напруг на затискачах первинної U1 і вторинної U2 обмоток:

б) втрати в магнітопроводі (втрати в сталі) трансформатора Рст, які дорівнюють активній потужності. яка споживається в режимі х.х. Рх.

в) значення активного Ro і реактивного Хo опорів схеми заміщення (опори Ro і Хо вводять в схему заміщення, щоб врахувати процеси в магнітопроводах трансформатора).

Під КЗ розуміють такий режим, при якому вторинна обмотка замкнена накоротко, а до первинної обмотки підводиться понижена проти номінальної напруга, яка називається напругою КЗ Uk. Ця напруга складає декілька відсотків від номінальної U1н (Uк =5,5-10.5% U1н). При подачі на затискачі первинної обмотки напруги Uк, в досліді КЗ в ланцюгах первинної і вторинної обмоток діють номінальні значення струмів І1н і І2н .

Дослід КЗ дає можливість визначити:

а) втрати в обмотках (електричні) Рсл, які дорівнюють активній потужності, що споживається трансформатором в досліді КЗ Рк;

б) значення активних опорів R1, R2, а також реактивних опорів розсіювання Х1 і Х2 відповідно до первинної і вторинної обмоток трансформатора.

Будь-який навантажувальний режим можна розглядати як проміжний між двома граничними режимами роботи трансформатора. В режимі навантаження підведена до первинної обмотки трансформатора напруга U1 врівноважується ЕРС первинної обмотки Е1 і спадом напруги на повному опорі цієї обмотки Z1;.

де i1 комплекс струму в первинній обмотці.

У вторинній обмотці трансформатора збуджується ЕРС Е2. Якщо до вторинної обмотки, повний опір якої Z2, приєднати навантаження, то у вторинній обмотці потече струм і2 і на затискачах встановиться напруга U2

 

значення якої залежить від характеру навантаження і може бути визначено із зовнішніх характеристик трансформатора (рис. 11,1).

 

Зовнішні характеристики отримують при , , і , де - коефіцієнт потужності навантаження. Відсоткова зміна вторинної напруги показує, наскільки напруга на затискачах вторинної обмотки при навантаженні U2 відрізняється від цієї напруги при х.х.:

Робочими характеристиками трансформатора називають залежності вторинної напруги U2, первинного струму І1, ККД , коефіцієнта потужності від вторинного стуму І2 при незмінній напрузі живлення U1, частоті f1 і коефіцієнті потужності навантаження . Наближений вигляд цих характеристик подано на рис. 11.2.

 

Опис лабораторного стенда

Експериментальні дослідження однофазного трансформатора виконують на лабораторному стенді, принципова схема якого зображена на рис. 11,3.

Живлення первинної обмотки АХ дослідного трансформатора Тр здійснюється через лабораторний трансформатор ЛАТР і автоматичний вимикач ВА. Для вимірювання первинного струму її, первинної напруги U1 і потужності Р1, яка підводиться, в коло первинної обмотки увімкнені вимірювальні прилади: амперметр А1, вольтметр V1, та ватметр W.

До вторинної обмотки ах трансформатора підключений резистор R, який дозволяє змінювати струм навантаження. Значення вторинного струму І2 і напруги U2 вимірюють амперметром А2 і вольтметром V2. Вимикач В1, забезпечує розмикання кола навантаження и досліді х.х.

 

11. 5 Порядок виконання лабораторної роботи

11.5.1. В досліді х.х. автотрансформатором ЛАТР на затискачах первинної обмотки встановлюють номінальну напругу . Вимикач ВА повинен бути розімкненим (рис. 11.3).

Вхідний опір трансформатора при досліді х.х.:

практично дорівнює повному опору Zо ланки намагнічення, оскільки опори Rо і Хо в сотні разів перевищують активний R1 і реактивний опір розсіяння X1 первинної обмотки трансформатора. З урахуванням цього, опори Rо і Хо знаходять так:

Коефіцієнт трансформації:

11.5.2 Для здійснення досліду навантаження вмикають вимикач ВА змінюючи за допомогою реостата R навантаження трансформатора, повільно збільшують струм І2 до номінального. Робочі характеристики розраховують за такими формулами:

 

коефіцієнт навантаження:

потужність навантаження:

Оскільки навантаження чисто активне, то

коефіцієнт потужності

коефіцієнт корисної дії

11.5.3 В досліді КЗ до первинної обмотки трансформатора підводять знижену напругу, яка складає кілька відсотків від номінальної, а вторинні обмотку замикають накоротко проводом (рис 11.4).

 

 

 

Ручка автотрансформатора ЛАТР перед вмиканням установки обов'язково повинна бути виведена на нуль. Потім напругу, що підводиться до первинної обмотки, плавно збільшують доти, поки струм не стане рівний номінальному. Покази приладів, що відповідають значенню струму КЗ І1к=І1ном позаносять в таблицю 11.4.

 

Таблиця 11.4

 

№ п/п   Виміряно Розраховано
U1к, B І1 =І1к, A Pк, Bт Zк, Oм Rк, Oм Xк, Oм R1, Oм X1, Oм R2, Oм X2, Oм
                     

 

Розрахункові величини обчислюють за такими формулами:

напруга КЗ у відсотках для номінальної первинної напруги:

повний опір КЗ трансформатора

активна Rк та реактивна Хк складові опору КЗ

опори первинної обмотки і зведені опори вторинної обмотки

опори вторинної обмотки

 

11.6 Завдання на підготовку до лабораторно-практичного завдання

Перед виконанням лабораторної роботи необхідно:

1) ознайомитись із теоретичними відомостями, які приведені дійсних методичних вказівках і в [1.c 295-332.2.С.2.238-266];

2) розв'язати за вказівкою викладача;

3)підготувати в робочому зошиті протокол лабораторних дослідів однофазного трансформатора.

 

 

11.7. Питання для самоконтролю і задачі для самостійного розв'язування

1. Зобразіть будову однофазного трансформатора. Основні елементи конструкції і їх призначення.

2. Поясніть принцип дії трансформатора в режимі холостого ходу.

3. Напишіть рівняння електричного стану первинної обмотки і миттєвими і комплексними значеннями величин. Поясніть їх.

4. Побудуйте векторну діаграму трансформатора в режимі холостого ходу, покажіть на ній вектор напруги на опорі розсіювання первинної обмотки.

5.Визначте ЕРС первинної обмотки, якщо частота струму f=50 Гц, число витків W1=500, амплітуда магнітного потоку 0,0005 Вб.

6.Напруга живлення первинної обмотки дорівнює 100 В. його частота 50 Гц, число витків первинної обмотки W1=1000. Знайдіть основний магнітний потік.

7.Нарисуйте схему заміщення трансформатора в режимі холостого ходу і покажіть як розраховувати параметри цієї схеми.

8. Яку потужність можна визначити і досліду холостого ходу ?

9. Зобразити принципову схему роботи трансформатора в режимі навантаження. Показати направлення КРС, струмів, потоків - основного і розсіювання.

10.Поясніть, чи зміняться струми обмоток при зміні навантаження трансформатора, як саме і чому ?

11.Запишіть рівняння МРС і поясніть, як зміняться доданки урн збільшенні і зменшенні навантаження.

12.Запишіть рівняння електричного стану для первинної і вторинної обмоток миттєвими і комплексними значеннями з урахуванням ЕРС розсіювання, а також рівняння з приведеними значеннями.

13.Поясніть, з якою метою параметри вторинної обмотки приводяться до числа витків первинної обмотки.

14.Побудуйте векторну діаграму трансформатора, що працює на активно-індуктивне навантаження, і поясніть порядок її побудови.

15 Нарисуйте повну схему заміщення трансформатора і поясніть як визначити параметри схеми заміщення ?

16.Нарисуйте схему досліду короткого замикання трансформатора і вкажіть умови проведення досліду.

17.Яку потужність можна визначити з досліду короткого замикання ?

18.Нарисуйте схему заміщення однофазного трансформатора при короткому замиканні, як визначити параметри схеми заміщення .

19 Напишіть формулу для визначення активної і реактивної складових напруг короткого замикання.

20.Знайдіть напругу короткого замикання, якщо відомі номінальна потужність Sква= 10 кВА, потужність втрат короткою замикання Рк ном=400 Вт, реактивна складова напруги короткого замикання 3%.

21.При номінальному активному навантаженні активна складова напруги короткого замикання рівна 3%. Визначити напругу в опорі навантаження, якщо номінальна напруга складає 400 В.

22.Знайдіть відсоткову зміну напруги, якщо відомо, що номінальна потужність однорідного трансформатора 10 кВА, потужність втрат короткого замикання 300 Вт, напруга короткого замикання 5%, зсув фаз 60 коефіцієнт навантаження 0,8.

23.Зобразіть зовнішню характеристику трансформатора і поясніть її.

24.Перерахуйте потужність втрат в трансформаторі і поясніть, як залежить ККД від коефіцієнта навантаження.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...