Электротехника \ Электротехника и электроника

Исследование RL-цепей и RС-цепей при синусоидальном источнике тока. Явление резонанса напряжений и резонанса тока в цепи синусоидального переменного тока. Исследование трансформатора, страница 6

Рис. 5.2. Упрощенная векторная диаграмма
трансформатора в режиме ХХ

Активная составляющая тока ХХ вызывает нагрев стального сердечника трансформатора, а реактивная создает магнитный поток Ф, который индуцирует в первичной обмотке трансформатора ЭДС самоиндукции Е1, во вторичной обмотке – ЭДС индукции Е2. Обе ЭДС Е1 и Е2 находятся в одной фазе друг с другом и в противофазе с напряжением U1. Коэффициент трансформации может быть определен из опыта ХХ с помощью формулы:

K = w1 /w2 = E1 / E2

Мощность Pхх, потребляемая трансформатором в режиме холостого хода, определяется потерями в стальном сердечнике Pст (вихревые токи и явления гистерезиса) и потерями на создание магнитного поля Pм т.е.

Pxx=Pcт+Pм=Pcт+Iop2R1,

        где R1 – активное сопротивление первичной обмотки трансформатора.

Считая ток I0 в режиме ХХ очень малым, можно принять Pхх=Pст

Так как в режиме холостого хода энергия магнитного поля не совершает полезной работы (кроме нагрева стального сердечника трансформатора), то сosφ0 уменьшится с увеличением магнитного поля, и его значение может быть получено с помощью формулы:

сosφ1=Pхх / (Io×U1)

II. Исследование трансформатора в режиме короткого замыкания

При исследовании трансформатора в режиме КЗ на него подается  пониженное напряжение при замкнутой накоротко вторичной обмотке. Для получения численных значений токов, равных: I1=0,5I1н, I1=0,75I1н, I1=I1н  и  I1=1,2I1н , определяется номинальный первичный ток трансформатора

I1н=Sн./(U1н×η)

где Sн.- номинальная мощность трансформатора,

U1н- первичное номинальное напряжение,

η- КПД трансформатора (η= 0,85)

Остальные соотношения можно использовать из предыдущих рассуждений, но следует учитывать, что фактическая мощность трансформатора в режиме КЗ, измеряемая ваттметром, равна сумме потерь в стальном сердечнике трансформатора и потерь на создание магнитного поля, т.е. Pхх=Рст+Рм. Однако, потери на стальном сердечнике при очень малом напряжении на первичной обмотке трансформатора в режиме КЗ настолько малы, что их можно  не учитывать. Поэтому справедливо соотношение Pхх=Pм.

Лабораторная работа №6.
Исследование трансформатора в нагрузочном режиме

Цель работы:

Ознакомление с принципами работы и методами испытаний трансформатора под нагрузкой и методикой построения его полной векторной диаграммы.

Необходимое оборудование и приборы (шт.):

-вольтметр на 150¸300 В…………………………………………....1 шт.,

-вольтметр на 7,5¸60 В……………………………………………...1 шт.,

-амперметр на 1¸2 А………………………………………………...1 шт.,

-ваттметр на 1¸2 А до 300 В………………………………………..1 шт.,

-однофазный трансформатор ОС-),25,220/36……………………..1 шт.,

-реостаты на 40 Ом………………………………………………….2 шт.,

Последовательность работы:

1.  Собрать электрическую схему в соответствии со схемой, изображенной на рис.6.1.

Рис.6.1. Схема исследования трансформатора в нагрузочном режиме

2.  Подать с помощью ЛАТРа на первичную обмотку трансформатора Тр номинальное напряжение Umin=220 Ви поддерживать его постоянным

3.  Изменяя нагрузку трансформатора с помощью реостата R1и R2, произвести измерения при следующих значениях тока во вторичной обмотке трансформатора:         а)I2=0,         б)I2=0,25I2н;     в)I2=0,5I2н,                г) I2=0,75I2н,    д) I2=I2н    и         е) I2=1,2I2н

4.  Результаты измерений и вычислений внести в табл.6.1

Таблица 6.1

№измерения

U2

U3

I1

I2

P1

P2

η

cosφ1

В

В

А

А

Вт

Вт

%

-

1

2

3

4

5

6

5.  По результатам измерений и вычислений построить зависимости: U2 = f1(P2), η = f2(P2), и cos φ1 = f3(P2)

6.  Используя результаты, полученные в исследовании трансформатора в режимах холостого хода (XX) и короткого замыкания (КЗ) в лабораторной работе №5, построить в соответствующем масштабе полную векторную диаграмму трансформатора при активной номинальной нагрузке (I2 = I2н и cos φ2 = 1)

Методические указания:

В данной лабораторной работе рассматривается нагрузочный режим работы трансформатора, т.е. работы трансформатора на промышленный объекте в условиях непрерывно меняющейся нагрузки (тока I2 и мощности P2). Это приводит к изменению U2, η и cosφ1трансформатора. Поэтому стоит понять из этой лабораторной работы характер зависимостей U2, η и cosφ1от мощности P2 отдаваемой трансформатором. Измерения, необходимые для построения указанных зависимостей, следует проводить при определенных значениях тока I2, выражаемых через номинальный вторичный ток:

I2н= I1н´K,

Где I1н-номинальный первичный ток (см. предыдущую лабораторную работу), определяемый формулой:

I1н= Sн./(U1н´ηн);

K-коэффициент трансформации трансформатора, вычисленный в предыдущей лабораторной работе

P2 = U2 ´I2 ´cosφ2

Так как в данной лабораторной работе cosφ2=1,то

P2 = U2 ´ I2;        η = P2/ P1;       cosφ 1 = P1/( U1 ´ I1)

Литература

1.  Фадеева Т.В., Яковлев В.П. Методические указания к выполнению лабораторных работ по электротехнике и промышленной электронике. – СПб, 1995.

2.  Касаткин А.С. Электротехника. – М.: Энергия, 2004.


Коллектив авторов

Электротехника и электроника

Лабораторный практикум

Часть I

Подп. к печати 25.02.2010 г.

Формат 60´84 1/16

Усл. печ. л. 0,74 п.л.

Уч.-изд. л. 1,5 п.л.

Тираж 60 экз.

Изд. № 001

Заказ № 1669

РИО СПбГУСЭ, лицензия ЛР № 040849

Член Издательско-полиграфической Ассоциации университетов России

Государственный регистрационный номер 2047806003595 от 06.02.2004 г.

СПб государственный университет сервиса и экономики

192171, г. Санкт-Петербург, ул. Седова, 55/1

Скачать файл