Лабораторные работы по электротехнике

Математика
Дифференциальные уравнения

Исследование функции

Комплексные числа
Построение графика
Примеры решения дифференциальных уравнений
Интеграл
Аналитическая геометрия
Вычисление площадей
Графики функций
Предел последовательности
Предел функции
Комбинаторика
Вычисление площадей в декартовых координатах
Вычисление площадей фигур при параметрическом задании границы
Вычислении площадей в полярных координатах
Вычисление обьема тела
Вычисление длин дуг кривых, заданных в декартовых координатах и параметрически
Типовой расчет примеры решения задач
Бином Ньютона
Физика
Хаpактеpистика и законы сил механики
Кинетическая и потенциальная энергия
Постулаты теоpии относительности
Электpический заpяд
Электpическая емкость пpоводников и конденсатоpов
Закон Ампеpа
Лабораторные работы по электротехнике
Геометрическая оптика

Фотометрия

Дифракция севета
Поляризация света
Оптика движущихся тел
Интерференция света
Фотоэлектрический эфект
Ренгеновское излучение
Радиоактивность
Учебник по Microsoft Office
Ядерные реакции
Задачи
Кинематика
Механика
Термодинамика
Электростатика
Магнитное поле
Ядерная физика
 


Лабораторная работа 7

Исследование однофазного трансформатора

Цель работы – экспериментальное исследование характеристик трансформатора.

Указания по выполнению работы

К выполнению работы следует приступать после изучения раздела “Электрические трансформаторы” по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце настоящего пособия.

Описание лабораторной установки


Лабораторная установка (рис.7.1) содержит испытуемый однофазный трансформатор малой мощности типа ТН36-50Гц (Тр), лабораторный авто-трансформатор (ЛАТр), предназначенный для регулирования напряжения на первичной обмотке испытуемого трансформатора и комплект измерительных приборов.

Паспортные данные испытуемого трансформатора приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1

Паспортные данные

Значение

Номинальная полная мощность Sн, В·А

36

Номинальное напряжение первичной обмотки U1н, В

127

Номинальный ток первичной обмотки I1н, А

0,284

Номинальное напряжение вторичной обмотки U2н, В

28

Номинальный ток вторичной обмотки I2н, А

1,2

Активное сопротивление первичной обмотки R1, Ом

20

Для измерения действующего значения напряжения на первичной обмотке трансформатора, действующего значения тока первичной обмотки и активной мощности, потребляемой трансформатором, служат соответственно вольтметр V1, амперметр A1 и ваттметр W. Измерения напряжения на зажи-мах вторичной обмотки и тока в ее цепи производятся соответственно вольт-метром V2 и амперметром A2. На лицевой панели стенда установлен пере-ключатель S, позволяющий создавать при коммутации режимы короткого за-мыкания («кз»), холостого хода («хх») и три режима резистивной нагрузки («1», «2», «3»). Зажимы вторичной обмотки трансформатора подключены к гнездам x3 и x4. Наблюдение формы тока в первичной обмотке трансформа-тора осуществляется с помощью электронного осциллографа . Его вход под-ключается к гнездам x1 и x2, на которые выведены зажимы низкоомного рези-стора Rд (шунта), включенного последовательно в цепь первичной обмотки испытуемого трансформатора.

Программа работы

1 Исследование режима короткого замыкания трансформатора.

2 Исследование режима холостого хода трансформатора.

3 Исследование режима нагрузки трансформатора.

4 Исследование формы тока в первичной обмотке трансформатора.

Методика выполнения работы

1 Опыт короткого замыкания трансформатора

Установить предел шкалы вольтметра V1, соответствующий примерно половине номинального напряжения, и предел шкалы амперметра A1 – примерно равный номинальному току первичной обмотки трансформатора.

Установить переключатель S в положение «кз».

Убедившись, что ручка регулятора лабораторного автотрансформа-тора (ЛАТр) находится в крайнем положении против часовой стрелки, подать напряжение питания на вход ЛАТра и, медленно вращая ручку его регулятора, установить номинальный ток в первичной обмотке. Результаты измерений Uк, I1 и Pк занести в строку 1 таблицы 7.2.

Повторить опыт, установив с помощью ЛАТра ток I1< I1н. и занести по-казания приборов в строку 2 таблицы 7.2.

При оформлении отчета рассчитать параметры схемы замещения трансформатора по формулам:

где: Zк – полное сопротивление короткого замыкания, Rк и Xк – со-ответственно активное и реактивное сопротивления короткого за-мыкания, R1 – активное сопротивление первичной обмотки транс-форматора, R2′ – приведенное активное сопротивление вторичной обмотки, Xр1 – индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки, Xр2′ – приведенное индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки.

Рассчитать процентное напряжение короткого замыкания uк% и фазовый сдвиг jк между напряжением и током в режиме короткого замыкания по формулам

Результаты расчета поместить в таблицу 7.2.

Таблица 7.2

№ п/п

Результаты

измерений

Результаты вычислений

I1

А

В

Вт

uк%

%

R1

Xр1

R '2

X 'р2

jк

град

Ом

1.

2.

2 Опыт холостого хода

Установить предел шкалы вольтметра V1, соответствующий номинальному напряжению, и предел шкалы амперметра A1 – примерно равный половине номинального тока первичной обмотки трансформатора.

Установить переключатель S в положение «хх».

Подать напряжение питания на обмотку лабораторного автотрансформатора (ЛАТр). Постепенно увеличивая выходное напряжение ЛАТра, установить номинальное напряжение U1н на первичной обмотке испытуемого трансформатора. Результаты измерений U1, U20, I10 и P10 занести в строку 1 таблицы 7.3.

Повторить опыт, установив с помощью ЛАТра напряжение U1< U1н. Занести показания приборов в строку 2 таблицы 7.3.

При оформлении отчета рассчитать параметры схемы замещения трансформатора по формулам:

где: Z0 – полное сопротивление первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода, R1 – активное сопротивление первичной обмотки, R0 – активное сопротивление контура намагничивания, обусловленное потерями в стали, X0 – индуктивное сопротивление контура намагничивания, Pм0 – потери в меди первичной обмотки в режиме холостого хода.

Рассчитать коэффициент трансформации трансформатора Kтр, процентное значение тока холостого хода I10%, фазовый сдвиг между напряжением и током в режиме холостого хода j0 и угол магнитного запаздывания (угол потерь) d по формулам

Результаты расчетов поместить в таблицу 7.3.

Таблица 7.3

№ п/п

Результаты измерений

Результаты вычислений

U1

U20

P10

Вт

I10

А

Kтр

-

I10%

%

Z0

R0

X0

j0

d

В

Ом

град

1

2

3 Исследование режима нагрузки трансформатора.

Установить предел шкалы вольтметра V1, соответствующий номинальному напряжению, а пределы шкал амперметров A1 и A2 – примерно 1,25·I1н и 1,25·I2н соответственно.

Установить переключатель S в положение «1».

Подать напряжение питания на обмотку лабораторного автотрансформатора (ЛАТр). Постепенно увеличивая выходное напряжение ЛАТра, установить номинальное напряжение U1н на первичной обмотке испытуемого трансформатора.

Произвести измерения U1, I1, P1, U2, I2 и занести результаты в строку 2 таблицы 7.4.

Повторить измерения в положениях «2» и «3» переключателя S и занести результаты в строки 3 и 4 таблицы 7.4.

Перенести результаты измерений U1, U20, I10 и P10 из первой строки таблицы 7.3 в строку 1 таблицы 7.4.

При оформлении отчёта по результатам эксперимента рассчитываются активная мощность в нагрузке трансформатора P2=U2·I2·cosj2, значение КПД трансформатора ηэ=100P2/P1 и коэффициент мощности cosj1=P1/(U1н·I1). Результаты расчётов помещаются в таблицу 7.4. Следует иметь ввиду, что нагрузка трансформатора чисто активная, поэтому фазовый сдвиг между напряжением и током в нагрузке трансформатора j2 равен нулю ().

Падения напряжений на активном сопротивлении и индуктивном сопротивлении рассеяния вторичной обмотки (I2·R2 и I2·Xр2), напряжение на зажимах вторичной обмотки U2р и значение КПД трансформатора ηр рассчитываются с использованием результатов опыта короткого замыкания (таблица 7.2) и холостого хода (таблица 7.3) по формулам

4 Исследование формы тока и напряжения в обмотках трансформатора.

Установить переключатель S в положение «хх»

Подключить вход осциллографа к гнездам x1-x2.

Настроить изображение сигнала и зарисовать кривую тока первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.

Подключить вход осциллографа к гнездам x3-x4.

Настроить изображение сигнала и зарисовать кривую напряжения вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.

Содержание отчета

Схема лабораторной установки (рис.7.1).

Расчетные формулы и результаты расчетов. Заполненные таблицы 7.1–7.4.

Схема замещения трансформатора с указанием расчетных значений параметров ее элементов.

Семейство кривых I1(b), cosj1(b), P1(b), U2(b), U2р(b), hр(b), hэ(b), построенных по данным таблицы 7.4 и размещенных на одном рисунке.

Построенные в масштабе векторные диаграммы для исследуемого трансформатора для режимов холостого хода, короткого замыкания и нагрузки (для любого выбранного положения переключателя П).

Выводы по работе.

Лабораторные работы по электротехнике