Однофазный трансформатор. Исследование однофазного трансформатора

Скачать 0.79 Mb. Название Исследование однофазного трансформатора Анкор Однофазный трансформатор.rtf Дата 12.04.2017 Размер 0.79 Mb. Формат файла Имя файла Однофазный трансформатор.rtf Тип Исследование #80

Лабораторная работа №1 Тема: «Исследование однофазного трансформатора.» Цель: Научиться определять параметры трансформатора в различных режимах его работы. Оборудование: 1. Стенд СИПЭМ (трансформатор, сопротивление 1000 Ом на стенде, амперметры и вольтметры). 2. Ваттметры — 2 шт. ХОД РАБОТЫ. 1. Построение схем. В опыте холостого хода нагрузка была отключена. В опыте короткого замыкания цепь первичной обмотки была включена на выход ЛАТРа, а нагрузка была соединена накоротко. 2. Таблицы измерений. Для опыта холостого хода: Измерения Вычисления U1ном, В I0, А Р10, Вт U20, В Z0, Ом Х0, Ом R0, Ом L, Гн сos ф0 К i0, % P0, Вт 220 0.05 5 180 4400 4299.9 0.0005 1.4 1 0.(81) 100 11 Формулы расчётов: Z0 = U0/I0 R0 = P0/(I0)2 X0 = Sqrt((Z0)2 – R0) L = X0/2fп K = U20/U10 cos ф0 = R0/Z0 i0 = (I0/I1ном)*100 P0 = U1ном*I0*Cos ф0 Для опыта короткого замыкания: № п/п Измерения Вычисления U1кз, В I1кз, А I2кз, А Р1кз, Вт Zкз, Ом Хкз, Ом Rкз, Ом uкз, % сos фкз Р`кз, Вт u`кз, % 1 24 0.38 0.5 4 63.15 27.7 56.75 10.(90) 0.43 4.8 12.98 Формулы расчётов: u0 = (Uкз/Uном)*100 cos фкз = P1кз/I1кз*U1кз Zкз = U1кз/I1кз Rкз = P1кз/(I1кз)2 Xкз = Sqrt((Zкз)2 – Rкз) В следующих двух формулах будет использоваться следующая конструкция: 1 + а(О2 - О1), где a — температурный коэффициент расширения металла, равный 0.04, а О2 - О1 — разность рабочей температуры трансформатора (75ос) и температуры в аудитории(25ос). Так как все значения известны, то 1 + а(О2 - О1) = 1.2 Р`кз = 1.2*Р1кз u`кз = (Sqrt((1.2*U1кз)2 – U1кз*(1 - сos фкз))/U1ном)*100 Характеристики построены не будут, так как был проведён лишь один опыт, соответственно график является точкой. Для опыта с нагрузкой. № п/п Измерения Вычисления U1, В I1, А Р1, Вт U2, В I2, А Р2, Вт Рпотерь, Вт сos ф2 1 220 0.17 15 173 0.17 11 14 0.37 2 220 0.22 20 170 0.24 16 16 0.39 3 220 0.3 27 164 0.35 23 23 0.4 4 220 0.36 32 160 0.42 27 27 0.4 5 220 0.41 36 159 0.5 31 31 0.39 Формулы расчётов: cos ф2 = P2/I2*U2 Pпотерь = U2*I2*сos ф2 Таблица значений графика для внешней характеристики: B сos ф2 = 1 сos ф2 = 0.8(инд.) сos ф2 = 0.8(ёмк) dt U, % U2, В dt U, % U2, В dt U, % U2, В 0.34 1.69 177 3.34 174 -3.34 186 0.48 2.25 175.95 4.71 172.5 -4.71 188.49 0.7 3.28 174 6.88 167 -6.88 192 0.84 3.92 173 8.25 165 -8.25 194 1 4.68 172.56 9.83 162.8 -9.83 197.7 Формулы расчётов: B = 2*I2 U2 = U20*(1 - 0.01*dt U) dt U = B*u`кз*(0.43*сos ф2 – 0.9*sin ф2) Таблица параметров для построения зависимости КПД трансформатора от нагрузки: B 0.34 0.48 0.7 0.84 1 n сos ф2 = 1 0.69 0.74 0.78 0.79 0.8 сos ф2 = 0.8 0.64 0.7 0.74 0.75 0.76 Формулы расчётов: n = 1 - (Р0 – B2*Ркз)/(B*Sном*сos ф2 + Р0 + B2*Ркз) B` = Sqrt(Рном/Р1кз) = 1.2 3. Построения графиков характеристик. А — внешняя характеристика. Б — характеристика зависимости КПД трансформатора от нагрузки. трансформатор нагрузка обмотка замыкание 4. Анализ характеристик. Внешняя характеристика показывает величину колебаний — как положительных, так и отрицательных, в зависимости от изменения нагрузки во вторичной цепи. Индуктивный характер снижает напряжение, а ёмкостной — повышает. Активная — снижает, однако производная графика её не так мала, как у индуктивной. Из графика зависимости КПД трансформатора от нагрузки следует, что КПД трансформатора повышается с устремлением нагрузки к такому значению, что электрические потери в трансформаторе становятся равными магнитным потерям и достигает максимального значения при их равенстве. 5. Выводы по работе. Я овладел навыками измерения параметров трансформатора в его трёх режимах, подтвердил теоретические познания практическими, а также построил два графика: внешней характеристики и зависимости КПД от нагрузки. 6. Ответы на вопросы: А) Устройство и принцип действия трансформатора. Трансформатор — это электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одной частоты, в таковой другой частоты с такой же частотой. Он состоит из >=2 обмоток, расположенных на стержнях, соединёнными ярмом — это есть магнитопровод. Для описания принципа действия я буду использовать однофазный двухобмоточный трансформатор. Первичная обмотка, подключённая к источнику напряжения u1, создаёт ток i1, который создаёт в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф0, что пересекает витки первичной и вторичной обмотки, создавая в них е1 и е2. Под действием е2 во вторичной обмотке, замкнутой на нагрузку Z, наводится i2, с таким же направлением, как и у е2. Б) Что такое коэффициент трансформации и как определить его опытным путём? Коэффициент трансформации, опытным путём, определяется как частное напряжений второй и первой обмоток. В) Почему мощность х.х. определяют как магнитные потери, а мощность к.з. — за электрические? В режиме короткого замыкания отсутствует основной магнитный поток — а соответственно магнитные потери ничтожны, следовательно можно определить электрические потери. В режиме холостого хода основной магнитный поток создаётся только МДС первичной обмотки, соответственно можно успешно определить чистые магнитные потери. Г) Почему при опыте к.з. ток в первичной обмотке достигает номинального значения, хотя напряжение в несколько раз меньше номинального? Суть режима короткого замыкания такова, что замкнутая накоротко обмотка имеет сопротивление, стремящееся к нулю; соответственно и ток стремится к бесконечности — исходит из закона Ома. К счастью, технические ограничения конструкции трансформатора устанавливают предел тока короткого замыкания. Д) Почему при нагрузке B > B` КПД трансформатора уменьшается? Неравенство электрических и магнитных потерь начинает состояться тогда. Е) Что определяется по значению напряжения к.з., когда учитывается? Его процент от номинального напряжения — данный показатель позволяет судить об исправности трансформатора. Ё) Зачем полученные значения опыта к.з. приводят к рабочей температуре? Известно, что в режиме короткого замыкания ток имеет динамическое действие, т.е. трансформатор может взорваться, обмотки вылететь, а люди умереть. Соответственное действие протекает при соответственных электрических параметрах. А при рабочей температуре эти параметры выше. Производится предварительный расчёт, позволяющий предсказать протекание таких процессов при определённых значениях.