Исследование параметров и характеристик трансформатора

Указания по выполнению работы

Ознакомиться с конструктивным устройством трансформаторов малой мощности серии ТС можно, обратившись к пункту главного меню «Конструкция». О конструкциях трансформаторов других серий можно узнать из соответствующих учебных или справочных материалов.

При обращении к пункту ниспадающего подменю «Выбор трансформатора» пункта меню «Параметры» открывается диалоговое окно, в котором можно выбрать либо трансформатор типоразмера ТС-31-1, данные о котором встроены в модуль, либо отметить пункт «Произвольный тип» (в этом случае обозначение типоразмера трансформатора в модуль не вводится).

Технические (справочные) данные на трансформатор ТС-31-1 можно наблюдать в окне, открывающемся при выборе пункта подменю «Технические данные трансформатора» пункта главного меню «Параметры». Если же ранее выбран «Произвольный тип», технические данные на трансформатор вводятся в модуль самостоятельно в том же окне (с использованием справочных материалов).

Пункт меню «Схема» позволяет ознакомиться со схемой для исследования параметров и характеристик трансформатора.

Окно, имитирующее стенд для проведения экспериментальных исследований трансформатора, открывается при выборе пункта меню «Эксперимент» (см. рис.4).

Стенд реализует следующие возможные режимы работы трансформатора (в зависимости от положений переключателей):

режим холостого хода (при разомкнутой вторичной обмотке) - оба переключателя в положении «Выкл»;

режим короткого замыкания (при замкнутой накоротко вторичной обмотке) - левый переключатель в положении «Вкл», правый - в произвольном положении;

режим работы трансформатора под нагрузкой (в цепь вторичной обмотки включено сопротивление нагрузки) - левый переключатель в положении «Выкл», правый - в положении «Вкл».

Напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, задается в окне ввода «UВЫХ » регулятора переменного напряжения, питающего данную обмотку (ввод значения напряжения  заканчивается нажатием клавиши «Enter»). Сопротивление нагрузки в цепи вторичной обмотки изменяется перемещением ползунка на реостате (текущее значение сопротивления высвечивается в соответствующем индикаторном окне). После задания конкретного режима работы трансформатора в информационных окнах стенда высвечиваются значения всех величин, характеризующих этот режим.

При проведении исследований учитывайте, что задание режимов с U1  1.2U1Н или I2  1.2I2Н не допускается, так как такие режимы являются опасными или даже аварийными для трансформатора.

Перед началом исследования характеристик ХХ подготовьте в тетради таблицу для записи экспериментальных и расчетных данных на 8  10 точек (см. табл.1.1).

Значения  U1 целесообразно задавать в диапазоне от 0.2U1Н

Таблица 1.1

U1 , В

Экспе-

IО , А

римент

PО , Вт

. . .

U2О , В

Расчет

cosО

до величины, близкой к 1.2U1Н , уменьшая интервалы изменения напряжения по мере его увеличения. Напряжение на вторичной обмотке U2О можно зафиксировать только при проведении опыта ХХ, т.е. в режиме ХХ при U1 = U1Н .

При расчетах используйте формулу:

 .

Перед началом исследования характеристик КЗ подготовьте в тетради таблицу для записи экспериментальных и расчетных данных на 6  8 точек (см. табл.1.2).

Таблица 1.2

Экспе-

U1 , В

римент

IК , А

. . .

PК , Вт

Расчет

cosК

Значения  U1 целесообразно задавать примерно с равными интервалами в диапазоне от 0.2UК  до величины, близкой к 1.2UК , где UК - напряжение короткого замыкания, определяемое по формуле:

 , В,

причем uК % - напряжение короткого замыкания, выраженное в процентах от U1Н .

Опыт КЗ теоретически необходимо проводить при I1 = I1Н , что практически должно примерно соответствовать заданию  U1 = UК .

При расчетах используйте также формулу:

 .

Ориентировочное значение коэффициента трансформации можно определить по результатам опыта ХХ, используя выражение:

 .

Значения параметров ветви намагничивания в схеме замещения трансформатора определяются по результатам опыта ХХ с использованием следующих формул:

, Ом; , Ом, где , Ом.

Значения параметров ветвей первичной и вторичной обмоток в схеме замещения трансформатора определяются по результатам опыта КЗ с использованием формул:

, Ом, где , Ом;

, Ом, где , Ом,

причем , Ом.

Значение аварийного тока КЗ определяется из выражения:

, %.

Перед снятием внешней характеристики трансформатора подготовьте таблицу для записи экспериментальных и расчетных данных на 6  8 точек (см. табл.1.3).

Таблица 1.3

U1 = U1Н = … В; cosН = 1

RН , Ом

I1 , А

Экспе-

Р1 , Вт

римент

U2 , В

. . .

I2 , А

0

Р2 , Вт

0

Расчет

 , %

При проведении эксперимента целесообразно задавать режимы работы трансформатора с примерно равными интервалами изменения I2 в диапазоне от 0 (режим ХХ) до величины, близкой к 1.2I2Н , подбирая соответствующие значения RН . Учтите при этом, что ориентировочное значение RН , при котором I2 будет иметь требуемое значение, можно определить из выражения:

, Ом.

При расчетах используйте также формулу:

, %.

Сравнить полученные характеристики трансформатора со справочными можно, используя соответствующие пункты подменю «Характеристики холостого хода», «Характеристики короткого замыкания» и «Внешняя характеристика» пункта главного меню «Характеристики».

Вопросы для самоконтроля

Расскажите о назначении, конструктивном устройстве и принципе действия однофазного двухобмоточного трансформатора.

Почему при изменении нагрузки магнитный поток в сердечнике трансформатора практически не изменяется по величине?

Напишите систему основных уравнений трансформатора. Что такое приведенный трансформатор? Напишите систему уравнений приведенного трансформатора.

Что такое схема замещения трансформатора? Каков физический смысл входящих в нее сопротивлений?

Как проводятся опыты ХХ и КЗ?

Как экспериментальным путем определить коэффициент трансформации трансформатора?

Как по результатам опытов ХХ и КЗ определить параметры схемы замещения трансформатора?

Как снимаются характеристики ХХ трансформатора? Поясните вид этих характеристик.

Как снимаются характеристики КЗ трансформатора? Поясните вид характеристик КЗ.

Какие виды потерь имеют место в трансформаторе и как они влияют на его КПД?

Как выглядят внешние характеристики трансформатора малой мощности при различном характере нагрузки?

По своему внешнему проявлению обе схемы одинаковы и у них одно внутреннее сопротивление

.

Это выражение дает возможность по известным одной схемы находить и другой.

В теории электрических цепей рассматриваются и зависимые, или управляемые источники. Они представляют собой результат идеализации свойств реальных транзисторных и ламповых усилителей, используемых в линейном режиме.

Зависимый источник напряжения представляет собой идеализированную электрическую цепь с двумя парами зажимов. К одной из них подсоединен источник напряжения, у которого задающее напряжение пропорционально напряжению (току), подведенному к другой паре зажимов, и только этому (управляющему) напряжению (току). Аналогично вводится и понятие зависимого источника тока.

При анализе колебаний в реальной линейной электрической цепи она заменяется некоторой идеализированной цепью из того или иного числа элементов, колебания в которой пренебрежимо мало отличаются от колебаний в анализируемой цепи.