Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 11.

1. Тема учебной программы: Трансформаторы.

2. Тема работы: Изучение однофазного трансформатора.

3. Цель работы: Изучить экспериментальные способы определения параметров трансформатора.

4. Материально-техническое оснащение: Лабораторный стол с комплектом оборудования, однофазный силовой трансформатор, реостат (нагрузка), электроизмерительные приборы и соединительные провода.

5. Теоретическая часть:

Трансформатор- это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования напряжения переменного тока одного значения, в напряжение переменного тока другого значения, при неизменной частоте. По виду преобразуемого переменного тока различают однофазные и трёхфазные трансформаторы. В соответствии с назначением различают: силовые трансформаторы; специальные (сварочные) трансформаторы; измерительные трансформаторы (для подключения измерительных приборов).

Трансформатор представляет собой замкнутый магнитопровод, на котором расположены две и более обмоток. Действие трансформатора основано на явлении взаимной электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки трансформатора к сети, по обмотке проходит переменный ток, который создаёт в магнитопроводе переменное магнитное поле. Магнитное поле пронизывает витки второй обмотки и вызывает в ней ЭДС индукции. Напряжения на первой (U1) и второй обмотках (U2) трансформатора разные, т.к. зависят от количества витков в обмотках. Трансформатор повышающий, если U1‹U2, трансформатор понижающий, если U1›U2.

Если разомкнуть цепь вторичной обмотки, а на первичную подать номинальное напряжение (U1ном), то такой режим работы называется холостым ходом трансформатора. В этом режиме в обеих обмотках наводится ЭДС:

Е 1 = 4,44∙ f∙N1∙Ф

Е 2= 4,44∙f∙N2∙Ф,

где f- частота переменного тока в сети (Гц), Ф- магнитный поток(Вб), N- количество витков в обмотках.

Отношение ЭДС или чисел витков обмоток называют коэффициентом трансформации трансформатора(k):

k = Е 1/ Е 2= N1/N2.

Пренебрегая падением напряжения в обмотках, коэффициент трансформации трансформатора(k) определяют отношением напряжений на обмотках в режиме холостого хода: k=U1х/U2х.

Если подать напряжение на первичную обмотку и подключить нагрузку к вторичной обмотке, то под воздействием ЭДС Е 2 пойдёт ток через нагрузку (I2). Такой режим работы трансформатора называют рабочим (или работа трансформатора под нагрузкой).

Если сопротивление нагрузки сравнимо с сопротивлением вторичной обмотки, то трансформатор войдёт в аварийный режим короткого замыкания. Экспериментально этот режим можно достигнуть при пониженном напряжении в первичной обмотке (примерно 10% U1ном), если вторичную обмотку замкнуть накоротко. Этот режим используется для определения потерь энергии в обмотках.

6. Практическая часть:

6.1. Техника безопасности при выполнении работы: Перед выполнением сборки цепей убедитесь, что лабораторный стол обесточен, ЛАТР установлен в положение «0 переменный ток». При выполнении работы запрещается прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов следует немедленно выключить напряжение питания (красная кнопка на лабораторном столе) и сообщить о неисправности преподавателю. После сборки электрическую цепьпоказать преподавателю для проверки.Любые изменения в схеме производить после отключения питания.

6.2. Описание выполнения задания:

Изучить измерительные приборы, записать их технические характеристики, определить предел измерения и цену деления приборов.

1. Установить переключатель ЛАТР в положение «0 переменный ток» «~0-250». Собрать электрическую цепь. Ползунок реостата должен находиться в среднем положении. Показать собранную электрическую цепь преподавателю для проверки. Без разрешения преподавателя напряжение в цепь не подавать!

Схема электрической цепи.

2. Включить питание лабораторного стола (нажать черную кнопку). Ручкой ЛАТР установить напряжение 220В. Передвигая ползунок реостата, установить номинальный ток I1 =0,7А. Показания вех измерительных приборов занести в таблицу.

3. Отключить нагрузку, разомкнув цепь вторичной обмотки при помощи ключа. Исследовать режим холостого хода трансформатора. Определить показания всех измерительных приборов и записать результаты измерений в таблицу.

4. Опыт работы трансформатора в режиме короткого замыкания проводить в присутствии преподавателя! Установить напряжение короткого замыкания ручкой ЛАТР Uк.з. = 20В. Включить нагрузку, замкнув цепь при помощи ключа. Ползунок реостата установить в начальное положение, чтобы его сопротивление стало минимальным (Rн=0). Определить показания всех измерительных приборов, записать результаты измерений в таблицу.

5. По опытным данным работы трансформатора номинальном режиме и режиме холостого хода построить внешнюю характеристику трансформатора.

Указания к построению внешней характеристики трансформатора : U2=ƒ(I2) ( при U1 = const =U1н, cosφ =1).

Сначала определить изменения вторичного напряжения трансформатора по формуле:

,

где и - напряжения на вторичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода и в номинальном режиме. По горизонтальной оси отложить значения силы тока.

Примерный вид внешней характеристики трансформатора.

Таблица 1

№п/п Измерено Вычислено Режим работы трансформатора

U1 I1 P1 U2 I2 К Pм Pст Iх Uк η

В А Вт В А Вт Вт А В

Номинальный U1н=220В, I1н=0,7А

Холостого хода

Короткого замыканияU1=10% U1н

6. По результатам опытов выполнить необходимые вычисления

Расчётные формулы:

- коэффициент трансформации.

, - напряжение на первичной обмотке(U1) трансформатора в режиме холостого хода.

- напряжение на вторичной обмотке (U2) трансформатора в режиме холостого хода.

- потери мощности в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке (потери в меди),

где Рк =Р1, потребляемой в режиме короткого замыкания.

- потери мощности в сердечнике трансформатора (потери в стали),

где Рх =Р1 в режиме холостого хода.

- относительная величина тока холостого хода трансформатора (в%)

- относительная величина напряжения короткого замыкания (в%)

η- коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора при номинальной нагрузке:

,

6.3. Требования к оформлению отчета:

Лабораторная работа выполняется в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. Схемы электрических цепей вычерчиваются в соответствии с ГОСТами.

1). Перечертить в схему электрической цепи и таблицу.

2). Рассчитать, и записать значение всех величин, указанных в таблице.

3). П остроитьграфики внешней характеристики трансформатора, т.е. зависимости U2=ƒ(I2).

4). Проанализировать результаты измерений и вычислений и сделать выводы.

5). Ответить на контрольные вопросы.

6.4. Контрольные вопросы:

1). Какое назначение трансформаторов?

2). Какое физическое явление положено в основу работы трансформатора?

3). Что называют коэффициентом трансформации?

4). Как рассчитать потери мощности в обмотках трансформатора?

5). Почему при проведении опыта в режиме холостого хода не учитывают потери мощности в обмотках трансформатора?

6). Можно ли с помощью трансформатора увеличить напряжение в цепях постоянного тока?

7) От чего зависит значение КПД трансформатора?

6.5. Используемая литература:

1) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М. «Высшая школа»,2000г.

2) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев М. 1980

3) «Основы электротехники и электроснабжение». Э. Свириденко, Ф. Китунович, «Техноперспектива», Минск, 2008