Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи




Скачати 76.33 Kb.
НазваЛабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи
Дата конвертації17.07.2013
Розмір76.33 Kb.
ТипДокументы
skaz.com.ua > Інформатика > Документы
Лабораторна робота №20

Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником

Мета роботи - дослідити роботу однофазного трансформатора з феромагнітним сердечником в нелінійному режимі із застосуванням методу еквівалентних синусоїд і визначити параметри схеми заміщення трансформатора.
Теоретичні положення

На рис. 20.1 схематично зображений трансформатор з сердечником із феромагнітного матеріалу: W1 i W2 - число витків відповідно первинної та вторинної обмоток; Ф0 - основний магнітний потік; ФS1 та ФS2 - потоки розсіювання відповідно первинної та вторинної обмоток; R1 та R2 - активні опори відповідно первинної та вторинної обмоток.



Рисунок 20.1
Первинні та вторинні напруги та струми позначені відповідними індексами. Потоки розсіювання ФS1 i ФS2 замкнені частково в повітрі, тому залежність їх від струмів i1 i i2 лінійна. Основний потік Ф0 замкнений повністю в феромагнітному середовищі і зв'язаний з результувальною намагнічувальною силою (тобто струмами) нелінійною залежністю внаслідок нелінійності характеристики намагнічування матеріалу сердечника. Це означає, що при синусоїдній первинній напрузі U1 криві струмів i1 та i2 будуть несинусоїдні. В зв'язку з цим потокозчеплення котушок можна записати так:

S1 = S1 + 01 = LS1i1 + w1Ф0, (20.1)

S2 = S2 + 02 = LS2i2 + w2Ф0. (20.2)
Тут LS1 і LS2 - індуктивністі відповідно первинної та вторинної обмоток, які визначаються потоками розсіювання.

Струм у вторинному колі виникає під дією ЕРС e2=W2dФ0/dt. На підставі другого закону Кірхгофа для первинного та вторинного контурів можна записати рівняння:
(20.3)

(20.4)
де u2 - напруга на навантаженні;
e2 = -W2d0/dt.
Диференціальні рівняння (20.3) та (20.4) нелінійні внаслідок нелінійної залежності між напругою (магнітним потоком) та струмом (напруженістю). Розв'язок цих рівнянь аналітичним методом досить громіздкий і не може бути точним внаслідок неминучих похибок при апроксимації характеристики. В даному випадку доцільно застосувати метод еквівалентних синусоїд, що дозволить записати рівняння в комплексній формі:
U1 = I1r1 + jLs1I1 + jW1Ф0 , (20.5)
E2 = I2r2 + jLs2I2 + U2 (20.6)
В трансформаторі з сердечником сума напруг () за модулем значно менша напруги W10 (20.5). Тому при U1=const потік Ф0 і відповідна йому напруга U0= W10 залишаються практично незмінними в широких межах, в тому числі і в режимі холостого ходу. Як наслідок цього, результувальна ЕРС в усіх режимах залишається незмінною:
I1W1+I2W2=I0W1 , (20.7)
де І0 - струм холостого ходу трансформатора.
Схема заміщення та векторна діаграма трансформатора
Для зручності аналізу процесів в трансформаторі виконують приведення числа витків вторинної обмотки до числа витків первинної обмотки, тобто приймають число витків вторинної обмотки приведеного трансформатора W2’=W1. При цьому не повинні змінюватись: режим і параметри первинного контура; потужність, що передається з первинного контура у вторинний; результувальна ЕРС, для чого повинна виконуватись рівність I2W2=I2'W2', де I2' - приведений вторинний струм.

Якщо позначити відношення W1 / W2 = k (k – коефіцієнт трансформації) і врахувати, що W1 = W2' з рівності I2W2=I2'W2' маємо:
I2'= I2W2 / W2' =I2 / k.

За цієї умови ЕРС, наведені в обмотках основним магнітним потоком Ф0, будуть рівні (Е1 та Е2'). Але Е1 = - jW1Ф0 а Е2 = - jW2Ф0, звідки Е2' / Е2 = W1 / W2 або Е2' = kЕ2 .

Підставимо Е2 та І2, виражені через приведені величини, в рівняння (20.6) і отримаємо:

Е2'= I2'k2r2 + I2'jk2LS2 + kU2. (20.8)
Позначимо R2' = k2R2; L'S2 = k2LS2 та U2' = kU2.

Рівняння (20.5), (20.7) та (20.8) зводимо в одну систему з урахуванням зроблених позначень:
U1 = I1r1 + I1 jLS2 + U1 , (20.9)

E2' = I2'r2' + I2' jLS2 + U2 , (20.10)

I0 = I1 + I2 . (20.11)
Цій системі рівнянь відповідає схема заміщення трансформатора (рис.20.2) в якій магнітний зв’язок між первинним і вторинним контурами замінений електричним.



Рисунок 20.2



Струм І­0­ в схемі заміщення показаний у вигляді суми двох струмів:
I0 = I + IС ,
де І - намагнічувальний струм, що визначає основний магнітний потік;

ІС – струм, що визначає втрати в сталі.

Параметри схеми заміщення можна визначити із дослідів холостого ходу та короткого замикання.
^ А. Дослід холостого ходу
При роботі трансформатора в номінальному режимі значення спадів напруг на елементах R1 та LS1 складають 2-3%, а в режимі холостого ходу при струмі І = І0 = (0,02 – 0,1)І - 0,2-0,3% від номінальної напруги U1H. Тому можна з достатньою точністю прийняти умову U1U0. Це означає, що в режимі холостого ходу активна потужність, яку споживає трансформатор, визначається втрат в сталі. Тому для активної провідності можна записати:

g0 = Pcт / U12 .

Для повної провідності маємо y = I0 / U1, тоді реактивна провідність b = .
Б. Дослід короткого замикання
В цьому режимі струми обмоток мають номінальні значення, а вхідна напруга U1 = U1k складає приблизно 3-18% U1H та називається напругою короткого замикання трансформатора. Оскільки вторинні клеми замкнені накоротко, то струм у колі (рис. 20.2.) проходить в основному шляхом R1-LS1- LS2-R'2, тому струмом І­0 можна знехтувати в порівнянні із струмом к.з. Ік: внаслідок цього можна вважати, що І = І2'Н. Якщо виміряти в цьому режимі U1k, I1k, P1k , то можна визначити еквівалентні активні та реактивні опори:
, де

Re =R1 +R2'; xe = LS1 + LS2.
Для приведеного трансформатора можна вважати, що R1 = R2' i LS1 = LS2. Тому R1 =R2' =Re/2; LS1 = L'S2 = Xe / 2.

^

Порядок виконання роботи





  1. Зібрати коло згідно рис. 20.4. В якості досліджуваного трансформатора взяти на лаборатоному стенді трифазний трансформатор і використати дві його обмотки (за вказівкою викладача).



Рисунок 20.4

  1. Виконати дослід х.х. трансформатора. Для вимірювання напруги U2 приєднати вольметр на 7,5 – 60 В. На первинні клеми подати номіналь-ну напругу U=220 В. Результати вимірювань занести до табл. 20.1.

Таблиця 20.1





U1

I1

P1

U2

I2

P2




В

А

Вт

В

А

Вт

Холостий хід



















Коротке замикання



















Режим навантаження





















Рисунок 20.5





  1. Замість вольтметра приєднати до вторинних клем амперметр на 5 А. Виконати дослід короткого замикання. Перед вмиканням кола під напругу ручка ЛАТРа повинна знаходитись на 0.

Ввімкнути напругу, повільно підвищувати її ЛАТРом до моменту, коли у вторинній обмотці встановиться струм І. При цьому в первинній обмотці напруга буде U1k. Зняти покази приладів і занести до табл. 20.1.

  1. Видозмінити схему рис. 20.5 для виконання режиму навантаження. Перед початком досліду опір реостата повинен бути максимальним. Ввімкнути напругу, і з допомогою ЛАТРа подати номінальну напругу U1H=220В на первинну обмотку трансформатора. Далі зменьшити опір реостату і встановити у вторинній обмотці струм, значення якого вказане викладачем (3-5А). Показання приладів занести до табл. 20.1.


Обробка результатів досліду


  1. За даними дослідів п.п.2,3 обчислити всі параметри схеми заміщення трансформатора.

  2. Для кожного з трьох режимів роботи трансформатора побудувати в масштабі його векторну діаграму.

  3. Зробити висновки по роботі.

Контрольні питання


  1. Пояснити будову та принцип дії трансформатора з сердечником.

  2. Чому магнітні потоки розсіювання ФS1 і ФS2 зв’язані із струмами в обмотках лінійною залежністю, а основний потік Ф0 – нелінійною?

  3. Написати рівняння трансформатора і пояснити суть кожної його складової.

  4. Як сильно і чому змінюється основний магнітний потік Ф0 при зміні струму у вторинній обмотці трансформатора в широких межах?

  5. Чим відрізняється приведений трансформатор від неприведеного?

  6. В якій частині трансформатора в основному проходять втрати енергії в режимі холостого ходу?

  7. Пояснити методику визначення параметрів схеми заміщення трансформатора.

  8. Пояснити побудову векторних діаграм для дослідження режимів роботи трансформатора.


Література

Атабеков Г.И. ТОЭ. – М.: Энергия, 1970. ч.І І, с.30-55.

Нейман Л.Р., Демирчян К.С. ТОЭ. – М.: Энергия, 1967. т.І І, с.94-97.

Схожі:

Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №19
...
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №1 Робота в середовищі Pascal abc мета роботи
Мета роботи: Навчитися працювати з середовищем Pascal abs, проводити запуск програм на виконання
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №16-б перехідні процеси в послідовному колі r-l-c мета роботи
Мета роботи – дослідити характер перехідних процесів в колі r-l-c, встановити їх залежність від параметрів кола
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №17 Нелінійні кола постійного струму Мета роботи
...
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота 88
...
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №1
Мета роботи: Освоєння методики класифікації та моделювання бізнес-процесів підприємства
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №5
Мета роботи: експериментально І аналітично перевірити теорему про активний двополюсник
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №3. Обробка текстових файлів за допомогою фільтрів. Редактор sed
Лабораторна робота № Організація файлової системи в unix. Команди для роботи файлами в Unix (Linux)
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота № Експериментальні дослідження тригерів у програмах...
Лабораторна робота № Експериментальні дослідження тригерів у програмах Electronics Workbench
Лабораторна робота №20 Однофазний трансформатор з феромагнітним сердечником Мета роботи iconЛабораторна робота №16 Перехідні процеси в лінійних електричних колах Мета роботи
Мета роботи – дослідити перехідні процеси в нерозгалужених колах першого та другого порядків
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2015
звернутися до адміністрації
skaz.com.ua
Головна сторінка