Режим короткого замыкания

 

Измеренные				Вычисленные
Uк, В	I1н, А	Рк, Вт	I2н, А	Zк, Ом	Rк, Ом	Xк, Ом	cos jк	jк, град

 

Вычислить параметры трансформатора в режиме к.з.

 

; ; ; ,

 

где индексом «к» – обозначены параметры режима короткого замыкания

6. На основании расчетов построить в одних координатах графические зависимости ; ; ; .

7. Исследовать на ЭВМ работу трансформатора в рабочем режиме при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузках, где в качестве расчетных принять параметры лабораторных опытов, а коэффициент мощности принять для активно-индуктивной нагрузки 0, 85, для активно-емкостной – 0, 72 (задание по УИРС).

8. По результатам, полученным на компьютере, построить внешние характеристики ;  в одной координатной сетке.

9. На основании лабораторных опытов и исследований на ЭВМ сделать выводы по работе.

10. Тесты по данной работе представлены на сайте www.festu.khv.ru

 

Ø Контрольные вопросы

 

1. Объясните устройство, принцип действия и область применения трансформаторов.

2. Почему трансформаторы применяются только в цепях переменного тока?

3. Что показывает кпд трансформатора?

4. Чем отличаются коэффициент трансформации, коэффициент мощности и коэффициент загрузки трансформатора?

5. Где устанавливают повышающие и понижающие трансформаторы?

6. Назовите потери в трансформаторе. От чего они зависят?

 

& Рекомендуемая литература [4, с. 114–120; 5, с. 47–51].

 

Лабораторная работа № 11.
Исследование автотрансформатора

 

Цель работы: получить зависимости мощностей, передаваемых во вторичную обмотку автотрансформатора электромагнитным путем и вследствие электрической связи между обмотками, от коэффициента трансформации.

Приборы и оборудование:

– источник переменного напряжения 220 В, 50 Гц;

– однофазный регулируемый автотрансформатор (0÷ 260) В, 50 Гц;

– амперметры электромагнитные с пределами измерения (1÷ 2, 5) А;      

– ваттметр электромагнитный с пределами измерений по напряжению (75÷ 600) В, а по току (1÷ 2) А;

– ламповый реостат.

 

Ø Основные теоретические положения

 

Автотрансформатор – это трансформатор, в котором обмотка низкого напряжения электрически связана с обмоткой высокого напряжения,
т. е. вторичная обмотка является частью первичной. Предназначен для преобразования переменного тока и напряжения одной величины в другие при постоянной мощности и частоте (рис. 11.1).

 

 

Рис. 11.1. Схема включения автотрансформатора

 

Автотрансформаторы малой мощности широко применяются в устройствах связи и автоматики, радиоаппаратуре и лабораторных стендах. Силовые автотрансформаторы служат для снижения напряжения при пуске мощных асинхронных и синхронных двигателей, кроме того, автотрансформаторы большой мощности применяют для соединения высоковольтных сетей различных напряжений (110, 154, 220, 330 500, 750 кВ).

Существенным недостатком автотрансформатора является то, что вторичная цепь электрически соединена с первичной. В связи с этим обмотка низкого напряжения и подключенные к ней потребители должны иметь такую же изоляцию относительно земли, что и обмотка высокого напряжения. Поэтому для обеспечения электробезопасности не допускается применять автотрансформаторы для питания цепей низкого напряжения.

Конструкция автотрансформатора аналогична трансформатору и включает в себя сердечник или магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали (ферромагнитный материал). Автотрансформатор предназначен для усиления магнитного потока, а также двух, электрически соединенных обмоток из медного или алюминиевого провода, размещенных на сердечнике (см. физические модели автотрансформаторов и плакаты).

Обмотка автотрансформатора, присоединенная к источнику питания (сеть электроснабжения, генератор), называется первичной. Соответственно первичными именуются все величины, относящиеся к этой обмотке, – число витков , напряжение , ток  и т. д. Буквенные обозначения их снабжаются индексом 1, например , , . Обмотка, к которой подключается приемник (потребитель электроэнергии), и относящиеся к ней величины , , , называются вторичными (индекс 2).

Принцип действия автотрансформатора основан на законе электромагнитной индукции и проявляется в том, что при подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения в этой обмотке протекает ток, который создает переменный магнитный поток . Этот магнитный поток, замыкаясь по магнитопроводу, наводит в обмотках автотрансформатора эдс

 

; .

 

Действующие значения эдс в первичной и вторичной обмотках связаны с амплитудой магнитного потока выражениями:

 

; .

 

В схеме понижающего автотрансформатора (рис. 11.1) первичное напряжение подводится к зажимам А и Х, а вторичной обмоткой служит часть первичной обмотки между зажимами а и х, причем зажимы Х и х совмещены.

Так как в каждом витке обмотки индуцируется одинаковая эдс , то при холостом ходе напряжение на зажимах а и х

 

,

где  и  – числа витков, включенных соответственно между зажимами а и х, А и Х;  – коэффициент трансформации.

В автотрансформаторе мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную и далее нагрузке , называют проходной мощностью

 

,

 

где  – ток на участке а–х, т. е. на участке, общем с первой и второй обмоткой .

При этом  – мощность, передаваемая во вторичную обмотку электромагнитным полем, как в трансформаторе, является расчетной мощностью автотрансформатора, по которой выбирается сечение магнитопровода, а  – мощность, передаваемая в эту обмотку вследствие электрической связи между первичной и вторичной обмотками.

Принимая , получим ток на участке а – х , а расчетная мощность автотрансформатора

 

.

 

Отношение расчетной и проходной мощности называют коэффициентом выгодности

.

 

Мощность, предаваемая во вторичную обмотку электрическим путем,

 

 

Расчетная мощность автотрансформатора меньше мощности трансформатора при одинаковой проходной мощности. Это позволяет выполнить автотрансформатор с меньшей массой и меньшими габаритными размерами.

Электрические потери в обмотках автотрансформатора также могут быть существенно меньше, чем в обмотках трансформатора.

 

Ø Порядок выполнения работы

 

1. Ознакомиться с основными теоретическими положениями, устройством автотрансформатора и записать его паспортные данные.

2. Собрать электрическую схему и представить для проверки преподавателю (см. рис. 11.1).

3. Определить цену деления электроизмерительных приборов при различных пределах измерений.

4. Рассчитать и записать выходные напряжения  автотрансформатора при значениях коэффициентов трансформации , заданных в табл. 11.1.

Таблица 11.1

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: