ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА В ЛИНЕЙНОМ РЕЖИМЕ

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Цель работы. Научиться определять параметры двухобмоточного трансформатора и строить его векторные диаграммы при различных нагрузках.

Пояснения к работе

Трансформатор предназначен для преобразования величин переменных токов и напряжений при неизменной частоте. В простейшем случае он представляет собой две обмотки на замкнутом сердечнике из ферромагнитного материала. Обмотка трансформатора, к которой подводится питание, называется первичной, другая обмотка, к которой присоединяется нагрузка, – вторичной. Передача энергии из одной цепи в другую происходит благодаря явлению взаимной индукции. Если сердечник во всех режимах работы трансформатора от холостого хода до короткого замыкания ненасыщен, то параметры трансформатора можно считать неизменными. Схема замещения такого линейного трансформатора представлена на рис. 5.1.

При выбранных положительных направлениях токов уравнения состояния трансформатора в комплексной форме записи имеют вид:

Здесь L₁ и L₂ – индуктивности катушек; R₁ и R₂ – их активные сопротивления; М – взаимная индуктивность.

Этим уравнениям соответствует качественная векторная диаграмма трансформатора при произвольной нагрузке (j_Н > 0), представленная на рис. 5.2.

Если начать построения с контура cfdc и принять в нем I₂ = I₂, то

Затем

тогда Далее

и, наконец,

В режиме холостого хода трансформатора (z_Н¥ , I₂= 0) его уравнения упрощаются и приводятся к следующим формулам для определения параметров первичной обмотки трансформатора (предполагается, что величина R известна):

X_L = wL = , L = X_L /w.

Взаимная индуктивность М = .

Если катушки, образующие трансформатор, одинаковы, то R=R₂= R₁, L=L₂= L₁.

Коэффициент трансформации n_Т .

Схема электрической цепи

В работе проводится исследование работы трансформатора с двумя одинаковыми обмотками по 900 витков каждая. Они находятся на двухстержневом магнитопроводе с воздушным зазором такой величины, чтобы обеспечить линейный режим работы трансформатора. На вход цепи, схема которой показана на рис. 5.3, подается фазное синусоидальное напряжение трехфазного генератора с f=50 Гц (зажимы AN в схеме).

Схема 5.3, а соответствует холостому ходу трансформатора. В процессе выполнения работы к выходным зажимам трансформатора ab подключаются различные нагрузки. В режиме короткого замыкания эти зажимы соединяются проводником (рис. 5.3, б). При емкостной (рис. 5.3, в) или активной (рис. 5.3, г) нагрузках к зажимам ab подключаются соответственно конденсатор или резистор, параметры которых определяются из табл. 5.1. Вариант указывает преподаватель. Эти значения С и R_H следует записать в табл. 5.3.

Для измерения действующих значений токов и напряжений используются приборы с пределами 200 мА и 20 В.

Таблица 5.1

Вариант
С	мкФ	1, 22	1, 69	1, 22	1, 22	1, 69	1, 22	1, 69
R_H	Ом

Подготовка к работе

Ответить на следующие вопросы:

1. Почему трансформатор не может работать на постоянном токе?

2. Запишите основные уравнения воздушного трансформатора.

3. Как опытным путем определить взаимную индуктивность воздушного трансформатора, активное сопротивление, индуктивность?

4. Как найти коэффициент трансформации воздушного трансформатора?

5. Построить качественную векторную диаграмму для воздушного трансформатора при емкостной нагрузке.

Программа работы

1. Омметром измерить активное сопротивление R обмотки трансформатора. Вольтметром измерить фазное напряжение U₁ источника. Результаты измерений внести в табл. 5.2.

2. Собрать цепь по схеме рис. 5.3, а, подключить к источнику питания и показания приборов внести в табл.5.3 (холостой ход).

3. По результатам измерений в режиме холостого хода определить параметры схемы замещения трансформатора z₁_X, Х_L, L, Х_М, M, а затем и его коэффициент трансформации n_T. Результаты расчета внести в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Данные опыта	Результаты вычислений
U₁	R	z_1X	X_L	L	Х_М	М	n_T
В	Ом	Ом	Ом	Гн	Ом	Гн	–

4. Выполнить измерения в режимах короткого замыкания трансформатора, при емкостной и активной нагрузках (схемы рис. 5.3, б, в, г) и показания приборов внести в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Характер нагрузки	I₁	I₂	U₂
мА	мА	В
Холостой ход
Короткое замыкание
Емкостная нагрузка С = мкФ
Активная нагрузка R_H= Ом

5. Вычислить падения напряжения на элементах схемы замещения трансформатора во всех исследуемых режимах работы. Результаты вычислений внести в табл. 5.4. Значения токов и напряжения U₂ брать из табл. 5.3, а сопротивлений – из табл. 5.2.

Таблица 5.4

Нагрузка	Результаты вычислений	Из диагр.
Режим	U₂	j_Н	I₂R	I₂X_L	I₂X_M	I₁R	I₁X_L	U₂_M	U₁
В	град	В	В	В	В	В	В	В
ХХ		–
КЗ		–
С		–90
R_H

6. Построить топографические диаграммы напряжений и совмещенные с ними лучевые диаграммы токов для всех проведенных опытов, используя данные табл. 5.2.

Указания:

a) во всех режимах, кроме холостого хода, построение векторной диаграммы следует начинать с тока I₂;

b) значения входного напряжения и напряжения взаимной индукции U₂_M = X_M I₁, внесенные в табл. 5.4, следует определить из диаграмм;

c) сравнить значения входного напряжения U₁, полученные из опыта и из векторных диаграмм для каждого случая.

7. Из векторной диаграммы для активной нагрузки определить угол сдвига фаз j₁ между входными напряжением U₁и током I₁. Вычислить к.п.д. трансформатора в этом режиме по формуле

8. Подсчитать отношение U₁/ U₂ при емкостной нагрузке и сравнить с коэффициентом трансформации.

9. Сделать выводы по работе.

РАБОТА 6

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒