Стислі теоретичні відомості
Схематичне зображення устрою:
На сталевому замкнутому магнітопроводі, складеному з окремих листів електротехнічної сталі, розміщені дві обмотки з ізольованої мідної проволоки.
Обмотка, що з’єднана з джерелом живлення, має назву первинної. Обмотку, що живить навантаження, називають вторинною. Всі величини, що відносяться до первинної обмотки, прийнято позначати індексом (1). Наприклад, кількість витків w 1, напругу на клемах обмотки U 1, струм в колі I 1 і так далі. Ті ж величини, що відносяться до вторинної обмотки мають індекс (2) – w 2, U 2, I 2 і так далі.
На електричних схемах прийняті такі умовні позначення однофазних трансформаторів:
Холостий хід трансформатора
В цьому режимі первинна обмотка трансформатора приєднана до джерела змінного струму з напругою U 1, а вторинна обмотка залишається розімкнутою.
Під дією прикладеної напруги U 1 в первинній обмотці протікає струм І 10, що має назву струм х.х.. Трансформатор конструюється так, щоб струм х.х. був невеликим і складав 2,5 ¸ 10 % від первинного струму І 1н, що виникає при роботі трансформатора з повним (номінальним) навантаженням. Струм І 10 збуджує магнітний потік, який як і струм змінюється синусоїдально. Цей потік доцільно уявити як суму двох потоків:
· Головний магнітний потікФ, що замикається по сталевому магнітопроводу і пронизує витки первинної і вторинної обмоток;
· Потік розсіювання Ф 1s, що замикається по повітрю, пронизує тільки витки первинної обмотки і створює індуктивний опір первинної обмотки.
|
|
|
Змінні (синусоїдальні) магнітні потоки збуджують ЕРС індукції 
, які відстають від відповідного магнітного потоку на 90°. ЕРС, що індукуються головним магнітним потоком у первинній і вторинній обмотках: E 1 = 4,44× f × w 1× Ф m; E 2 = 4,44× f × w 2× Ф m. Ці ЕРС відстають від головного магнітного потоку, що їх створив, на 90°. Так як струм у вторинній обмотці відсутній, то напруга на клемах цієї обмотки 
в режимі х.х. дорівнює індукованій ЕРС 
.
Відзначимо, що в реальних трансформаторах з достатньою точністю можна вважати u 1» e 1. З цього співвідношення і формули Е 1 = 4,44 × f × w 1 × Ф m випливає, що головний магнітний потік трансформатора пропорційний прикладеній напрузі:
.
Відношення ЕРС, індукованих головним магнітним потоком в первинній і вторинній обмотках, називають коефіцієнтом трансформації.
Навантажений режим трансформатора.
Припустимо, що до первинної обмотки трансформатора підключена напруга U 1 і по ній протікає струм І 1. Він утворює магнітний потік, більша частина якого Ф 0 буде замикатись через сердечник, а менша частина Ф 1s буде замикатись через повітря:
|
|
|
Ф 0 – головний магнітний потік;
Ф 1s – потік розсіювання первинної обмотки.
Головний магнітний потік пронизує витки первинної та вторинної обмотки і наводить в них ЕРС. ЕРС первинної обмотки врівноважується напругою живлення, а ЕРС вторинної обмотки живить навантаження, утворюючи струм у вторинному колі, тобто потужність.
Струм, що протікає через вторинну обмотку в свою чергу утворить магнітний потік, частина якого Ф 2s буде замикатись через повітря, а інша частина буде проходити через магнітопровід–сердечник – зустрічно потоку Ф 0, зменшуючи його і, зменшуючи, відповідно, утворену ним ЕРС первинної обмотки (
).
Отже порушується баланс між напругою живлення і індукованою в первинній обмотці ЕРС. В результаті здійснюється зміна струму в первинній обмотці (струм збільшиться) при якому відновиться попередня величина магнітного потоку Ф 0.
Інакше кажучи, через самовідновлення магнітного потоку Ф 0 здійснюється зміна струму в первинній обмотці в залежності від зміни струму у вторинній обмотці, тобто при зміні навантаження головний магнітний потік залишається незмінним для даного трансформатора.
Залежність напруги U 2 від струму навантаження I 2 називається зовнішньою характеристикою трансформатора.
|
|
|
Зовнішні характеристики трансформатора в залежності від сos j можуть мати вигляд:
Відзначимо, що при ємкісному навантаженні напруга U 2 навантаженого трансформатора може бути вищою за напругу U 2 0 при холостому ході.
Хід роботи
1. Зібрати схему (на платі 3), представлену на рисунку 14.1. Трансформатор підключити до клем живлення «~ 0–250 B».
2. На блоці живлення перемикач «–120 В ~250 B» встановити в положення «~250 B».
3. Відключити лампи (холостий хід), після чого подати напругу на схему і встановити значення живлячої напруги U = 220 В за допомогою потенціометра на лицьовий панелі блоку живлення. Значення напруги контролювати вольтметром V1.
Рисунок 14.1 – Дослідження роботи однофазного трансформатора.
4. Записати показання всіх приладів в табл. 14.1.
5. Поступовим вкручуванням по 2 лампи підвищувати навантаження на трансформатор і записати показання всіх приладів в табл. 14.1.
6. Тимчасово вимкнути живлення в схемі. З дозволу викладача закоротити (коротке замикання) вторинну обмотку трансформатора (на рисунку 14.1 зображено пунктирними лініями). Потенціометр на лицьовий панелі блоку живлення викрутити вліво до упору.
7. Подати напругу на схему, і повільно підвищуючи значення живлячої напруги за допомогою потенціометра на лицьовий панелі блоку живлення, встановити номінальний струм у вторинній обмотці. Значення струму контролювати амперметром А2. Значення номінального струму вторинної обмотки необхідно заздалегідь розрахувати за формулою: 
.
|
|
|
8. Записати показання всіх приладів при короткому замиканні в табл. 14.1.
Таблиця 14.1 – Таблиця вимірювань і розрахунків.
| Режим роботи | U1, В | I1, мА | Р1, Вт | U2, В | I2, А | Р2, Вт | β | η | cosφ | |
| 0 л (ХХ) | ||||||||||
| 3 л | ||||||||||
| 5 л | ||||||||||
| 7 л | ||||||||||
| 9 л | ||||||||||
| КЗ |
9. Розрахувати та занести в таблицю 14.1
· значення активної потужності вторинної обмотки трансформатора
,
де 
– потужність магнітних втрат,
– потужність електричних втрат (
).
· значення коефіцієнту навантаження
.
· значення коефіцієнта корисної дії трансформатора
.
· значення коефіцієнта потужності схеми
.
10. Побудувати зовнішню U 2 = f (β) і робочі η, cosφ = f (β) характеристики трансформатора.
11. Протокол повинен містити назву, мету роботи, перелік та метрологічні параметри приладів і параметри трансформатора, схему на рис. 14.1, таблицю 14.1, розрахункові формули та результати, зовнішню U 2 = f (β) і робочі η, cosφ = f (β) характеристики трансформатора, висновок про відповідність побудованих характеристик трансформатора теоретичним.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!