3 - Лабораторная Электротехника и электроника

Полное задание в демо файле,

часть для поиска ниже

_

Ссылка на лабу 1 - https://studwork.cc/shop/534547-1-laboratornaya-elektrotehnika-i-elektronika

Ссылка на лабу 2 - https://studwork.cc/shop/534556-2-laboratornaya-elektrotehnika-i-elektronika

Лабораторная работа 3 «Испытание однофазного трансформатора»

по курсу «Электротехника и электроника»

Лекция 3.2. Трансформатор: классификация, устройство и принцип действия. Потери и КПД трансформатора. Трехфазные трансформаторы

Цель работы– изучение устройства и принципа действия однофазного трансформатора.

Задача– испытать однофазный трансформатор в режимах холостого хода, короткого замыкания и нагрузки.

1. Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР)

1.1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.

1.2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку «Лабораторные работы», выберите папку Professionalgroup, в ней запустите двойным щелчком программу Выполнить.

1.3. Одинарным щелчком выберите группу «Электротехника (для неэлектрических специальностей)».

1.4. Из развернувшегося перечня выберите одинарным щелчком лабораторную работу «Испытание однофазного трансформатора».

1.5. По одинарному щелчку вам доступны файлы ВЛР«Методические материалы» и «Виртуальная лаборатория» (рис.1).

Рис.1. Файлы ВЛР

Выход из «Методических материалов»– (стрелка «влево» на зеленом фоне в левом нижнем углу экрана). Выход из «Виртуальной лаборатории» – клавиша F10.

!Используйте сочетание клавиш Ctrl+Alt, чтобы курсор мыши имел возможность свернуть или уменьшить размер окна виртуального стола. Тогда вы сможете работать и на своем компьютере за пределами виртуального рабочего стола, и возвращаться обратно (рис.2).

Рис.2. Личный рабочий стол и виртуальный

2. Теоретическая часть

Трансформатор служит для преобразования электрической энергии переменного тока с одним соотношением напряжения и тока в электрическую энергию с другим соотношением этих же величин при неизменной частоте. Простейший однофазный трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода, выполненного из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали, на котором расположены две независимые обмотки: первичная и вторичная.

Переменный магнитный поток, возбуждённый в магнитопроводе трансформатора, наводит в обеих обмотках ЭДС, действующие значения которых:

                                                                                       (1)

                                                                                       (2)

где Фmax – максимальный магнитный поток;

f –частота тока;

w1, w2–число витков первичной и вторичной обмоток.

Характеристики трансформатора, работающего под нагрузкой, можно рассчитать по параметрам Z1, Z1, Z0 схемы замещения трансформатора (рис. 3), которые определяют по результатам измерения величин U10, I10, P0 в опыте холостого хода при номинальном первичном напряжении U10 = U1H и по величинам U1к, I1к, Рк, полученным в опыте короткого замыкания при номинальном первичном токе I1к = I1Н.

Рис. 3. Схема замещения трансформатора

В опыте холостого хода R1<<R0 и x1<<x0 , поэтому параметрами R1 и x1 можно пренебречь. Тогда:

В опыте короткого замыкания, который проводится при пониженном напряженииU1к=(3…5)%U1Н и номинальном токе I1к = I1Н, величиной тока намагничивания можно пренебречь.

В этом случае:

                                                                                                         (6)

,                                                                                                         (7)

где и –активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания. Тогда:

,                                                                                                                                   (8)

                                                                                                                                   (9)

.                                                                                                       (10)

Параметры обмоток в схеме замещения:

,                                                                                                       (11)

.                                                                                                       (12)

Коэффициент трансформации трансформатора:

.                                                                                                                                (13)

Коэффициент мощности трансформатора находят по формуле:

,                                                                                     (14)

а его КПД:

,                                                                                                                                (15)

где  и – выходная и входная активные мощности трансформатора. Выходная активная мощность находится по формуле:                                    

                                            (16)

Коэффициент загрузки определяется по формуле:

.                                                                                                       (17)

Изменение вторичного напряжения при переменной нагрузке принято выражать в процентах от номинального значения:

,                                                                                     (18)

где U2–напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора при заданной нагрузке.

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши (рис. 4):

W, S, A, D–для перемещения в пространстве;

F2, Е–аналоги средней клавиши (рис. 5) манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем –ставится);

Ctrl–присесть;

F10 –выход из программы.

Рис. 4. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 5. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) –при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) – при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется). Правая клавиша (3) – появляется курсор-указатель (при повторном – исчезает).

Примечание: при появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и в стороны.

3.2. Оборудование для лабораторной работы

В лаборатории находится стенд (рис.6) для проведения испытания. Стенд состоит из вертикальной (рис.7) и горизонтальной панелей (рис.8).

Рис. 6. Испытательный стенд

Рис. 7. Рабочая область вертикальной панели:

1 – ключ 5; 2 – ключ 7; 3 – нагрузочное сопротивление

Рис. 8. Вид горизонтальной панели

в ©

На горизонтальной панели (рис.8) находится источник питания (от 0 до 220 В) переменного тока. Регулировка напряжения осуществляется при помощи поворотного регулятора (ЛАТРа) снизу источника. Для включения источника питания в работу необходимо следующее. 1.             Включить сеть стенда (кнопка ВКЛ слева – загорится лампочка СЕТЬ, выключение – кнопкой ВЫКЛ).

2.             Включить кнопку под лампочкой (два положения: вдавлена внутрь – включено, загорается лампочка; не вдавлена – выключено).

4. Порядок выполнения работы

4.1. Режим холостого хода

На стенде собрана цепь для проведения опыта холостого хода трансформатора по схеме рис. 9. Ключи 5, 7–разомкнуты (рис. 7).

Рис. 9. Схема проведения опыта холостого хода

=

4.1.1. Включите стенд в сеть. Включите источник питания.4.1.2. Установите ЛАТРом напряжение U10 = U1H.

4.1.3. Снимите показания приборов и заполните табл.1, 2 (бланк выполнения лабораторной работы).

Таблица 1

Паспортные и расчетные данные режима холостого хода

Паспортные данные

Вычислено

SH,

В·А

f,

Гц

U1H,

В

U2H,

В

I1H,

А

I2H,

А

UКЗ,

%

DРст,

Вт

DРМ,

Вт

Таблица 2

Экспериментальные и расчетные данные режима холостого хода

Измерено

Вычислено

U10,

В

U20,

В

P0,

Вт

I10,

А

k

cosj0

I10,

А

z0,

Ом

R0,

Ом

x0,

Ом

4.2. Режим короткого замыкания

Ключ 7 (рис. 7) разомкнут (замена вольтметра V2 нaамперметр).

4.2.1. С помощью ЛАТРа повысьте напряжение от 0 до значения, при котором ток в первичной обмотке трансформатора достигнет номинального значения.

4.2.2. Снимите показания приборов и занесите в табл.3 (бланк выполнения лабораторной работы).

Таблица 3

Экспериментальные и расчетные данные режима короткого замыкания

Измерено

Вычислено

U1к,

В

I1Н,

A

I2Н,

А

PK,

Вт

U1k,

В

zk,

Ом

Rk,

Ом

xk,

Ом

R1,

Ом

x1,

Ом

4.3. Нагрузочный режим

Рис. 10. Схема для проведения нагрузочного режима трансформатора

4.3.1. На стенде собрана цепь для проведения опыта холостого хода трансформатора по схеме рис. 10. Ключ 5 – замкнут, ключ 7 – разомкнут (рис. 7).

4.3.2. Изменяя нагрузочное сопротивление 3 (рис. 7) измерьте 5–6 точек и данные занесите в табл.4 (бланк выполнения лабораторной работы).

Примечание:первой строчкой в табл.4 занесите данные в режиме холостого хода.

Таблица 4

Экспериментальные и расчетные данные нагрузочного режима

Измерено

Вычислено

U1Н,

В

I1,

А

P1,

Вт

U2,

В

I2,

А

h

cosj1

P2,

Вт

DU2,

%

β

cosj2

4.3.3. Рассчитайте величины, входящие в табл.4.

4.3.4. Постройте зависимости U2(I2),h(I2),cosj1(I2), при U1Н = const.

4.3.5. Начертите схему замещения трансформатора и укажите параметры элементов схемы замещения.

5. Отчет

Скачайте титульный лист и бланк выполнения лабораторной работы. Отчет должен содержать:

·                титульный лист с Ф. И. О. студента, группой (стандартный, в курсе);

·                цель работы, описание оборудования и электрическуюсхему (бланк);

·                описание выполнения работы(бланк);

·                выполненные задания из раздела 3, заполненные табл.1–4 в бланке выполнения лабораторной работы;

·                выводы и ответы на контрольные вопросы (бланк).

6. Контрольные вопросы

1.             Назначение, устройство и принцип действия трансформатора.

2.             Какие потери мощности имеют место в трансформаторе?

3.             С какой целью строится схема замещения?

4.             Как проводится опыт холостого хода и какие параметры трансформатора определяются из этого опыта?

5.             Как проводится опыт короткого замыкания и какие параметры трансформатора определяются из этого опыта?

6.             Чем отличается опытное короткое замыкание от аварийного?

7.             Каково условие максимума КПД и график зависимости КПД от нагрузки?