БЗ.В4 Электрические машины и аппараты
Лабораторный практикум
по разделу
Трансформаторы
Направлениеподготовки
140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Профиль подготовки
Энергообеспечение предприятий
Квалификация (степень) выпускника
бакалавр
УФА 2013
УДК 621.313
ББК 31.261
Л 12
Рекомендовано к изданию методической комиссией энергетического факультета, протокол № 2 от «25» сентября 2013г.
Составители: д.т.н., профессор Аипов Р.С., ассистент Акчурин С.В.
Рецензент: д.т.н., профессор кафедры ЭПЭЭСХ Андрианова Л.П.
Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой электрических машин и электрооборудования, д.т.н., профессор Аипов Р.С.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ | ||
| Лабораторная работа № 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА | ||
| Лабораторная работа № 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ | ||
| Лабораторная работа № 3. НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ | ||
| БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК |
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторный практикум по разделу «Трансформаторы» дисциплины «Электрические машины и аппараты» предназначен для студентов очной и заочной форм обучения и призван способствовать освоению рабочей программы по указанной дисциплине.
Лабораторный практикум включает пять тем. Тематика лабораторных работ полностью соответствует содержанию рабочей программы дисциплины БЗ.В4 «Электрические машины и аппараты» для направления подготовки 140100 Теплоэнергетика и теплотехника.
Содержание лабораторного практикума направлено на углубленное изучение студентами наиболее важных модулей теоретического курса и включает: цель работы, программу работы, краткие теоретические сведения, описание лабораторной установки, порядок выполнения работы (последовательность действий с необходимыми методическими указаниями), требования к содержанию и оформлению отчета по работе, библиографический список.
Перед началом цикла лабораторных работ студенты проходят первичный инструктаж по технике безопасности согласно требованиям. Перед началом каждой лабораторной работы студенты проходят текущий инструктаж по технике безопасности, непосредственно на рабочем месте.
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
1 Цель работы
Экспериментальное определение основных параметров однофазного трансформатора и параметров его схемы замещения. Построение характеристик исследуемого трансформатора. Сравнение результатов опытов, полученных различным методом.
Программа работы
2.1 Ознакомление с работой, запись паспортных данных трансформатора и приборов.
2.2 Снятие характеристики холостого хода и опыта короткого замыкания трансформатора.
2.3 Экспериментальное определение внешней характеристики и к.п.д. исследуемого трансформатора.
2.4 Расчетное определение внешней характеристики и к.п.д. исследуемого трансформатора по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.
2.5 Обработка полученных результатов, построение графиков.
2.6 Расчет параметров схемы замещения исследуемого трансформатора.
2.7 Формирование выводов и ответ на контрольные вопросы.
Краткие теоретические сведения
Трансформатор - статическое электромагнитное устройство, имеющее одну или несколько взаимосвязанных обмоток и служащее для преобразования электрической энергии. В большинстве случаев, как и в данной работе, преобразуются только напряжения U1 ≠ U2 и токи I1 ≠ I2 без изменения частоты тока и числа фаз (рисунок 3.1).
Трансформатор, как электромагнитный преобразователь электрической энергии, находит широкое применение: например, установленная мощность трансформаторов в современных энергетических установках в пять - семь раз превышает установленную мощность генераторов.
Уравнения двухобмоточного трансформатора при синусоидальном приложенном напряжении могут быть представлены в виде:
(3.1)
где wl, w2 - числа витков обмоток;
E1, E2 - ЭДС, наводимые в первичной и вторичной обмотках и равные соответственно:
(3.2)
где Фm – амплитудное значение магнитного потока в сердечнике трансформатора, Вб;
U1, U2 – напряжение на зажимах первичной и вторичной обмотках трансформатора, В;
I1, I2 – токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора, А;
R1, R2, Xσ1, Xσ2, Z1, Z2 – активные, индуктивные сопротивления рассеяния и полные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора, Ом.
Полные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора равны:
(3.3)
Из уравнений (3.2) коэффициенты трансформации:
(3.4)
где ЕВН, wВН, UВН, IВН – ЕДС, число витков, напряжение и ток в обмотке высшего напряжения (ВН);
ЕНН, wНН, UНН, IНН – ЕДС, число витков, напряжение и ток в обмотке низшего напряжения (НН).
Для упрощения описания электромагнитных процессов в трансформаторах пользуются приведёнными величинами, которые являются параметрами схемы замещения:
(3.5)
Уравнения приведённого трансформатора, в соответствии с уравнением (3.1) запишутся в виде:
(3.6)
По уравнениям (3.6) строится схема замещения трансформатора (рисунок 3.1)
Рисунок 3.1 Схема замещения трансформатора
По известным параметрам схемы замещения и коэффициента трансформации можно определить все электромагнитные параметры трансформатора при любой нагрузке.
Экспериментальное определение параметров схемы замещения трансформатора и значений потерь мощности в магнитопроводе и в обмотках выполняется с помощью опытов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ).
