Внешняя характеристика и коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора

 

Общие сведения

 

Ввиду наличия активных сопротивлений и магнитных потоков рассеяния выходное напряжение зависит от тока нагрузки. Эта зависимость называется внешней характеристикой. Вид внешней характеристики зависит от характера нагрузки (активная, индуктивная или емкостная). По оси абсцисс откладывают обычно ток нагрузки в относительных единицах I₂ / I_2НОМ, а по оси ординат U₂ / U_2НОМ.

В случае активной нагрузки КПД имеет максимальное значение при

 

.

 

Экспериментальная часть

 

Задание

 

Снимите экспериментально внешнюю характеристику и зависимость КПД от тока трансформатора, нагруженного на активное сопротивление.

 

Порядок выполнения работы

 

· Соберите трансформатор с числом витков W₁ = 300, W₂ = 100, 300 или 900 по указанию преподавателя.

· Соберите цепь по схеме (рис. 7.5.1), включив в нее вместо измерительных приборов соответствующие гнезда коннектора.

 

Рис. 7.5.1.

 

· Включите виртуальные приборы для измерения входных и выходных напряжений, токов и активных мощностей.

· Изменяя сопротивление нагрузки, как указано в табл. 7.5.1, сделайте измерения, рассчитайте I₂ / I_2НОМ, U₂ / U_2НОМ, КПД и постройте графики на рис. 7.5.2.

 

Таблица 7.5.1.

RH, Ом	U2,B	I2, мА	P1, мВт	P2, мВт	U2 / U2Х	I2 / I2Х	КПД
х.х.
330
220
100
47
22

 

Примечание: В табл. 7.5.1 указаны значения сопротивлений R_H для случая, когда W₁ = W₂ = 300 витков. При W₂ = 900 витков их надо увеличить, а при W₂ = 100 – уменьшить в 10 раз. Поскольку в наборе нет сопротивлений меньше 10 Ом, можно использовать в качестве активных сопротивлений катушки трансформаторов (без сердечника). Их сопротивления указаны в табл. 7.4.1.

 

 

Рис.7.5.2.

 

 

Трехфазные цепи синусоидального тока

Напряжения в трехфазной цепи

Общие сведения

Трехфазная система напряжений (ЭДС) – это совокупность трех синусоидальных напряжений (ЭДС), сдвинутых относительно друг друга по фазе. Система называется симметричной, если амплитуды всех трех напряжений одинаковы, а фазовые сдвиги составляют 120^о.

Обычный трехфазный генератор, применяемый в электроэнергетике, состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. На роторе имеется обмотка возбуждения, по которой протекает постоянный ток от синусоидального источника. Постоянный ток создает магнитное поле, вращающееся вместе с ротором. На статоре имеется три обмотки, смещенные относительно друг друга в пространстве на 120^о. В них наводится три одинаковых синусоидальных ЭДС, смещенных во времени. Фазовый сдвиг составляет 120^о.

Временная развертка этих напряжений приведена на рис. 8.1.1. Они же представлены в виде векторов на диаграмме (рис. 8.1.2).

   

                            Рис. 8.1.1                                             Рис. 8.1.2

 

В трехфазных электрических генераторах и нагрузках (в частности, двигателях) в качестве основных схем соединения фаз используются «звезда» (рис. 8.1.3) и «треугольник» (рис. 8.1.4). Соединение в звезду может выполняться с нейтральным проводом (на рисунке он показан пунктиром) или без него.

В схеме «звезда» напряжения между выводами А, В и С называются  линейными, тогда как напряжение между любой из этих точек и нейтралью N принято называть фазным. Векторная диаграмма напряжений такой трехфазной цепи приведена также на рис. 8.1.3, где показаны соотношения между фазами и величинами линейных U_Л и фазных U_Ф напряжений. Так, в частности, между их действующими значениями имеется следующая связь: 

U_Л = Ö 3 × U_Ф

В схеме «треугольник» линейные напряжения равны соответствующим фазным.

В последующих экспериментах изучаются напряжения и токи в трехфазных цепях с соединением «звезда» и «треугольник». Измеряются и рассчитываются обычно действующие значения напряжений и токов.

 

     

 

Рис. 8.1.3

 

        

 

Рис. 8.1.4

Необходимое для экспериментов трехфазное напряжение частотой 50 Гц берется не непосредственно из питающей сети, а создается с помощью специального генератора синусоидальных напряжений. При этом из соображений электробезопасности величина линейного напряжения ограничена 12 В.

 

Экспериментальная часть

Задание

Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые фазных напряжений трехфазного источника, перенесите их на график, измерьте виртуальными приборами линейные и фазные напряжения и углы сдвига между фазными напряжениями.