Трансформатори. Основи електропостачання

Тематичний

Навчально-методичний комплекс

дисципліни

«Електротехніка, електроніка
та мікропроцесорна техніка»

для студентів

 

 

Тема 8

трансформатори.
основи електропостачання

 

 

Мелітополь, 2012

ВСТУП

 

«Електротехніка, електроніка та міропроцесорна техніка» є фундаментальною дисципліною, на базі якої вивчаються всі інші електротехнічні дисципліни навчального плану спеціальності. У свою чергу фізика та вища математика є базовими для дисципліни «Електротехніка, електроніка та міропроцесорна техніка».

Важливу роль відіграють знання фізичних явищ і законів, зокрема семи електромагнітних: електризації тіл, взаємодії зарядів, електричного струму, теплової дії електричного струму, електромагнетизму, електромагнітної індукції, електромагнітної сили. Тому в тематичному навчально-методичному комплексі дисципліни для студента (ТНМКДС) використовуються основні вихідні знання цих явищ і законів.

ТНМКДС виконано таким чином, щоб студенти мали можливість самостійно вивчити курс електротехніки і електроніки за допомогою базового підручника. Для цього кожна тема дисципліни містить завдання для самостійної пізнавальної діяльності студентів: інформаційно-репродуктивні, практично-стереотипні, логічно-поянтійні, експериментальні, тематичні комплексні кваліфікаційні. Експериментальні дослідження пропонується проводити студентам під керівництвом викладача, для чого вони вичають принципову електричну схему експериментальної установки, продумують, як необхідно провести експеримент і проаналізувати отримані результати. Комплексні кваліфікаційні задання студенти виконують самостійно у відповідності до свого варіанту для чого у ТНМКДС наведено алгоритм розв’язання цих завдань. Всі вказані вище завдання виконуються студентами до початку відповідних занять, у противному випадку студент до занять не допускається. На заняттях в лабораторії проводиться детальний розгляд вивчаємого матеріалу за активної участі студентів. Наприкінці лабораторних занять студенти отримують бали за свою роботу в аудиторії пропорційно позитивній участі у занятті.

Для успішного вивчення курсу електротехніки і електроніки необхідно послідовно та ритмічно виконувати програму, прагнучи повного розуміння матеріалу, що викладається, не пропускаючи жодного розділу, тому що курс електротехніки, електроніки та мікропроцесорної техніки є цільним і безперервним.

Завдання інформаційно-репродуктивні, практично-стереотипні та логічно-понятійні виконуються студентами самостійно в наступному порядку:

- прочитуються й усвідомлюються по базовому підручнику розділи, з яких складені завдання;

- по черзі на поставлені в таблицях запитання й завдання знаходяться, на думку студентів, правильні відповіді з таблиць із такими ж номерами та індексом «а»;

- знайдені номери правильних відповідей проставляються у вихідні таблиці.

Студенти мають можливість переконатися в тому, що вони успішно освоїли навчальний матеріал. Для цього вони окремо підсумовують номери правильних відповідей на непарні запитання та завдання й окремо підсумовують номери правильних відповідей на парні запитання та завдання. Від першої суми віднімають другу суму й одержують певне число. Якщо отримане число збігається із тим числом, що приводиться наприкінці кожної таблиці, то це говорить про повне засвоєння вивченого навчального матеріалу. У випадку розбіжності чисел, отриманих студентом і наведених наприкінці таблиць, студенти повинні розуміти, що навчальний матеріал ними повністю не засвоєний. Тому студентам необхідно повторно опрацювати даний навчальний матеріал.

Таким чином, даний ТНМКДС сприяє самостійній пізнавальній діяльності студентів на трьох рівнях: знань, умінь і творчого мислення, забезпечуючи як вивчення навчального матеріалу, так і розвиток мислення, що є основною вимогою кредитно-модульної системи освіти.

Графік наскрізної самостійної пізнавальної діяльності
студентів з дисципліни
«Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка»

 

№ п/п	Номери занять Види завдань
	Тема і розділи теоретичного матеріалу	Т.8 8.1 – 8.4	Т.8 8.5 – 8.7
	Номери таблиць навчаюче-контролюючих завдань	8.1 – 8.7	8.8 – 8.10
	Номери лабораторних робіт
	Номери індивідуальних (логічно-понятійних) завдань
	Номер тематичного комплексного кваліфікаційного завдання		ККЗ 8

 

Тема 8

ТРАНСФОРМАТОРИ. ОСНОВИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

 

Однофазний трансформатор

 

Побудова та принцип дії

Фізичні явища та процеси в елементах конструкції

 

Завдання інформаційно-репродуктивного характеру

Таблиця 8.1

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	Для чого призначений трансформатор?
2.	На якому явищі заснована робота трансформатора?
3.	Складіть конструктивну схему трансформатора.
4.	Опишіть конструктивну схему трансформатора.
5.	Опишіть принцип дії трансформатора.
6.	Що таке коефіцієнт трансформації трансформатора?
7.	Запишіть визначальну формулу коефіцієнта трансформації трансформатора.
8.	Як визначити коефіцієнт трансформації трансформатора дослідним шляхом?
9.	Який трансформатор називають понижуючим?
10.	Який трансформатор називають підвищуючим?
11.	Перелічте режими роботи трансформатора.
12.	Перелічте фізичні явища, які спостерігаються в первинній обмотці трансформатора.
13.	Перелічте фізичні явища, які спостерігаються у вторинній обмотці трансформатора.
14.	Перелічте фізичні явища, які спостерігаються в магнітопроводі трансформатора.

У разі вірного виконання завдань Σ _{непарних} – Σ _парних = 7.

Таблиця 8.1 а

Номер відповіді	Відповіді
1.	Холостого ходу, навантаження (недовантаження, номінального навантаження, перевантаження), короткого замикання.
2.	Електричного струму, електромагнетизму, електромагнітної індукції (самоіндукції), теплової дії струму.
3.	У якого напруга затискачах первинної обмотки більше, ніж напруга на затискачах вторинної обмотки (w 1 < w 2 і k т < 1).
4.	Електромагнітної індукції (взаємної індукції), електричного струму, електромагнетизму, теплової дії струму.
5.	У якого напруга на затискачах первинної обмотки більше, ніж напруга на затискачах вторинної обмотки (w 1 > w 2 і k т > 1).
6.	Електромагнітної індукції, вихрових струмів, електромагнітної сили від дії вихрових струмів, теплової дії вихрових струмів, гістерезису, теплової дії гістерезису.
7.	Складається з магнітопроводу, виконаного з електротехнічної сталі, і двох обмоток з міді, які розташовуються на магнітопроводі (ізольовані від магнітопроводу та одна від іншої).
8.	Для перетворення електроенергії змінного електричного струму однієї напруги в електроенергію змінного струму іншої напруги при збереженні частоти струму.
9.	Електромагнітної індукції.
10.	За показаннями вольтметрів, включених на затискачі обмоток трансформатора в режимі холостого хода.
11.	.
12.	Відношення електрорушійних сил, що наводяться в обмотках, або відношення кількості витків цих обмоток.
13.	w 1 i 1 Ф u 1 е 1 е 2 w 2 u 2
14.	До первинної обмотки підводять змінну напругу, у результаті чого в обмотці протікає змінний струм, який створює змінний магнітний потік, що замикається по магнітопроводу, пронизує витки обмоток і наводить у них змінні е.р.с.

Завдання практично-стереотипного характеру

Таблиця 8.2

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
Однофазний трансформатор має 2200 витків у первинній обмотці. Ця обмотка призначена для роботи з напругою 220 В. Необхідно, щоб напруга на затискачах вторинної обмотки була 22 В.
1.	Визначте коефіцієнт трансформації трансформатора.
2.	Визначте кількість витків вторинної обмотки.

У разі вірного виконання завдань Σ _{непарних} – Σ _парних = 1.

Таблиця 8.2 а

Номер відповіді	Відповіді
1.	220.
2.	10.

Енергетична діаграма

Технічні параметри

Завдання інформаційно-репродуктивного характеру

Таблиця 8.3

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	Складіть енергетичну діаграму трансформатора.
2.	Запишіть вираз для визначення втрат потужності в обмотках трансформатора.
3.	Запишіть вираз для визначення сумарних втрат потужності в трансформаторі.
4.	Як впливають втрати потужності в елементах конструкції трансформатора на його роботу?
5.	Запишіть формулу для визначення коефіцієнта корисної дії трансформатора.
6.	Запишіть формулу для визначення коефіцієнта потужності трансформатора в режимі навантаження.
7.	Перелічте номінальні параметри трансформатора.

У разі вірного виконання завдань Σ _{непарних} – Σ _парних = –2.

Таблиця 8.3 а

Номер відповіді	Відповіді
1.	Повна потужність, частота живильної мережі, діючі значення напруг обмоток, діючі значення струмів в обмотках.
2.	.
3.	D Р мг Р 1 Р 2 D Р ел1 D Р ел2
4.	При їх збільшенні знижуються коефіцієнт потужності та коефіцієнт корисної дії, збільшується нагрів трансформатора, зростає спадання напруги у вторинній обмотці, знижується напруга на затискачах вторинної обмотки.
5.	D P ЕЛ = R 1∙ I 12 + R ’2∙ I ’22.
6.	.
7.

 

Завдання практично-стереотипного характеру

Таблиця 8.4

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
Однофазний трансформатор включений у мережу на напругу 220 В. Первинна обмотка трансформатора має 880 витків, вторинна – 40 витків. До трансформатора підключені лампи розжарювання, які споживають струм силою 9 А. Трансформатор при цьому споживає з мережі реактивну потужність, яка дорівнює 100 ВАр, і має к.к.д. 90 %.
1.	Визначте коефіцієнт трансформації трансформатора з точністю до одиниць.
2.	Визначте напругу на затискачах вторинної обмотки трансформатора у вольтах з точністю до одиниць.
3.	Визначте активну потужність, яку споживає навантаження, у ватах з точністю до одиниць.
4.	Визначте активну потужність, яку споживає трансформатор, у ватах з точністю до одиниць.
5.	Визначте повну потужність, яку споживає трансформатор, у вольт-амперах з точністю до десятих.
6.	Визначте силу струму, що споживає трансформатор з мережі, в амперах з точністю до десятих.

У разі вірного виконання завдань Σ _{непарних} – Σ _парних = 1.

Таблиця 8.4 а

Номер відповіді	Відповіді
1.	10.
2.	90.
3.	1,6.
4.	141,4.
5.	22.
6.	100.