СД.02 Электрические машины
СД.05 Электрические машины и аппараты
Лабораторный практикум
Трансформаторы
Специальности110302 Электрификация и автоматизация с.х.
140106 Энергообеспечение предприятий
УФА 2010
УДК 621.313
ББК 31.261
Л 12
Рекомендовано к изданию методической комиссией энергетического факультета, протокол № 9 от 26 августа 2010 г.
Составители: к.т.н., профессор Муфазалов Ф.Ш., ассистент Осипов Я.Д., ассистент Леонтьев Д.С.
Рецензент: д.т.н., профессор кафедры ЭПЭЭСХ Андрианова Л.П.
Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой электрических машин и электрооборудования, к.т.н., доцент Линенко А.В.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Введение | ||
| 1. | Лабораторная работа № 1. Исследование однофазного двухобмоточного трансформатора | |
| 2. | Лабораторная работа № 2. Исследование параллельной работы трансформаторов | |
| 3. | Лабораторная работа № 3. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов | |
| 4. | Лабораторная работа № 4. Исследование пик-трансформатора | |
| 5. | Лабораторная работа № 5. Исследование вращающихся трансформаторов | |
| Библиографический список |
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторный практикум по дисциплине «Электрические машины» (раздел «Трансформаторы») предназначен для студентов очной и заочной форм обучения и призван способствовать освоению рабочей программы по указанной дисциплине.
Структура лабораторного практикума включает пять разделов, каждый из которых отражает содержание соответствующей лабораторной работы.
Тематика лабораторных работ полностью соответствует содержанию рабочей программы дисциплины СД.02 «Электрические машины» для специальности 110302 Электрификация и автоматизация сельского хозяйства.
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, требования техники безопасности, 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 /9/. 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 параметров схемы замещения однофазного трансформатора, экспериментальное построение внешней характеристики и определение коэффициента полезного действия. Сравнение опытных результатов с расчетными.
Программа работы
2.1 Ознакомление с работой, запись паспортных данных трансформатора и приборов.
2.2 Определение параметров, снятие характеристик холостого хода трансформатора.
2.3 Определение параметров схемы замещения по опыту короткого замыкания.
2.4 Снятие характеристик трансформатора.
2.5 Обработка полученных результатов.
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 - амплитуда 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 рассеивания 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 К = К12, если Е1 / Е2 ˃ 1 и К = К21, если Е2 / Е1 ˃ 1.
Для упрощения описания электромагнитных процессов в трансформаторах пользуются приведёнными величинами и параметрами:
(3.5)
Учитывая, что 
, где Zн - сопротивление нагрузки, получим, что
. (3.6)
Уравнения приведённого трансформатора, в соответствии с уравнением (3.1) запишутся в виде:
(3.7)
По уравнениям (3.7) можно построить схему замещения трансформатора (рисунок 3.1)
Рисунок 3.1 Схема замещения трансформатора
По известным параметрам замещения и коэффициента трансформации можно определить все электромагнитные параметры трансформатора при любой нагрузке.
Экспериментальное определение параметров схемы замещения трансформатора выполняется с помощью опытов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ). При этом следует учесть, что величины параметров схемы замещения по отношению к номинальным величинам,
равны соответственно:
(3.8)
