МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова»

(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)

Кафедра «Радиотехника»

Лабораторная работа по дисциплине

радиоматериалы и радиоэлектронные компоненты №5:

Исследование тепловых потерь в трансформаторах питания.

Выполнил:

студент гр. 4-76-2

Гереев Р.С.

Проверил:

Декан фак-та «П»

Демаков Ю.П.

Ижевск 2012

Цель работы: изучить конструкции трансформаторов, провести экспериментальное исследование и выполнить теоретический расчет температуры перегрева трансформаторов определенного типа применением вероятностно-статистических методов анализа полученных результатов.

Структурная схема лабораторной установки: 1-макет; 2-килоомметр; 3-сетевой выключатель; 4-кнопка; 5-тумблер включения трансформаторов в сеть; 6-тумблер подключения к нагрузке; 7-разьем; 8,9-вольтметр, амперметр; 10-клемма «Земля»

Лабораторная установка состоит из макета с помещенными внутри 15 трансформаторами и электрического килоомметра, подключаемого к макету. В данной работе измерение температуры перегрева обмоток трансформатора основано на том, что сопротивление медного провода увеличивается при повышении температуры. Относительное изменение сопротивления провода в результате нагрева (Rr-Rx)/ Rx, (где Rx- сопротивление обмотки трансформатора при температуре окружающей среды, Rr- сопротивление этой же обмотки при температуре нагрева трансформатора) будет пропорционально сумме (ΔТ+ΔТм), где ΔT - температура перегрева трансформатора относительно температуры внутри макета, ΔТм- температура перегрева макета относительно температуры окружающей среды:

(Rr-Rx)/ Rx *235 = ΔТ+ ΔTм

235 = 1/α, где α - 4,25x10^-3 1/ºС - температурный коэффициент сопротивления меди;

ΔТ=Т_гр-Т_гм

Т_гр- температура нагрева трансформатора,

Т_гм- температура внутри макета в установившемся режиме работы

Трансформатора ºС;

ΔТ=Т_гм-Т_хм

T_хм- температура внутри макета в начале испытаний ºС;

Окончательное выражение для определения истинной температуры перегрева

трансформатора:

ΔТ =(Rr-Rx)/ Rx *235-( Т_гм-Т_хм).

Для измерения температур Т_гм и Т_хм внутри макета установлен терморезистор, сопротивление которого откалибровано по температуре.

Градуировочный график:

Зависимость сопротивление измерительного резистора от температуры.

Принципиальная электрическая схема макета:

Схема состоит из 15 одинаковых функциональных групп. В состав функциональной группы входят соответственно трансформатор Т1…Т15 , нагрузочный резистор R2...R16, тумблер переключения первичной обмотки трансформатора S3...S17 и тумблер переключения вторичной обмотки S18... S32. Крайним положениям тумблеров S3... S17 соответствует включение первичной обмотки трансформатора в питающую сеть или подключение этой же обмотки к электронному килоомметру Ώ. для измерения ее сопротивления. Тумблеры S3...S17 служат для подключения вторичных обмоток трансформаторов к нагрузочным резисторам R2.. .R16 или к измерительной группе, состоящей из нагрузочного резистора R17, амперметра А и вольтметра V. Измерение температуры внутри лабораторного макета осуществляется с помощью терморезисторов R1, подключаемого к килоомметру с помощью кнопки S2. Органы управления и измерительные приборы расположены на лицевой панели макета. Тумблеры 5(S3...S17) предназначены для включения первичной обмотки того или иного трансформатора в сеть (верхнее положение) или для подключения к разъему 7(Х1), через который килоомметр 2 присоединяется к лабораторному макету. При установке тумблеров 6 (S18...S32) в верхнее положение вторичные обмотки трансформаторов подключаются к нагрузочным резисторам R2...R16. Нижнему положению тумблеров 6 соответствует подключение вторичных обмоток трансформаторов к измерительному резистору R17, имеющему в пределах допуска тот же номинал, что резисторы R2.. .R16. Ток и падение напряжения на резисторе R17 измеряется с помощью амперметра 8 и вольтметра 9. Кнопка 4(S2) в положении «нажато» служит для подключения терморезистора R1 к килоомметру 2. В этом случае все тумблеры 5 должны быть в верхнем положении (от себя), соответствующем подключению первичных обмоток трансформатора к питанию сети.

Лабораторное задание включает в себя два этапа: экспериментальное исследование температуры перегрева трансформаторов и теоретический расчет температуры перегрева исследованных трансформаторов с применением вероятностно-статистических методов анализа полученных результатов.

Ход работы:

1.1 .Подготовить лабораторную установку для измерений. Для этого на лабораторном макете все тумблеры 5 и 6 поставить в верхнее положение (от себя), подключить килоомметр 2 через разъем XI, к лабораторному макету. Килоомметр включить в сеть и прогреть в течение 5 минут.

1.2.Нажать кнопку S2 на лабораторном макете и измерить сопротивление терморезистора R1.

Результаты измерения параметров трансформаторов

R_хм=43,36 –сопротивление обмоток транзистора при температуре окружающей среды.

T_хм=15 -температура внутри макета в начале испытания.

R_хм=27,41 -сопротивление обмоток транзистора при температуре перегрева.

T_гм=22 -температура внутри макета в установившемся режиме работы транзистора.

№ Тран.	Rx Ом	U2 В	I2 А	Rr Ом	ΔR=Rr-Rx		ΔT ºC	δ(ΔT)=ΔT-m(ΔT)	δ2(ΔT)(ΔC)2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	423,0	3,3	0,43	450,8	27,8	0,065	8,275	1,56	2,43
2	433,9	3,2	0,42	460,2	26,3	0,06	7,1	0,39	0,15
3	452,8	3,2	0,41	454,9	29,1	0,068	8,98	2,27	5,15
4	422,6	3,3	0,41	448,6	26	0,061	7,335	0,69	0,47
5	431,7	3,3	0,42	455,3	23,6	0,054	5,69	-1,01	1,02
6	437,2	3,25	0,42	458,3	21,1	0,048	4,28	-2,42	5,85
7	428,5	3,3	0,44	455,1	26,6	0,062	7,57	0,86	0,73
8	433,9	3,2	0,43	471,2	37,3	0,085	12,975	6,26	39,
9	434,8	3,3	0,41	452,2	17,4	0,04	2,4	-4,3	18,4
10	435,5	3,4	0,42	456,5	21	0,048	4,28	-2,42	5,85
11	429,9	3,2	0,41	453,2	23,3	0,054	5,69	-1,01	1,02
12	430,7	3,4	0,42	460,1	29,4	0,068	8,98	2,27	5,15
13	422,8	3,2	0,42	454,1	31,3	0,073	10,155	3,44	11,8
14	439,3	3,4	0,41	464,4	25,1	0,057	6,395	-0,316	0,09
15	430,3	3,3	0,42	453,6	14,3	0,032	0,52	-6,206	38,51
Cp		3,27	0,42				6,706		9,04

1.4. Поочередно подключая с помощью тумблеров 5 первичные обмотки трансформаторов к килоомметру 2,измеритъ сопротивление Rx обмоток каждого из трансформаторов (после измерения соответствующий тумблер возвратить в верхнее положение).

1.5.С помощью тумблера 3 включить питание лабораторного макета. Далее, поочередно подключая с помощью тумблеров 6 вторичные обмотки трансформаторов к измерительному сопротивлению R17, измерить с помощью вольтметра 9 и амперметра 8 напряжения U₂ и токи I₂ во вторичных обмотках трансформаторов.

1.6.Включить трансформаторы под нагрузку на 2,5-3 часа.

1.7. После выдержки трансформаторов под нагрузкой отключить сетевой тумблер питания 3, затем измерить сопротивление терморезисторы R_гм и сопротивление первичных обмоток трансформаторов Rr

1.8.Рассчитать величины ΔR = Rr - Rx, ΔR/Rx

Рассчитать среднее значение температуры перегрева по формуле:

ΔТс_Р= m(ΔТ) = Σ ΔТ₂/n,

Где n - число измерений.

1.9.Рассчитать отклонения δ(ΔТ) температуры перегрева каждого из трансформаторов от среднего значения по формуле:

δ(ΔТ) = ΔT - m(ΔT).

1.10.Вычислить значения квадратов величин отклонений от среднего значения, δ(ΔT).

Рассчитать величину среднеквадратичного отклонения:

Δ(ΔT)=

Номер трансформатора	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Температура перегрева	Min 0,52	2,4	4,28	4,28	5,69	5,69	6,395	7,1	7,335	7,57	8,275	8,9	8,98	10,155	Max 12,975
Число значений в интервале δT,ni		2					6					4			1
Частотность ni		0,13					0,4					0,26			0,06

1.12.Построить гистограмму распределения ΔT в координатах m_i= f(ΔT). По оси абсцисс откладывать значения интервалов δТ от ΔТ_min до ΔТ_max, по оси ординат - значения частостей m_i=n_i/n

2. Расчетная часть: