МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И
АРХИТЕКТУРЫ
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И АВТОМАТИКИ
методические указания
к лабораторной работе по курсу «Электротехника»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
ПРИ ХОЛОСТОМ ХОДЕ
для студентов инженерно-строительных специальностей
всех форм обучения
|
|
Утверждено на заседании кафедры электротехники и автоматики Протокол № 73 от 08.02.2002 г. |
Макеевка ДонГАСА 2004 г.
УДК 621-/07/
Методические указания к лабораторной работе по курсу «Электротехника». Лабораторная работа № 11 «Исследование трехфазного трансформатора при холостом ходе» для студентов инженерно-строительных специальностей. / Составители: С.Н. Самсоненко, Н.Д. Самсоненко - Макеевка: ДонГАСА, 2004. -16 с.
Методические указания составлены в соответствии с программой курса «Электротехника» для студентов инженерно-строительных специальностей. В лабораторной работе № 11 студенты изучают трехфазный трансформатор при холостом ходе. Методические указания содержат описание лабораторного стенда, краткое изложение теоретического материала, перечень необходимого оборудования, необходимые схемы и таблицы, а также контрольные вопросы.
Составители: С.Н. Самсоненко, доцент
Н.Д. Самсоненко, профессор
Рецензент: В.И. Решетников, доцент
Ответственный за выпуск: В.И.Тимченко, доцент
Ó С.Н.Самсоненко 2004
Общие методические рекомендации и указания к выполнению лабораторных работ.
Студенты обязаны заблаговременно подготовиться к предстоящей работе по лекционным записям, учебной литературе и соответствующим методическим указаниям. Для выполнения лабораторной работы необходимо подготовить в рабочей тетради бланк отчета по лабораторной работе. В заголовке отчета указывается номер лабораторной работы, полное ее наименование. В отчет необходимо включить цель проведения работы, задачи проведения лабораторной работы, перечень используемого оборудования и электроизмерительных приборов, электрические схемы, таблицы и расчетные формулы. Неподготовленные студенты к выполнению лабораторной работы не допускаются. После выполнения лабораторной работы отчет дополняется результатами расчета и в случае необходимости векторными диаграммами, а также основными выводами. Векторные диаграммы вычерчивать в соответствии с выбранным масштабом.
Лабораторные работы выполняются на лабораторном стенде представленном на Рисунке 1.
Рисунок 1. Лабораторный стенд.
Лабораторный стенд включает в себя три источника питания: 1 - постоянного напряжения 220 В; 2 - трехфазного переменного напряжения 220 В; 3 - трехфазного переменного напряжения 36 В. Все источники питания включаются автоматическими выключателями. На лабораторном стенде имеются электроизмерительные приборы постоянного тока: 4,5,6 - амперметры, 7 - вольтметр и переменного тока: 8 - киловаттметр переменного трехфазного тока, 9,10,11,12, 13, 14, 15, 16, 17, 19 - амперметры, 18 - вольтметр, 20 - трехфазный электрический счетчик, 21 - однофазный электрический счетчик. Для сборки узлов используется «наборное поле» - 23 (белые линии указывают на соединение между собой соответствующих гнезд). Для исследования свойств электрических цепей на стенде имеется различная нагрузка: 22, 24, 27 - резисторы; 25 - индуктивная катушка со стальным сердечником; 26 - конденсатор. В стенд также встроены трансформаторы: 28 - однофазный и 29 ‑ трехфазный. К клеммам 30 подведена дополнительная обмотка трехфазного трансформатора состоящая из 35 витков провода. Позиция 31 (на стенде красная кнопка) соответствует кнопке аварийного одновременного отключения всех стендов в лаборатории.
При выполнении лабораторной работы необходимо строго следовать правилам техники безопасности.
Собранные электрические схемы должны быть обязательно проверены преподавателем. Переключения и исправления в собранной электрической цепи разрешается проводить только при отключенном источнике питания. При обнаружении повреждений электрического оборудования и приборов на стенде, а также при появлении дыма, специфического запаха или искрения необходимо отключить источник питания стенда и сообщить о произошедшем преподавателю. После проведения лабораторной работы схемы с разрешения преподавателя должны быть разобраны.
Лабораторная работа № 11
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
ПРИ ХОЛОСТОМ ХОДЕ
Цель проведения работы.
Ознакомиться с устройством трехфазного трансформатора, рассчитать количество витков в первичной и вторичной обмотках, практически проверить соотношения между фазным и линейным коэффициентами трансформации при различных схемах соединения обмоток.
Задачи проведения лабораторной работы.
В результате проведения лабораторной работы студенты должны:
знать назначение трехфазного трансформатора и область его использования, основные свойства трехфазного трансформатора при холостом ходе;
уметь собирать простейшие электрические схемы, выбирать электроизмерительные приборы, измерять основные электрические величины, проводить вычисления и делать выводы.
Перечень наглядных пособий, оборудования и электроизмерительных приборов.
При выполнении этой лабораторной работы используются: источник переменного трехфазного тока с напряжением 36 В (3), проволочные резисторы (27), амперметр (9 - 14, 15 - 17, 19) и настольный вольтметр электромагнитной системы, соединительные провода.
Теоретический материал.
Трансформатором называется статическое электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
По назначению трансформаторы делятся на силовые и специального назначения. Силовые трансформаторы служат для передачи и распределения электрической энергии, а также для питания различных электротехнических устройств. К трансформаторам специального назначения относятся измерительные, сварочные трансформаторы, для прогрева бетона, для переносных светильников, питания электроинструментов и другие.
По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные и трехфазные.
Трансформатор состоит из стального магнитопровода, на который намотаны обмотки:
Обмотка, подключаемая к источнику электрической энергии, называется первичной обмоткой, а обмотка к которой подключается нагрузка называется вторичной.
Магнитопровод трансформаторов изготавливают из стальных листов толщиной 0,35 - 0,5 мм. Стальные пластины сердечника трансформатора изолируют друг от друга бумажной, лаковой изоляцией или окалиной, что позволяет уменьшить потери мощности в магнитопроводе за счет того, что вихревые токи замыкаются в плоскости поперечного сечения отдельной пластины. Чем меньше толщина листа, тем меньше сечение проводника, по которому протекает вихревой ток, и тем больше его сопротивление. В результате вихревой ток и потери мощности на нагрев магнитопровода уменьшаются.
Обмотки трансформаторов обычно выполняют из медного провода круглого или прямоугольного сечения. Для лучшей магнитной связи между обмотками их стремятся расположить как можно ближе друг к другу. Обычно их располагают на одном стержне. Обмотки изолируют как от стержня магнитопровода, так и друг от друга. В качестве изоляции применяют электротехнический картон, специальную бумагу или ткань, пропитанную лаком.
По расположению обмоток относительно друг от друга различают концентрические, изготовленные в виде цилиндров, и чередующиеся, когда обмотки расположены друг за другом. В случае концентрической намотки обмоток первой наматывается обмотка низшего напряжения, а поверх нее размещается обмотка высшего напряжения.
По способу охлаждения трансформаторы делятся на сухие и масляные. Сухие трансформаторы имеют естественное воздушное охлаждение, которое может быть использовано только для трансформаторов малой мощности. При увеличении мощности увеличивается нагрев обмоток. Чтобы обеспечить допустимую для изоляции температуру нагрева, применяют более интенсивные способы отвода тепла. Для этого магнитопровод с обмотками помещают в специальный бак, заполненный трансформаторным маслом. Масло является одновременно и охлаждающей и изолирующей средой. Интенсивность охлаждения обеспечивается как за счет большей по сравнению с воздухом теплопроводности масла, так и за счет того, что поверхность бака по сравнению с поверхностью трансформатора значительно больше. Этот способ охлаждения называется естественным масляным охлаждением. В трансформаторах большой мощности применяют систему принудительного масляного охлаждения при котором масло специальными насосами прокачивается через специальные теплообменники, которые в свою очередь охлаждаются водой или воздухом.
Существуют трансформаторы у которых две или больше обмоток гальванически связаны, таким образом, что они имеют общую часть. Такие трансформаторы называются автотрансформаторами. Передача энергии из первичной цепи во вторичную происходит как посредством магнитного поля, так и электрическим путем.
В случае повышающего автотрансформатора Э.Д.С. подводится к части обмотки, а вторичная Э.Д.С. снимается с части обмотки. В понижающем автотрансформаторе напряжение сети подается на всю обмотку, а вторичная Э.Д.С. снимается с части обмотки.
Автотрансформаторы применяются в случаях когда необходимо регулировать напряжение в широких пределах.
Принцип действия трансформаторов основан на явлении взаимной индукции.