1.5. Техника безопасности при выполнении работ

При выполнении работ в лабораториях кафедры электротехники студенты обязаны соблюдать правила техники безопасности. Поражает человека не напряжение, а ток. Прохождение через организм человека тока силой в 50 мА может привести к серьезной электротравме с тяжелыми последствиями, а ток 90…100 мА  вызвать паралич сердца и смерть. Рабочее напряжение в лабораториях обычно на превышает 110…380 В. Следует помнить, что при неблагоприятных условиях сопротивление тела человека может изменяться от сотен тысяч ом до 800 … 600 Ом, тогда опасное поражение током может произойти уже при напряжении 40 … 30 В. Наибольшее сопротивление току оказывает верхний роговой слой кожи. Повреждение этого слоя и увлажнение его сильно снижают его сопротивление. Сопротивление току зависит также от общего состояния организма и его нервной системы.

По этой причине ни в коем случае нельзя касаться руками неизолированных проводов и соединительных контактов, когда цепь находится под напряжением. Если в схеме требуется сделать какое-либо пересоединение, то цепь следует обязательно отключить от источника электрической энергии. Всякое изменение в схеме обязательно должно быть проверено руководителем.

Особенно надо быть осторожным с цепями, где имеются катушки с большим числом витков. Не следует размыкать цепи возбуждения машин постоянного тока, находящиеся в рабочем состоянии, a также вторичные обмотки трансформаторов тока при наличии тока в первичных обмотках.

При измерении частоты вращения машин и вообще при приближении к вращающимся частям нужно соблюдать большую осторожность. Нельзя пытаться тормозить вал или шкив рукой, ногой или ремнем, чтобы быстрее остановить машину. Опасно подходить к вращающейся машине, имея свободно повязанные шарф или концы платка, косынки, так как даже совсем гладкий вал способен «схватывать».

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Цель работы

Изучить конструкцию трансформатора, провести опыты холостого хода, короткого замыкания и нагрузочного режима трансформатора, определить основные параметры, потери и КПД трансформатора. Освоить методики экспериментального определения параметров и характеристик силового трансформатора малой мощности.

Краткие теоретические и практические сведения

Предположим, что к первичной обмотке трансформатора подведено напряжение , определяемое действующим значением и частотой сети f. Вторичная обмотка разомкнута. На рис. 1.1 показана схема однофазного трансформатора при холостом ходе.

П од действием в первичной обмотке протекает ток холостого хода , который создает магнитодвижущую силу (МДС) , где – количество витков первичной обмотки.

МДС создает магнитный поток , большая часть которого замыкается по стали сердечника и, будучи сцепленным с обеими обмотками трансформатора, образует основной магнитный поток . Другая часть , значительно меньшая, замыкается главным образом вне сердечника и образует магнитный поток рассеяния , который сцеплен только с первичной обмоткой (см. рис. 1.1).

Основной магнитный поток создает в первичной обмотке ЭДС самоиндукции , а во вторичной обмотке – ЭДС взаимной индукции . Действующие значения ЭДС вычисляют по формулам

, .

Отношение ЭДС определяет коэффициент трансформации трансформатора

.

Поток рассеяния создает только в первичной обмотке ЭДС рассеяния или . Первичная обмотка обладает активным сопротивлением .

Согласно второму закону Кирхгофа в комплексной форме уравнение напряжений для первичной обмотки при холостом ходе записывают в следующем виде:

, (1.1)

где – индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки.

Т аким образом, при холостом ходе трансформатор потребляет от сети такой ток , который нужен для создания магнитного потока необходимой величины при данном .

Когда к вторичной обмотке подключена нагрузка (рис. 1.2), то в этой обмотке протекает ток . Вторичная МДС создает в сердечнике свой магнитный поток, который стремится изменить магнитный поток, существующий в режиме холостого хода. Так как магнитный поток ( ), то при и он существенным образом измениться не может. Следовательно, первичная обмотка будет потреблять из сети кроме тока дополнительный компенсационный ток такой величины, что созданная им МДС уравновесит МДС .

Таким образом, полный первичный ток состоит из тока холостого хода и компенсационного :

.

При любом режиме работы МДС холостого хода трансформатора равна сумме МДС обмоток:

. (1.2)

МДС вторичной обмотки трансформатора также создает магнитный поток рассеяния , который, в свою очередь, создает во вторичной обмотке ЭДС рассеяния

.

Вторичная обмотка характеризуется активным сопротивлением . Тогда согласно второму закону Кирхгофа уравнение напряжений вторичной обмотки запишем в следующем виде:

, (1.3)

где    – напряжение на зажимах вторичной обмотки;  – сопротивление нагрузки, обеспечивающее нормальные условия работы трансформатора; – индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки.

Согласно второму закону Кирхгофа уравнение напряжений первичной обмотки трансформатора при нагрузке запишем так:

. (1.4)

Уравнения (1.2) – (1.4) позволяют проанализировать любой режим работы трансформатора от холостого хода до короткого замыкания.

Для упрощения анализа режимов работы трансформатора и большей наглядности теории трансформатор как устройство с магнитной связью представляют схемой замещения с электрической связью цепей первичной и вторичной обмоток.

Для установки параметров элементов схемы замещения трансформатора проводят опыты холостого хода и короткого замыкания.

Из данных опыта холостого хода определяют параметры холостого хода: полное сопротивление ; активное сопротивление ; индуктивное сопротивление ; коэффициент трансформации  ; коэффициент мощности холостого хода .

Из данных опыта короткого замыкания определяют параметры короткого замыкания: полное сопротивление короткого замыкания ; активное сопротивление короткого замыкания ; индуктивное сопротивление короткого замыкания ; коэффициент мощности холостого хода ; коэффициент трансформации .

Так как , то ,

– номинальная мощность трансформатора.