5.2 Выполнение лабораторной работы в программе Matlab

5.2.1 Описание лабораторной установки

Работа проводится в среде визуального моделирования MATLAB по вариантам. В данной лабораторной работе используются библиотеки:

1) Simulink, со следующими разделами:

а) Sinks;

б) Source.

2) SimPowerSystems, со следующими разделами:

а) Electrical Source;

б) Elements;

в) Measurement;

г) Extra Library.

Блоки разделов соединены по схеме, представленной на рисунке 4.10.

5.2.2 Порядок выполнения работы.

Выбрать трансформатор из таблицы приложения Г, согласно варианту, данные о трансформаторе занести в лабораторный журнал.

Рассчитать параметры трансформатора перед выполнением лабораторной работы для имитационной модели в пакете Simulink.

Базовыми значениями параметров трансформатора являются:

• расчетная полная мощность S, обозначенная как P[ВА];

• номинальная частота (Гц);

• действующее номинальное напряжение (В) соответствующей обмотки.

Для каждой обмотки относительные сопротивления и индуктивность определяются выражениями:

(5.34)

где

Расчет относительных параметров трансформатора осуществляется на основании паспортных данных (таблица А) завода изготовителя по выражениям:

(5.35)

(5.36)

(5.37)

(5.39)

(5.40)

(5.41)

При этом номинальный ток трансформатора следует определить из выражения:

(5.42)

Задать рассчитанные параметры в модель трансформатора, для этого:

Открыть библиотеку SimPowerSystems и раскрыть раздел Elements.

В раскрывшемся списке выбрать элемент Linear Transformer и перенести в поле модели (рисунок 5.9).

Рисунок 5.9 - элемент Linear Transformer

Двойным нажатием на элементе Linear Transformer раскрыть его свойства. В полях окна настройки параметров трансформатора последовательно задать:

• мощность трансформатора и частота (Pn, fn);

• действующее напряжение и относительные параметры схемы замещения первичной обмотки (V1(Vrms) R1(pu) L1(pu));

• действующее напряжение и относительные параметры схемы замещения вторичных обмоток (V2(Vrms) R2(pu) L2(pu));

• относительные параметры ветви намагничивания (Rm(pu) Lm(pu));

• переменные состояния трансформатора, которые измеряются блоком Multimeter.

Поскольку блок Multimeter не используется, то в поле Measurement из выпадающего меню выбирать опцию None.

Пример задания параметров трансформатора представлен на рисунке 5.10.

Выполнить опыт холостого хода трансформатора

Собрать схему представленную на рисунке 4.11, для этого:

Присоединить источник переменного напряжения к первичной обмотке трансформатора, обозначенной цифрой «1».

Подключить блоки для измерения мгновенного тока и напряжения к первичной обмотке трансформатора.

Выходы блок измерения тока и напряжения подключить к блоку вычисления действующего значения (RMS)

Выходы блоков вычисления действующего значения (RMS) соединить с блоками Display.

Завести сигналы мгновенных значений тока и напряжения первичной обмотки трансформатора в блок измерения активной и реактивной мощности (P_Q_Power). Данный блок находится библиотеке SimPowerSystems в разделе Extra Library в разделе Measurements элемент Active&Reactive Power.

Подключить блок для измерения мгновенного напряжения к вторичной обмотке трансформатора, обозначенной цифрой «2».

Рисунок 5.10 - Пример задания параметров трансформатора

Рисунок 5.11 - Схема опыта холостого хода

В окне настройки параметров источника питания задается:

• амплитуда источника (В);

• начальная фаза в градусах;

• частота (Гц);

• образец времени (с);

• переменные, измеряемые блоком Multimeter.

Напряжение и частота источника должны соответствовать параметрам трансформатора. Опыт холостого трансформатора выполняется при номинальном напряжении трансформатора.

В полях окна настройки параметров нагрузки задаются R, L, С. Для исключения реактивных элементов индуктивность должна быть задана равной нулю, а емкость - бесконечности (inf). В окне настройки параметров измерителя мощности указывается частота, на которой измеряется активная и реактивная мощность. В полях окна настройки дисплея указывается формат представления числовых результатов, в поле Decimation (разбивка) задается число шагов вычисления, через которые значения выводятся на дисплей.

После проверки схемы преподавателем или лаборантом запустить модель на расчет.

Записать показания приборов в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Результаты эксперимента опыта холостого хода трансформатора

Измерено				Вычислено
				n
В	А	Вт	В	-	%	-

Выполнить опыт короткого замыкания трансформатора, для этого:

Собрать схему представленную на рисунке 5.12, для этого:

Подключить блок для измерения мгновенного тока к вторичной обмотке трансформатора, обозначенной цифрой «2».

Рисунок 5.12 - Опыт короткого замыкания трансформатора

Плавно изменять напряжение, на источнике переменного напряжения AC, установить такую его величину, при которой токи в первичной и вторичной обмотках будут иметь номинальное значение. Записать показания приборов в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Опыт короткого замыкания трансформатора

Измерено				Вычислено
В	А	Вт	А	%	-

Выполнить опыт работа трансформатора под нагрузкой

Собрать схему представленную на рисунке 5.13, для этого:

Соединить вторичную обмотку трансформатора с сопротивлением нагрузки R;

Подключить блок для измерения мгновенного тока и напряжения к вторичной обмотке трансформатора, обозначенной цифрой «2».

Изменять сопротивление нагрузки таким образом, чтобы ток вторичной обмотки трансформатора изменялся в диапазоне от 0 до , записать показания приборов в таблице 5.3. Нулевое значение тока нагрузки получить при разомкнутой цепи вторичной обмотки (холостой ход). Минимальное сопротивление нагрузки, необходимое для получения тока , рассчитать из номинальных данных трансформатора.

Рисунок 5.13 - Опыт работа трансформатора под нагрузкой

Таблица 5.3 - Исследование трансформатора под нагрузкой

№	Измерено					Вычислено
	, В	, А	, Вт	, В	,А
1
…
6