36

С Е Р О В А. Е.

Трансформаторы.

Учебное пособие для лабораторно-практических работ.

г.Сосновый Бор

2010г.

Печатается по решению

Совета

Института ядерной энергетики

(филиал) СПбГПУ

Серов А.Е.

Трансформаторы. Учебное пособие для лабораторно-практических занятий. Сосновый Бор, Институт ядерной энергетики (филиал) СПбГПУ, 2009 г..

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям:

1. 140400 -«Техническая физика», специальности 140404 -«Атомные электрические станции и установки», очной и вечерней форм обучения,

2. 140300-«Ядерная физика и технологии», специальности 140305-«Ядерные реакторы и энергетические установки» Института ядерной энергетики (филиала) СПбГПУ, изучающих дисциплину “Электротехника и электроника” в разделе “Электрические машины”, а также для студентов специальности 140404 -«Атомные электрические станции и установки», выполняющих курсовую работу по дисциплине “Электрооборудование АЭС”

 Институт ядерной энергетики (филиал) СПбГПУ, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.....................................................................................................	4
Лабораторная работа №1. Исследование силового однофазного двухобмоточного трансформатора...........................................................	5
Лабораторная работа №2. Исследование силового трехфазного двухобмоточного трансформатора ..........................................................	16
Лабораторная работа №3. . Опытное определение групп соединения обмоток трехфазного двухобмоточного трансформатора ......................	25
Лабораторная работа №4 Параллельная работа трехфазных трансформаторов	30
Литература …………………………………………………………….......	37
Приложение 1. Образцы карточек для проверки знаний по основным разделам ....................................................................................................	39
Приложение 2. Классификация силовых трансформаторов	86
Приложение 3. Таблицы к лабораторной работе Т1	88
Приложение 4. Таблицы к лабораторной работе Т2.....................	91
Приложение5. Коэффициенты межфазных напряжений к лабораторной работе Т3	93
Приложение 6. Таблицы к лабораторной работе Т4.................	94

ВВЕДЕНИЕ

Пособие предназначено для студентов, изучающих раздел «Трансформаторы» по курсу «Электротехника и электроника». Лабораторные работы предусматривают исследование однофазных и трехфазных трансформаторов в лаборатории электротехники. В пособие включены четыре лабораторные работы исследования: силового однофазного двухобмоточного трансформатора, силового трехфазного трансформатора, определение групп соединения обмоток трехфазного трансформатора, параллельная работа трансформаторов. В каждой лабораторной работе указаны ее цель и программа, приведено описание лабораторной установки, даны краткие теоретические сведения, а также методические указания к проведению работы и составлению отчета по ней; приводятся контрольные вопросы.

В ходе предлагаемых лабораторных работ по курсу «Электротехника и электроника» студенты знакомятся с устройством трансформатора, экспериментально проверяют основные положения теории, приобретают навыки по сборке электрических схем, включающих трансформаторы и измерительные устройства. Участие в экспериментах вырабатывает у студентов практические навыки по проведению опытов и обработке их результатов.

Приложение включает 46 карточек по программированному изучению раздела «Трансформаторы» по курсу «Электротехника и электроника», которые могут быть использованы при подготовке к лабораторным работам, а также при сдаче отчетов по выполненным работам.

Лабораторная работа Т1

ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВОГО ОДНОФАЗНОГО

ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Лабораторная работа Т1

ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВОГО ОДНОФАЗНОГО

ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование однофазного трансформатора в режимах холостого тока, короткого замыкания и работы под нагрузкой.

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1.Знакомство с виртуальным оборудованием, используемым для

моделирования трансформатора: Lab.6.1.1

1.1. Источник переменного напряжения Е1 из библиотеки Power System Blockset / Electrical Sources ;

1.2.Измерители напряжения V1, V2 и измерители тока I1, I2 в первичной и вторичной цепях трансформатора Power System Blockset /Measurement;

1.3.Однофазная нагрузка, задаваемая величинами активной и реактивной

мощности (Series RLC Load);

1.4. Исследуемый трансформатор ( Linear Transformer)

1.5. Измерители активной и реактивной мощности в первичной и вторичной цепях трансформатора (P1, Q1; P2Q2) из библиотеки Power System Blockset / Electrical Sources / Extras/ Measurement

1.6. Блок пользователя ( Powergui), который измеряет значения V1,V2,I1,I2.

1.7. Блоки Display1, Display2 для количественного представления измеренных мощностей и блок Scope для наблюдения формы кривых тока и напряжения во вторичной цепи являются блоками главной библиотеки Simulink/Sinks.

2.Расчет параметров схемы замещения трансформатора по паспортным данным.

3. Проведение опыта холостого хода и снятие характеристик холостого хода трансформатора.

4. Проведение опыта короткого замыкания и снятие характеристик короткого замыкания трансформатора.

5. Проведение опыта нагрузки трансформатора и снятие внешних характеристик и зависимости КПД от величины нагрузки..

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Трансформатор представляет собой статический электрический аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при сохранении частоты тока неизменной. Трансформатор имеет две обмотки: первичную с числом витков W₁ и вторичную с числом витков W₂. Для усиления магнитной связи между ними их помещают на стальном сердечнике из электротехнической стали. Переменный магнитный поток, созданный током первичной обмотки, замыкается по магнитопроводу и называется основным магнитным потоком Ф_m. Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них по закону электромагнитной индукции переменную ЭДС. Часть этого переменного магнитного потока замыкается мимо сердечника по воздуху и

называется потоком рассеяния Ф_p и Ф_2p.

Рис.1.

е₁ = - W₁ dФ_m / dt , е₂ = - W₂ dФ_m / dt , (1)

где е₁, е₂  мгновенные значения ЭДС в обмотках.

При гармонически изменяющемся потоке

Ф = Ф_m sin t , е = Е_m cos (t - 90^). (2)