Научно-производственноепредприятие

«Учебнаятехника-Профи»

«Электромеханика»

Методическиеуказания

кпроведениюлабораторныхработ

Челябинск

2010г.

БородянкоВ.Н.Электромеханика:Методическиеуказаниякпроведениюла-бораторныхработ.–Челябинск:Учтех-Профи,2010.

Методические указанияпредназначеныдлястудентовсреднихивысшихучебныхзаведений,вкоторыхпредусмотреноизучениекурса«Электротехникаос-новыэлектроники».Методическиеуказаниятакжемогутбытьиспользованыдляобученияучащихсяпрофессионально-техническихучилищислушателейотрасле-выхучебныхцентровповышенияквалификацииинженерно-техническихработни-ков.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Электромеханика с.

1. Работа№1.Однофазныйтрансформатор 4

2. Работа№2.Управлениетрехфазнымасинхроннымдвигателем 10

3. Работа№3.Испытаниедвигателяпостоянноготока 15

4. Работа№4.Испытаниегенераторапостоянноготока 20

ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

1. Работа№1.Однофазныйтрансформатор

1. Цельработы

Ознакомитьсясназначениемиосновнымихарактеристикамиоднофазноготрансформатора,работойтрансформатораприразличномхарактеренагрузки.

2. Пояснениякработе

Трансформатор–статическийэлектромагнитныйаппарат,преобразующийпараметрыэлектрическойэнергиипеременноготокаипередающийэтуэнергиюизоднойцепивдругую.Спомощьютрансформатораможнопреобразовыватьоснов-ныепараметрыэлектрическойэнергиипеременноготока(ток,напряжение).Элек-трическаямощностьприэтомостаетсяпочтинеизменной.Взависимостиотсоот-ношенияноминальныхнапряженийутрансформатораразличаютобмоткувысшегонапряженияиобмоткунизшегонапряжения.

Коэффициенттрансформациипонапряжениюпоказывает,каксоотноситсячисловитковпервичнойобмоткикчислувитковвторичной обмотки,атакжеЭДС,индуктируемыевобмотках

К₁₂₌_1/₂₌E_1/E_2.

Коэффициенттрансформацииможноопределитьсдостаточнойточностью,измеривприхолостомходетрансформатора(вторичнаяобмоткаразомкнута)на-пряженияназажимахпервичнойивторичнойобмоток.

Врежимехолостогоходатрансформаторпотребляетизсетиэлектрическуюэнергию,котораяидетнапотеривстали(из-заперемагничиваниямагнитопроводаивихревыхтоков).Опытхолостогоходапозволяетопределитьсостояниесталитрансформатора.

Подключениепотребителейэлектрическойэнергииктрансформаторупозво-ляетпередаватьимэнергию,повышаяилипонижаянапряжение.ВданнойработеисследуетсяпонижающийтрансформатортипаBVEI4811119230В/12В,которыйодновременновтакомжесоотношенииувеличиваетсилутока

К₁₂₌_1/_2U_1/U_2I_2/I_1.

Таккак первичнаяивторичнаяобмоткитрансформатора электрически несо-единены,электрическаямощностьизпервичнойобмоткивовторичнуюобмоткупередаетсяприпомощимагнитногопотока,замыкающегосяпомагнитопроводу(сердечнику)трансформатора.

Мощность,потребляемаятрансформатором,большемощности,отдаваемойтрансформаторомпотребителю,навеличинупотерьвсамомтрансформаторе.По-теримощностивобмоткахисердечникетрансформатораневелики.Полнаяноми-нальнаямощностьтрансформатораобычноопределяетсякакS_Н=U_НIН,

гдеU_Н–номинальноенапряжениенавторичнойобмоткетрансформатора;

I_Н–номинальныйвторичныйтоктрансформатора.

Сувеличениемнагрузкиотхолостогоходадономинальнойнапряжениеназажимахвторичнойобмоткипонижаетсяиз-заувеличенияпадениянапряжениянавнутреннемсопротивлениитрансформатора.Приэтомувеличиваетсяиток,по-требляемыйтрансформаторомизсети,аобщиймагнитныйпотоквсердечникетрансформатораостаетсяпрактическипостоянным.Зависимостьвеличинывто-

ричногонапряженияU_2оттоканагрузкиI_2принеизменномпервичномнапряже-нииU_1ичастотеназываетсявнешнейхарактеристикой.Наклонвнешнейхаракте-ристикизависитоткоэффициентамощностипотребителя(характерапотребителя).Работатрансформатораописываетсятакжерабочимихарактеристиками,ккоторымотносятсязависимостиI₁,U₂,cos₁,η=f(Р₂)приU_1Н=const,cos₂=const,гдеР₂₌U₂I₂cos_2–активная мощностьтрансформатора,отдаваемаянагруз-ке.Рабочиехарактеристикиснимаютсядлявыбораоптимальнойзоныработы

трансформатора.

ПараметрыпростейшейГ-образнойсхемызамеще-ниятрансформаторалегкоопределяютсяпорезультатамопытовхолостогоходаи короткогозамыканиятранс-форматора.Посхеме замещенияможно рассчитать вели-чинутокааварийногокороткогозамыканиятрансформа-тораI_1кавар=I_1Н/Z_к,котороеможетиметьместовэкс-

плуатационныхусловиях.Порезультатамопытовхоло-

стогоходаикороткогозамыканиятрансформаторамож-норассчитатьвеличинукоэффициентаполезногодейст-

виятрансформаторавноминальномрежимеработы. Рис.1

3. Порядоквыполненияработы

   1. Ознакомитьсяслабораторнойустановкой(компьютер,модульввода,мо-дульпитания,модульоднофазноготрансформатора,модульавтотрансформатора,модульреактивныхэлементов)испаспортнымиданнымиисследуемоготранс-форматора(табл.1).

Таблица1

Тип	U1Н	U2Н	SН,ВА
BVEI481 1119	220В	12В	10

3.1. Всоответствиисосхемойпорис.2нарисоватьэлектрическуюсхемуис-следуемойцепи.

3. Собратьэлектрическуюцепь(рис.2).Установитьручкуавтотрансфор-маторавкрайнеелевоеположение.Вкачествеемкостнойнагрузки«С»использо-ватьбатарею конденсаторовмодуля реактивныхэлементов.Предъявить схему дляпроверкипреподавателю.Включитькомпьютер,запуститьпрограммуDeltaРrofi.Выбрать«Электромеханика–Работа№1.Однофазныйтрансформатор».Выбратьвкладку«Рабочийрежим».Запуститьпрограммувработу,нажатиемкнопки

«Пуск» иликомандойглавногоменю«Управление–Пуск»илигорячейкла-вишейF5.

Рис.2

3. Провестиопытхолостогохода(токI₂₌0).УстановитьпереключательSA2модуляоднофазноготрансформатораипереключательSAмодуляреактивныхэлементоввположение«0».Включитьэлектропитаниестенда(выключателиQF1иSA2модуляпитания,тумблерSA1модуляавтотрансформатора).Плавноувеличи-ваявыходноенапряжениеавтотрансформатора,установитьнапервичнойобмоткетрансформаторанапряжениеU₁=220В.ИзмеритьпервичноеU_10ивторичноена-пряженияU₂₀,токхолостогоходаI_10иактивнуюмощностьР₁₀,потребляемуютрансформаторомвэтомрежиме.Результатыизмеренийзанестивтабл.2.Выклю-читьпитаниестендаиустановитьручкуавтотрансформаторавкрайнеелевоепо-ложение.ПорезультатамизмеренийрассчитатькоэффициенттрансформациитрансформатораК₁₂,коэффициентмощностиcos₁₀,атакжепараметрыГ-образнойсхемызамещениятрансформатораZ_0,R0,X₀.Попаспортнымданнымтрансформа-тора(табл.1)рассчитатьноминальныйвторичныйтокI_2Нисучетомкоэффициен-татрансформации–номинальныйпервичныйтокI_1Н.

Таблица2

Измерено				Вычислено
U10, В	I10, А	Р10, Вт	U20, В	Z0, Ом	R0, Ом	Х0, Ом	cos10	К12	I2Н А	I1Н А

3. Исследоватьтрансформаторврабочемрежимеприактивномхарактеренагрузки.Дляэтогоснятьвнешнююхарактеристикуирабочиехарактеристики.Включитьпитаниестенда(выключательQF1иSA2модуляпитания,тумблерSA1

модуляавтотрансформатора).ИзменяявеличинусопротивлениянагрузкиRнтрансформатораспомощьюпереключателяSA2,измеритьвеличины,указанныевтабл.3.Выключитьэлектропитание.Используярезультатыизмерений,рассчитатьактивнуюмощностьР₂,отдаваемуюнагрузке,КПДтрансформатораηикоэффици-ентмощностиcos₁.Порезультатамисследованияпостроитьвнешнююхарактери-стикуU₂₌f(I₂),продливеедозначенияноминальноготока,ирабочиехарактери-стикитрансформатораI₁₌f(Р₂),U₂₌f(Р₂),cos₁₌f(Р₂),η=f(Р₂₎приактивномхарактеренагрузки.Сделатьвыводыонаиболеецелесообразномдиапазоненагру-зоктрансформатора.

Таблица3

Измерено					Вычислено
Сторонанизкого напряжения		Сторонавысокогонапряжения
U2,В	I2,В	U1,В	I1,А	Р1,Вт		Р2,Вт	cos1	cos2	η

3. Снятьвнешнююхарактеристикутрансформатораприемкостномха-рактеренагрузки.ПереключательSA2модуляоднофазноготрансформаторауста-новитьвпозицию«0».Величинуемкостиконденсатораизменятьспомощьюпе-реключателяSA1модуляреактивныхэлементов.Результатыизмеренийзанестивтабл.4.Порезультатамисследованияпостроитьвнешнююхарактеристикутранс-форматораU₂₌f(I₂)приемкостнойнагрузке,сравнитьеесхарактеристикой,по-лученнойприактивнойнагрузке.Остановитьпрограмму,нажатиемкнопки«Стоп» иликомандойглавногоменю«Управление–Стоп»илигорячейклавишейF6.

Таблица4

U2,В
I2,А

3. Исследоватьтрансформаторврежимекороткогозамыкания.Дляэтогопорис.3нарисоватьпринципиальнуюсхемуцепидляпроведенияопытакоротко-гозамыкания исобратьэлектрическуюцепь.Установитьручкурегуляторавыход-ногонапряженияавтотрансформатора вкрайнеелевоеположение,предъявитьсхемудляпроверкипреподавателю.Послепроверкисхемывключитьпитаниестендаиавтотрансформатора.ЗапуститьпрограммуDeltaРrofi.Выбрать«Элек-тромеханика–Работа№1.Однофазныйтрансформатор».Выбратьвкладку

«Опыткороткогозамыкания».Запуститьпрограммувработу,нажатиемкнопки

«Пуск» иликомандойглавногоменю«Управление–Пуск»илигорячейкла-вишейF5.

Плавноувеличиваявыходноенапряжениеавтотрансформатора,установитьзна-чениетокавпервичнойцепитрансформатора,соответствующееноминальномупервичномутокуI_1Н,рассчитанномупослепроведенияопытахолостогохода.Из-меритьнапряжениекороткогозамыканияU_1к,первичныйтокI_1к,потребляемуювэтомрежимеактивнуюмощностьР_1к.Результатыизмерениязанестивтабл.5.

Выключитьэлектропитание.Остановитьпрограмму,нажатиемкнопки«Стоп»

иликомандойглавногоменю«Управление–Стоп»илигорячейклавишейF6.

Определитьвеличинунапряжениякороткогозамыканияu_к%,величинутокааварийногокороткогозамыканияI_1кавар.впроцентахотI_1Н(табл.5),атакжепара-

метрыветвикороткогозамыканияГ-образнойсхемызамещениятрансформатора

Z_К,RК,X_К.

Примечание:модульоднофазноготрансформаторасодержитдобавочноепеременноесопротивлениеRд,котороеможноиспользоватьдляпроведенияопытакороткогозамыканиябезиспользованияавтотрансформатора.Дляэтогоонодолжнобытьвключенопоследова-тельноспервичнойобмоткойтрансформатора.

Таблица5

Измерено			Вычислено
U1к, В	I1к, В	Р1к, Вт		uк,%	Zк, Ом	RК, Ом	XК, Ом	I1кавар %

4. Содержаниеотчета

Рис.3

Отчетпоработедолженсодержать:

а)наименованиеработыицельработы;

б)схемуэкспериментасвключеннымиизмерительнымиприборами;в)таблицысрезультатамиэксперимента;

г)внешниехарактеристикитрансформатораприактивнойиемкостнойна-грузке;

д)рабочиехарактеристикитрансформатораприактивнойнагрузке;

е)вычисленныепорезультатамопытовхолостогоходаикороткогозамыка-нияпараметрысхемызамещениятрансформатора,коэффициенттрансформацииивеличинутокааварийногокороткогозамыкания.

ж)выводпоработе.

5. Контрольныевопросы

1. Длячегопредназначентрансформатор?

2. Каковпринципдействиятрансформатора?

3. Какопытнымпутемопределитькоэффициенттрансформации?

4. Почемуприувеличениитоканагрузкиувеличиваетсяток,потребляемыйтрансформаторомизсети?

5. ПочемуприизменениинагрузкиизменяетсяКПДтрансформатора?

6. Какиепроцессыхарактеризуетактивнаямощность,потребляемаятранс-форматоромврежимехолостогоходаиврежимекороткогозамыкания?

7. Почемуприактивнойнагрузкеувеличениетокаведеткуменьшениювто-ричногонапряжения?

8. Почемувнешняяхарактеристикатрансформаторазависитотхарактерана-грузки?