Порядок выполнения работы

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 10.9) с сопротивлениями фаз R_ab=R_bc-R_ca=1k0m и измерьте линейные и фазные токи в симметричном режиме.

Проделайте измерения фазных и линейных токов (отличных от нуля) во всех режимах, указанных в табл. 10.2. (Измерения токов можно производить одним - двумя амперметрами, переключая их из одной фазы в другую, либо виртуальными приборами).

По экспериментальным данным постройте векторные диаграммы для каждого аварийного случая в выбранном масштабе.

Таблица 10.2

Режим	IAB, mA	IBC, mA	ICA, mA	IA, mA	IB, mA	IC, mA
Симметричный режим
Обрыв фазы АВ нагрузки
Обрыв линейного провода А
Обрыв фазы АВ и линии С
Обрыв фазы АВ и линии А

Векторные диаграммы

Обрыв фазы АВ нагрузки

Обрыв линейного провода А

Контрольные вопросы:

1. Начертите схему соединения фаз генератора и приемника треугольником и укажите линейные и фазные токи и напряжения.

2. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении треугольником:

а) симметричных приемников;

б) несимметричных приемников.

3. Можно ли несимметричную нагрузку (например, лампы накаливания) соединять треугольником. Если можно, то почему?

4. Когда в трехфазных цепях мощность не зависит от характера соединения нагрузки?

5. Каково соотношение между фазными и линейными токами при соединении в треугольник?

6. Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением?

7. Изобразить векторную диаграмму напряжений и токов для симметричной и несимметричной нагрузок.

Лабораторная работа №11 Исследования однофазного трансформатора

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования электрической энергии переменного тока с одними параметрами (напряжение, ток, их форма и начальная фаза) в электрическую энергию с другими параметрами при сохранении частоты переменного тока неизменной. На замкнутом магнитопроводе, собранном из листовой стали или навитом из стальной ленты, помещены две изолированные обмотки с числами витков .Обмотка, к зажимам которой подводится электрическая энергия, называется первичной; обмотка, на зажимы которой включаются потребители, называется вторичной. Протекающий по первичной обмотке переменный ток вызывает появление в стальном магнитопроводе переменного магнитного потока Ф. Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них переменную ЭДС. Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения. Если вторичная цепь будет замкнута, то по ней потечёт ток. Из принципа действия трансформатора ясно, что он может работать только на переменном токе, так как при постоянном магнитном потоке ЭДС в обмотках возникать не будут. Значение ЭДС, индуктируемой в одном витке первичной и вторичной обмоток, находится на основании закона электромагнитной индукции:

Если в первичной обмотке – w2 витков, то действующая ЭДС (в вольтах) каждой обмотки будет

Отношение ЭДС первичной и вторичной обмоток или отношение чисел витков называется коэффициентом трансформации:

Для понижающих трансформаторов и . Для повышающих и k<1.

Первичная мощность, т.е. средняя мощность, потребляемая трансформатором из сети,

.

Вторичная активная мощность, или мощность, отдаваемая потребителю,

.

Если не учитывать потери в трансформаторе, то приближенно можно положить

При расчете электрических цепей с трансформаторами их чаще всего заменяют Т-или Г-образной схемой замещения, приведенной к первичной или вторичной стороне.

Наиболее точной является Т-образная схема замещения. Она изображена на рис. 11.1. Все сопротивления схемы приведены к первичной стороне.

В этой схеме:

G₀ — активная проводимость, учитывающая потери на вихревые токи и перемагничивание сердечника;

В₀ — реактивная проводимость, обусловленная основным магнитным потоком;

R₁ - активное сопротивление первичной обмотки и R^'₂ - вторичной обмотки, приведенное к первичной стороне (R'₂ = K²_TP R₂);

X_S1 и X' _S2 - реактивные сопротивления рассеяния

обмоток (X'_S2 = K²_TP X_S2);

Z' _H - сопротивление нагрузки (Z'_H = K²_tp Z_H).

Параметры схемы замещения трансформатора определяют по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

Холостой ход трансформатора

Холостым ходом (х.х.) называется режим работы трансформатора, когда его первичная обмотка присоединена к сети переменного тока, а вторичная - разомкнута.

Короткое замыкание трансформатора

Под опытом короткого замыкания трансформатора понимается такой режим, при котором его вторичная обмотка при испытании замкнута накоротко, а первичной обмотке подведено пониженное напряжение . Параметры схемы замещения трансформатора определяют по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

При опыте холостого хода к первичной обмотке подводят напряжение U_1X= U_hom, измеряют P_1X, I_1X и U_1X- (Вместо P_1X можно измерить ф_1X - угол сдвига фаз между входными напряжением и током).

Опыт короткого замыкания проводят при пониженном напряжении U_1K, при котором токи обмоток достигают номинальных значений I_1K = I_1HOM , I_2K ≈ I_HOM Измеряют P_1K (либо (φ_1K ), I_1K ,U_1K, I_2K.

Векторная диаграмма для схемы замещения строится исходя из уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа:

Можно предложить следующую последовательность при построении (рис. 8).

В произвольно выбранном направлении строим вектор напряжения на нагрузке U^'₂ = K_TPU_H и под углом φ к нему вектор тока нагрузки I'₂ -I_H / К_TP ( рис. 11.2). На рисунке принято φ_H >0. Из конца вектора U'₂ строим векторы R'₂ 1'₂ (параллельно I'₂) и X'_S2I'₂ (перпендикулярно I'₂). Полученная сумма равна напряжению U₀. Вектор магнитного потока Ф отстает от него на 90°.

Далее под углом φ_1X к вектору U₀ строим вектор I₀≈ I_1X и находим вектор тока I₁ как сумму I'₂ и I.₀

Затем от конца вектора U₀ откладываем падения напряжений R₁I₁ (параллельно I₁) и X_S1I₁ (перпендикулярно I₁) и находим U₁ как сумму этих трех векторов