Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы электротехники. Учебно-методическое пособие для СПО
.pdf
Сравнение величин эквивалентных сопротивлений схем приводит к способу
экспериментального определения одноименных зажимов: если при одинаковом
напряжении измерить токи при согласном и встречном включении катушек, то
ток при встречном включении окажется больше.
7.3 Описание лабораторной установки
Элементы исследуемых электрических цепей и измерительные приборы
расположены на лицевой панели универсального стенда. Источником электриче-
ской энергии является генератор сигналов низкочастотный ГЗ-123. Исследуемые
элементы – две индуктивно-связанные катушки
L
1
и
L
Для измерения напряже-
2.
ний применяется цифровой мультиметр ВР-11А, токи определяют по миллиам-
перметрам М42300, активную мощность – с помощью ваттметра.
7.4 Рабочее задание
7.4.1 Для определения параметров двух индуктивно-связанных катушек со-
берите схему, представленную на рисунке 7. 6
Рисунок 7.6 – Электрическая схема для определения параметров двух ин-
дуктивно связанных катушек
71
7.4.2 Включите генератор, установите на нем выходное напряжение в пре-
M
R
R
L
L
A
V
делах 10 – 25 В и частоту 1000 - 1500 Гц. Снимите показания приборов и запиши-
те их в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 - Результаты определения параметров двух индуктивно связанных ка-
тушек
№
ка-
туш-
f U
Гц В В А Вт Ом Ом Ом Ом Гн Гн
Эксперимент Расчет
U
1
I P Z R X
2
L
XM L M
ки
1
2
7.4.2 Отключив генератор, поменяйте местами катушки. При том же напря-
жении снимите показания приборов и запишите их во вторую строку таблицы 7.1.
7.4.3 Соберите схему с последовательным соединением катушек в соответ-
ствии с рисунком 7.7.
к1
к1
к2
к2
e
~
i
Рисунок 7.7 – Электрическая схема последовательного соединения двух
индуктивно-связанных катушек
7.4.4 Включив генератор, установите напряжение 15-25 В. Значение частоты
оставьте таким же, каким оно было в опыте 7.4.2. Измерьте: напряжение на входе
72
U
, напряжение на первой катушке
U
, напряжение на второй катушке
1
U
, ток I,
2
активную мощность
P.
Запишите эти значения в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 – Экспериментальные и расчетные данные
Включение
катушек
f
= ….
U U1 U2 I P Z
Согласное
Эксперимент Теоретический расчет
э
Rэ Xэ Lэ X
M
M
В В В А Вт Ом Ом Ом Гн Ом Гн
Встречное
7.4.5 Измените включение одной из катушек, поменяв местами провода на
ее зажимах, и снова проделайте те же измерения, что и в предыдущем пункте. Ре-
зультаты измерения запишите в таблицу 7.2.
7.5 Обработка результатов экспериментов
7.5.1 По результатам таблицы 7.1 вычислите параметры первой и второй
катушек, используя формулы (4.5) , (4.15), (4.17), (7.11) и занесите их в таблицу.
Сравните полученные значения взаимной индуктивности
М.
7.5.2 По результатам таблицы 7.2 определите эквивалентные параметры ис-
следуемой цепи при согласном и встречном включении катушек и занесите их в
таблицу.
7.5.3 Используя данные таблицы 7.2, постройте в масштабе векторные диа-
граммы токов и напряжений при согласном и встречном включении катушек.
Расчетные данные для построения диаграмм внести в табл. 7.3.
:
a)
величины
тивления
X
– из табл. 7.2;
M
R
1, R2
, X1, X
брать из таблицы 7.1, а значения тока
2
I
и сопро-
73
b)
построение диаграмм следует начинать с вектора тока I, принимая его
начальную фазу равной нулю;
c)
показать на диаграмме напряжения на зажимах каждой из катушек
U1, U
2
и входное напряжение
U
)
в таблицу 7.3. Сравните напряжения
2
U,
определить их величины и внести эти значения (
U, U
, U
с данными таблицы 7.2.
1
2
U, U
Таблица 7.3 - Расчетные данные при построении векторных диаграмм
Включение
катушек
R1·I X1·I XM·I R2·I X2·I XM·I U U
Результаты вычислений Результаты из диа-
грамм
1
В В В В В В В В В
Согласное
Встречное
U2
,
1
7.5.4 Сделайте выводы по работе.
74
8 Лабораторная работа № 8. Исследование воздушного
1
R I jX I jX I U
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ + ⋅ ± ⋅ =
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ + ⋅ ± ⋅ + =
трансформатора
8.1 Цель работы. Научиться определять параметры двухобмоточного
трансформатора и строить его векторные диаграммы при различных нагрузках.
8.2 Краткие теоретические сведения.
Трансформатор предназначен для преобразования величин переменных то-
ков и напряжений при неизменной частоте. В простейшем случае он представляет
собой две обмотки на замкнутом сердечнике. Обмотка трансформатора, к которой
подводится питание, называется первичной, другая обмотка, к которой присоеди-
няется нагрузка, – вторичной. Передача энергии из одной цепи в другую происхо-
дит благодаря явлению взаимной индукции. Схема замещения такого линейного
трансформатора представлена на рисунке 8.1.
Рисунок 8.1 – Схема воздушного трансформатора
При выбранных положительных направлениях токов уравнения состояния
трансформатора в комплексной форме записи имеют вид:
1 1 2
1 1L M
R I jX I jX I U
2 2 1
2 20L M
; (8.1)
2
(8.2)
75
По уравнениям (8.1) и (8.2) можно построить векторную диаграмму токов и
1
1 1
L
R I jX I U
⋅ ⋅ ⋅
⋅ + ⋅ =
0
M
⋅ ⋅
⋅ + =
напряжений воздушного трансформатора, которая для произвольной нагрузки с
углом между током и напряжением, приведена на рисунке 8.2.
Рисунок 8.2 – Векторная диаграмма токов и напряжений воздушного транс-
форматора
За исходный вектор принят ток
I
. Под углом
2
φ
отложено напряжение
н
U
2
считаем, что нагрузка носит активно-индуктивный характер. Затем откладываем
векторы напряжений
векторной даграммы, получим вектор
π/2
к вектору
jωM I
. Их сумма равна вектору напряжения
2
jωM I
В режиме холостого хода трансформатора (
R2 I
1
и
2
jωL2 I
. Соединяя конец вектора
2
jωM I
. Вектор тока
1
I
отложим под углом
1
. Затем откладываем векторы напряжений
U
.
1
ZН → ∞, I2 = 0
jωL2 I
R2 I
,
с началом
2
,
jωL1 I
2
1
и
), уравнения
(8.2), (8.3), описывающие его работу упрощаются:
1 1
X X
, (8.3)
,
Из уравнений (8.3) и (8.4) могут быть определены параметры первичной
обмотки трансформатора (предполагается, что величина
индуктивность:
jX I U
1
X
2
X
. (8.4)
R
известна) и взаимная
76
21X
X
I
×
M
=
U
. (8.5)
ω
Коэффициент трансформации
(8.6)
8.3 Описание лабораторной установки
Элементы исследуемых электрических цепей и измерительные приборы
расположены на лицевой панели универсального стенда. Источником электриче-
ской энергии является генератор сигналов низкочастотный ГЗ-123. Исследуемые
элементы – две индуктивно-связанные катушки
пользуется переменный резистор
nТ
определяется как:
L
и
L
1
R
. Для измерения напряжений применяется
5
. В качестве нагрузки ис-
2
цифровой мультиметр ВР-11А, токи определяют по миллиамперметрам М42300.
8.4 Рабочее задание
Опыт 1. Определение параметров первичной и вторичной обмоток
воздушного трансформатора
8.4.1 Омметром измерьте активные сопротивления R обмоток воздушного
трансформатора. Результаты измерений занесите в таблицу 8.1.
8.4.2 Соберите электрическую цепь, рисунок 8.3, включив в цепь первую
катушку индуктивности. На генераторе ГЗ-123 установите выходное напряжение
в пределах (10-20) В и частоту = 500 Гц. Миллиамперметр mA1 переключить на
диапазон
3.
77
Результаты измерений внести в таблицу 8.1.
R
L
1
к
mA
e
~
V
Рисунок 8.3 – Определение параметров обмоток воздушного трансформато-
ра
Таблица 8.1 – Определение параметров обмоток трансформатора
№
катушки
f U I R Z
Эксперимент Расчет
X
X
L
Гц В мА Ом Ом Ом Гн
Катушка 1
L
Катушка 2
8.4.3 Включите в электрическую цепь, рисунок 8.3, вторую катушку индук-
тивности взамен первой и повторите опыт по п.8.4.2. Данные измерений внести в
таблицу 8.1.
Опыт 2. Исследование воздушного трансформатора в различных режи-
мах
8.4.4 Соберите схему для исследования воздушного трансформатора в ре-
жиме холостого хода, рисунок 8.3, а
.
В качестве источника питания используйте
генератор сигналов низкочастотный ГЗ-123.
78
Рисунок 8.4 – Электрическая схема исследования воздушного трансформа-
тора
8.4.5 Включите генератор, установите на его зажимах выходное напряжение
в пределах (10-20) В и частоту – (1000-1500) Гц.
8.4.6 Выполните измерения в режимах короткого замыкания трансформато-
ра, при емкостной и активной нагрузках (схемы рисунка 8.3, б, в, г) и показания
приборов внесите в таблицу 8.2.
Таблица 8.2 – Результаты исследования воздушного трансформатора
Эксперимент Расчет
Характер нагрузки
f U
U
1
I1 I2 φН М пТ
2
Гц В В мА мА град
Холостой ход
Короткое замыкание
Емкостная нагрузка
Активная нагрузка
С
= …мкФ
R
=…Ом
Н
8.5 Обработка результатов экспериментов
8.5.1 По результатам опыта в п.8.4.2 определите параметры первичной и
вторичной обмоток воздушного трансформатора по формулам (4.5), (4.15), (4.17).
Результаты расчета внести в таблицу 8.1.
79
8.5.2 По результатам измерений в режиме холостого хода определите коэф-
фициент взаимоиндукции
трансформации
n
. При вычислении использовать уравнения (8.5), (8.6). Резуль-
T
M
, сопротивление взаимоиндукции
X
, коэффициент
M
таты расчета внести в таблицу 8.2.
8.5.3 Вычислите падения напряжения на элементах схемы замещения
трансформатора во всех исследуемых режимах работы (ХХ, КЗ, емкостная на-
грузка, активная нагрузка). Результаты вычислений внести в таблицу 8.3. Значе-
ния токов брать из таблицы 8.2, а сопротивлений – из таблицы 8.1.
Таблица 8.3 – Результаты вычислений
Результаты вычислений
теоретические из диаграммы
Характер нагрузки
R1 I1 X
L1 I1
R2 I
X
2
L2 I2
XM I
2
U
2M
U1
В В В В В В В
ХХ
КЗ
С
R
Н
8.5.4 Постройте векторные диаграммы напряжений и токов для всех иссле-
дованных режимах работы воздушного трансформатора (ХХ, КЗ, емкостная на-
грузка, активная нагрузка), используя данные таблиц 8.1–8.3.
:
a)
во всех режимах, кроме холостого хода, построение векторной диаграм-
мы следует начинать с тока
I
;
2
b)
значения входного напряжения
U2M =XM I
, внесенные в таблицу 8.3, следует определить из диаграмм;
1
U
и напряжения взаимной индукции
1
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]