LabWorks электротехника / Medic / PhaseShifter

4

Лабораторна робота № 16

Тема: Дослiдження фазообертача на обертовому трансформаторі.

Мета: Дослiдити призначення елементів фазозсування у колі живлення

обмоток статора обертового трансформатора. Дослiдити зміни фази напруги на роторі обертового трансформатора в залежності від кута ротора. Побудувати відповідні векторнi дiаграми напруг i струмiв.

Обладнання: Стенд з обертовим трансформатором і фазозсуваючими

елементами кола живлення статора, мультиметр, блок живлення змiнного струму. Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.

Загальні відомості

О бертовий трансформатор за своєю конструкціє схож на асінхронний двигун змінного струму. У нього є статор, ротор і контактні кільця зі щітками. На статор, в випадку коли обмотки статора виконують функції первинних, подаються напруги U₁, U₂ з відносним зсувом фаз Δφ = π/2. А з ротора знімається напруга U₃. Якщо вісь обмотки ротора співпадає з віс’ю обмотки на яку подано напругу U₁, то фаза напруги ротора U₃ співпадає з фазою U₁. Відповідно, коли вісь обмотки ротора співпадає з віс’ю обмотки з напругою U₂ – фаза U₃ співпадає з фазою U₂. У загальному випадку напруга оботки ротора має довільни зсув фаз ψ, який визначається кутом повороту ротора α (ψ ≈ α). Ця властивість обертового трансформатора використовується для визначення кута повороту, а також для аналогового обчислення тригонометричних функцій (sin, cos) у системах автоматичного керування.

Для роботи обертового трансформатора потрібно мати дві однакові за амплітудою напруги з зсувом фаз Δφ = π/2. У лабораторномі стенді що живиться від однофазної мережі цю фунцію виконує фазозсуваюча ланка з ємністю.

На малюнку наведено електричну схему стенду з фазозсуваючою ланкою. Тут L1, L2 обмотки статора, L3 – обмотка ротора. Елементи R1, C1 утворюють фазозсуваючу ланку обмотки L1. Опір R2, за умов належного опору R1, може не використовуватися. У стенді він потрібен лише для визначення фази струму обмотки L2. Напругу живлення E (змінний струм 50Hz) під’єднано до вузлів (гнізд) 0,4. Вихідна напруга U3 з керуємим зсувом фази може бути отримана на гніздах 0,3. Елементи фазозсуваючої ланки обрано таким чином, щоб струми (напруги) обмоток статора були однакові за амплітудою і мали відносний зсув фаз Δφ = π/2. Напругу на обмотках статора можна виміряти на гніздах 0,1 для U1 і 0,2 для U2. Переконатися у тому, що напруга на статорі має певний зсув фази можна вимірявши різницю напруг статора і ротора (гнізда 1,3 або 2,3).

На схемі показано, яким чином утворюється потрібні зсуви фаз на обмотках ротора.

Гілка R1, C1, L1	Обидві гілки	Гілка R2, L2

На лівому і правому малюнку напрямки струмів (напруг опорів) обрані горізонтальними. На центральному малюнку ліва і права діаграма поєднані так, щоб співпадали напрямки напруги живлення E (вертикальний напрямок). Для цього виконано потрібні повороти діаграм.

План роботи

1. Під’єднати до стенду блок живлення змінного струму.

2. Виміряти залежність напруг на гніздах обертового трансформатора в залежності від кута поворота ротора α. Результати вимирів занести до таблиці. Доцільно виміряти кожну напругу у всьому діапазоні кутів і лише потім перемикати мультіметр до інших гнізд.

1. Напруги U1, U2 на обмотках статора (гнізда 0,1 і 0,2)

2. Напруга між обмотками статора “U1-U2” (гнізда 1,2).

3. Напруга U3 обмотки статора (гнізда 0,3).

4. Напруги обмотки ротора відносно напруг обмоток статора “U1+U3” (гнізда 1,3), “U2+U3” (гнізда 2,3)

3. Переконайтися, що напруги обмоток статора не залежать від кута повороту ротора.

4. П обудувати діаграму напруг U1, U2, “U1-U2” обмоток статора (обрати відповідні середні значення). На малюнку показано приклад побудови діаграми.

5. Побудувати діаграми напруги U3 обмотки статора для різних значень кута ротора α. Побудову виконати за допомогою циркуля і лінійки використовуючі пари напруг U1, “U1+U3” і напруг U2, “U2+U3”. Позначити на діаграмі відповідні кути α. Для спрощення побудови доцільно використовувати середні значення напруг U1, U2, U3.

Таблиця “Напруги обертового трансформатора”

α	U1	U2	“U1-U2”	U3	“U1+U3”	“U2+U3”
0
30
60
90
120
150
180
-150
-120
-90
-60
-30
0
Середнє

6. Визначити, яку траєкторію описує кінець вектора напруги U3 статора обертового трансформатора в залежності від кута повороту ротора α ?

7. Як співвідносяться кути вектора напруги U3 статора ψ з кутом повороту ротора α ?