6. Отчет по работе должен содержать

6.1. Схему цепи и задание на работу.

6.2. Схемы замещения исходной цепи для случаев согласного и встречного включения.

6.3. Формулы для расчета основных параметров схем замещения.

6.4. Данные вычислительного эксперимента для разных типов включения катушек.

6.5. Топологические диаграммы для согласного и встречного включения.

6.6. Ответы на контрольные вопросы.

Лабораторная работа №6

Исследование воздушного трансформатора

1. Задание на работу

1.1. При подготовке к работе изучить: [5, с. 248-252], [6, с. 127-129].

1.2. Построение схемы замещения воздушного трансформатора.

1.3. Определение параметров схемы воздушного трансформатора по данным вычислительного эксперимента.

1.4. Построение топографических векторных диаграмм напряжений трансформатора, совмещенных с лучевой диаграммой токов, для различных режимов нагрузки.

2.Методические указания

2.1. В простейшем случае воздушный трансформатор представляет собой две индуктивно связанные катушки, которые называются обмотками и располагаются на общем сердечнике из неферромагнитного материала (μ=1).Например: картон, текстолит, дерево.

2.2. На рис. 1 представлена электрическая схема воздушного трансформатора.

2.3. В комплексной форме уравнения трансформатора для схемы на рис. 1 имеют вид ,(1)

где  Z =R₁+jL₁=R₁+jX₁,

Z₂=R₂+jL₂=R₂+jX₂сопротивления первичной и вторичной обмоток; Z_M=jM=jX_M  сопротивление взаимной индукции;коэффициент индуктивной связи;M взаимоиндуктивность.

2.4. Если Z_Н = R_Н + jX_Н сопротивление нагрузки, то к уравнениям (1) добавляется величина+Z_Н·I₂. В режиме холостого хода обмотка2-2’разомкнута:U₁=U_1X, I₁=I_1X, Z_Н=∞ , I_1X,=0 .

Уравнения (1) в режиме ХХ примут вид (2)

Отсюда можно определить сопротивление взаимной индукции:

Z_M=jM=jX_M=.

2.5. Рассмотрим идеальный трансформатор. Предположим, что R₁ = R₂ = 0иK==1. При этом уравнения трансформатора (1) с учетомZ_Н запишутся в виде: (3)

Перепишем их как:

, .

Выразим U₁иI₁черезU₂иI₂, и после некоторых преобразований получим:(4)

При K=1,M= или .

Если обозначим L₁/ M = A, то уравнения (4) примут вид:

(5)

2.6. Трансформатор, для которого выполняется условие U₁ / U₂ = Aпри любой нагрузке, называется совершенным трансформатором.

Если принять L₁ = ,то получим соотношения: (6)

Трансформатор, для которого выполняются эти условия, называется идеальным трансформатором. Такой трансформатор обладает свойством изменять токи и напряжения в определенное число раз независимо от значения сопротивления, включенного во вторичный контур. Для идеального трансформатора получим:

U₁ / I₁ = Z_ВХ = AU₂ / ( I₂ / A) = A^{2 ·} Z_Н (7)

Из этого уравнения видно, что при помощи идеального трансформатора можно произвести также и изменение сопротивления в определенное число раз, не зависящее от характера этого сопротивления. Это обстоятельство важно для рационального конструирования отдельных элементов электрических цепей, например, для согласования отдельных участков цепей по их сопротивлениям.