Вопрос 6:Объяснить причины и характер изменения напряжения вторичной обмотки при изменении нагрузки.

Ответ 6:Если пренебречь током холостого хода то упрощенная схема замещения трансформатора в режиме нагрузки может быть представлена схемой (рис.29)

Рис.29

Если напряжение U₁=U_1номнеизменно, то при измененииZ₂будут изменяться напряжения и токи первичной и вторичной обмоток трансформатора. Чтобы определить изменение напряжения вторичной обмотки, его обычно приводят к числу витков первичной обмотки:U^י₂=(w₁/w₂)U₂. Изменением напряжения называют разность действующих значений приведенного вторичного напряженияU^י₂в режиме холостого хода и при заданном комплексном сопротивленииZ₂. В режиме холостого ходаU^י₂=U_1ном . Поэтому:

ΔU%=(U_1ном-U^י₂)/U_1ном100%

Если cosφ₂=cosφ_k, то ΔUбудет максимальным.U₁-U^י₂=Z_K I₁

Внешней характеристикой тр-раназывают зависимостьU₂=f(I₂) при постоянном коэффициентеcosφ₂и постоянномU_1ном.

Обычно его выражают в относительных единицах U₂/U_2ном=f(I₂). Эта зависимость дается уравнением:

U₂/U_2ном=1-к_З·I1ном/U_1ном·(R_K·cosφ₂ +X_K·cosφk),

где к_З=I₂/I_2ном- коэффициент загрузки трансформатора.

При изменении коэффициент загрузки трансформатора в пределах 0<k_З<1 напряжение на выходе трансформатораU₂ изменяется всего на несколько процентов.

Уменьшение напряжения U₂происходит из за падения напряжения на внутренних сопротивлениях обеих обмоток трансформатора.

В трансформаторах малой мощности рассеяние незначительно и внутреннее сопротивление обмоток чисто активное. В этом случае изменение напряжения:

ΔU=R_K ·I_1ном/U_1ном ·100%.

Вопрос 7: Как определяется кпд силовых трансформаторов?

Ответ 7.Потери в трансформаторе по природе аналогичны потерям в катушке с сердечником.

Это тепловые потери за счет нагрева проводов обмотки, потери на гистерезис и на вихревые токи.

КПД силовых трансформаторов η= Р₂/Р_{1 ,} где Р₂= U₂I₂cosφ₂

В нашем опыте сопротивление нагрузки чисто активное, поэтому cosφ₂=1.

Однако, т.к. Р₁ и Р₂ близки при таком расчете допускается большая ошибка.

В номинальном режимеболее точное измерение достигается путем измерения непосредственно потерь. Мощность Р₁=Р₂+Рм+Р_Э, где Рм и Р_Э магнитные и электрические потери соответственно.

При номинальных значениях первичных напряжения U_1номи токаI_1номмагнитные потери в магнитопроводе и электрические потери в проводах равныпрактическиактивным мощностям трансформатора в опытах холостого хода и короткого замыкания соответственно:

η= Р₂/ (Р₂ + Р_М+Р_Э)

Рм = Р₀- измеряется в опыте холостого хода,

Р_Э– Р_КЗ- измеряется в опыте короткого замыкания.

В общем случае необходимо включить в цепь нагрузки ваттметр.

КПД трансформатора зависит от коэффициента мощности cosφ₂ и коэффициента загрузки Кз = I₂/I₂ном.

КПД силовых трансформаторов составляет обычно 70 - 99%.

Рис. 31

В

опрос 8. Объяснить особенности конструкции и принципа действия автотрансформаторов.

Ответ 8:

Автотрансформатор представляет собой трансформатор, у которого обмотка низкого напряжения является частью обмотки высокого напряжения. На общий магнитопровод наматывают катушки с отводом от части витков. Принципиальная схема автотрансформатора представлена на рис.32.

В автотрансформаторе цепи первичной и вторичной обмоток имеют не только магнитную, но и электрическую связь.

Для автотрансформатора так же справедливо соотношение:

Рис. 32

При включении нагрузки во вторичной цепи в цепи возникает ток I₂ .Магнитный поток сердечника Ф_m так же постоянен и равен потоку холостого хода.

Уравнение для МДС имеет вид:

w₁ ·I_1x=(w₁-w₂)·I₁+w₂·I₁₂

I₁ -ток первичной цепи(участок А-а) с числом витков =(w₁-w₂),

I₁₂ – ток через обмотку w₂ (участок а-х)

Т.к I_1x мало, то:

I₁₂ ≈ (w₁/ w₂ -1)·I₁.

Е

слиw₁/ w₂ ≈1, то ток в проводах обмотки на участке (а-х) I₁₂≈0.

Напряжение на нагрузке U₂ = w₂/w₁ ·U₁, поэтому при постоянном U₁ изменяя w₂ можно изменять U₂ .

Обычно автотрансформаторы изготавливают с несколькими отводами или с устройством плавного регулирования положения отвода (ЛАТР).

При одинаковых мощностях автотрансформатор имеет меньшие габариты и вес по сравнению с обычными трансформаторами.

Автотрансформаторы используют в качестве регуляторов напряжения при пуске мощных асинхронных и синхронных двигателей, в сварочных аппаратах.

Однако, исходя из требований ТБ ,наличие электрической связи является недостатком.

Тема № 5: ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ.

Цели работы: 1.Изучить устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором;

2. Ознакомиться с методом непосредственного пуска двигателя и измерить пусковой ток;

3. Снять рабочие характеристики двигателя и на их основе дать оценку двигателя.

Работа выполняется на универсальном стенде, в котором смонтированы лабораторный автотрансформатор, выпрямитель, ламповая нагрузка, коммутационная аппаратура и необходимые приборы. Электрическая цепь стенда представлена на рис.33.

Трехфазный асинхронный двигатель Мрасположен за стендом. В качестве нагрузки двигателя используется генератор постоянного тока независимого возбужденияG, соединенный с двигателем муфтой. Генератор нагружается ламповым реостатомEL1 –EL7. Регулирование тока возбуждения генератора осуществляется лабораторным автотрансформаторомТ, во вторичную цепь которого включен мостовой выпрямитель.

	На стенде установлены приборы переменного тока РА1,РА2,РWдля измерения фазного, пускового тока, мощности, а также приборы постоянного токаРV2,РА4,РА3 для измерения напряжения, токаи тока возбуждениягенератора, причем показания амперметраРА3 не используются.
Рис. 33

Частота вращения ротора двигателя измеряется дистанционным тахометром, не показанным на схеме. Тахометр имеет поправочный коэффициент 2/3, на который умножаются его показания. Цена деления тахометра составляет 20 об/мин.