- •Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
- •Содержание Введение 4
- •Приложение г Определение параметров полной 27 эквивалентной схемы трансформатора.
- •Введение
- •1 Общие требования к выполнению лабораторных работ, оформлению отчётов
- •2 Испытания магнитных материалов. Краткие теоретические сведения
- •Индуктивно-импульсный (баллистический) метод
- •Индукционный метод
- •Осциллографический метод
- •2.4 Ваттметровый метод
- •3 Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •3.1 Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1
- •1 Домашнее задание
- •2 Рабочее задание
- •Порядок выполнения работы
- •4 Оформление отчета
- •5 Используемые измерительные приборы:
- •6 Контрольные вопросы:
- •3.2 Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2
- •3.3 Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3
- •1 Домашнее задание
- •3 Порядок выполнения работы
- •4 Оформление отчёта
- •Приложение б Работа с двухканальным осциллографом с1-137
- •Приложение в Определение динамических характеристик феррита 1500 нмз при импульсном намагничивании
- •Приложение г Определение параметров полной эквивалентной схемы трансформатора
- •Приложение д Краткие теоретические сведения к лабораторной работе №3
- •Расчет индуктивно-емкостных фильтров
- •Передаточная функция
- •Литература
1 Домашнее задание
1.1 Определить намагничивающий ток, потери в стали сердечника трансформатора и ток холостого хода при номинальном первичном напряженииU1ном= 25 В (50 Гц), если трансформатор выполнен на ленточном броневом магнитопроводе типа ШЛ16×20 (lср= 13.6 см;Sст= 2.8 см2;Gст= 295 г) из электротехнической стали марки 2013. При расчётах принять длину воздушного зазораl00 мм иW1= 300 иW2= 600 витков.
1.2 Ознакомиться с измерительными приборами, указанными в разделе 5, выбрать необходимые приборы для выполнения лабораторной работы.
1.3При выполнении домашнего задания используйте материал, приведённый в приложении А.
2 Рабочее задание
Для материала магнитопровода трансформаторов, выбранного согласно варианту задания, при гармоническом намагничивании для частот f1и f2выполнить нижеследующее:
2.1 Определить намагничивание и амплитудную проницаемость материала магнитопровода и построить зависимости:
Bm=f(Hm) и m=f1(Hm)
2.2 Определить осциллографическим способом потери на перемагничивание при номинальном первичном напряжении U1ном=20 В.
2.3 Определить коэффициент трансформации и ток холостого хода трансформатора при номинальном первичном напряжении U1ном=20 В.
2.4 Параметры магнитопроводов, частоты, на которых производятся измерения, коэффициент А для материала приведены в таблице 1.
Таблица 1
Тип (материал магнитопровода) |
Активная площадь сечения магнитопровода, Sст, см2 |
Средняя длина магнитной силовой линии, lср, см |
Плотность материала магнитопровода, , кг/м3 |
Частоты, на которых производятся измерения, Гц |
А, |
ШЛ 1620 (электротехническая сталь 3422) |
2.8 |
13.6 |
7800 (0.295) |
f1 = 50 f2 = 400 |
663 |
Ш 2028 (феррит 1500НМ3) |
5.77 |
14.4 |
5000 (-) |
f1 = 400 f2 = 1000 |
82 |
ШЛ 1016 (электротехническая сталь 3422) |
1.39 |
8.5 |
7800 (0.091) |
f1 = 50 f2 = 400 |
663 |
ОЛ32/50-25 (электротехническая сталь 3422) |
2.25 |
12.87 |
7800 |
f1 = 400 f2 = 1000 |
663 |
ШЛ-14а21 (электротехническая сталь 3422) |
2.92 |
7.92 |
7800 |
f1 = 50 f2 = 400 |
663 |
ШЛ-12а24 (электротехническая сталь 3422) |
2.86 |
6.82 |
7800 |
f1 = 50 f2 = 400 |
663 |
Примечание:коэффициент А представляет собой потери в единице объёма (см3) приf= 1 Гц и Вт = 1·В·с·см-2.
Порядок выполнения работы
3.1 Динамическая кривая намагничивания при синусоидальном намагничивании определяется следующим образом. Собирается схема, приведенная на рисунке 1.
Рисунок 1
Схема для определения динамических характеристик
Примечание:измерения токов, напряжений производить с помощью осциллографа.
Положение тумблера «1»на панели лабораторной установки соответствует разрыву цепи между зажимами 1 и 2.
Положение тумблера «2»соответственно подключает сопротивлениеRк зажимам 1 и 2.
ГС – генератор сигналов;
Тр – трансформатор;
Изменяя напряжение на выходе генератора (ГС) в диапазоне от 0,1 Uномдо 1,1Uном, замеряются напряженияU2иI1, и рассчитываются амплитудные значения магнитной индукцииBm, напряженностиHmи относительной магнитной проницаемостиm.
; (1)
; (2)
, (3)
где 0=410-7Гн/м – магнитная постоянная;
Kф= 1.11 – коэффициент формы.
Результаты измерений заносятся в таблицу 2.
Таблица 2
Частота, Гц |
Материал магнитопровода |
Результаты измерений |
Результаты расчетов | ||||
U1, В |
U2, В |
I1, мА |
Bm, Тл |
Hm,А/м |
m | ||
f1 |
Электротехническая сталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
| ||
Феррит |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
| ||
f2 |
Электротехническая сталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
| ||
Феррит |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
Построить зависимости Bm=(Hm) иm=f(Hm)
3.2 Потери мощности на перемагничивание материала сердечника трансформатора осциллографическим способом определяются следующим образом.
Собрать схему, приведенную на рисунке 2.
Рисунок 2
Схема для определения динамических характеристик осциллографическим способом.
Примечание:подаваемое на схему напряжение измеряется с помощью осциллографа.
Идея осциллографического метода состоит в том, что на магнитный образец накладывают намагничивающую обмотку W1и обмотку для измерения индукцииW2. На горизонтальные пластины осциллографа подают напряжениеUR, пропорциональное намагничивающему току:
; (4)
где Ht– мгновенное значение напряжённости магнитного поля.
На вертикальные пластины подают напряжение с конденсатора Uc, включенного последовательно сW2 и активным сопротивлением R1. При соблюдении условияR1>>XcнапряжениеUcпропорционально мгновенному значению индукции в сердечнике:
(5)
В результате сложения отклонений по горизонтали и вертикали электронный луч описывает кривую, изображающую в некоторых масштабах динамическую петлю гистерезиса.
Значения напряженности и индукции подсчитываются по формулам:
и
где: - масштаб по горизонтальной оси,;
аг– отклонение луча по горизонтальной оси, дел;
- масштаб по вертикальной оси,;
ав– отклонение луча по вертикальной оси, дел;
mгиmв– коэффициенты отклонения горизонтального и вертикального каналов осциллографа, соответственно,;
По полученной осциллограмме определяют удельные потери мощности в материале:
,(6)
где SП– площадь динамической петли, м2;
γ – плотность материала сердечника, кг/м3;
f– частота, Гц.
Для номинального напряжения U1ном=20 В иf1=50 Гц иf2=400 Гц определить удельные потери мощности. Результаты свести в таблицу 3.
Таблица 3
Частота f, Гц |
Материал магнитопровода |
Результаты измерений и расчетов | |||
МГ, А/м |
МВ, Тл |
SП, см2 |
ΔР, Вт/кг | ||
f1 |
Электротехническая сталь |
|
|
|
|
Феррит |
|
|
|
| |
f2 |
Электротехническая сталь |
|
|
|
|
Феррит |
|
|
|
|
3.3 Для определения коэффициента трансформации и тока холостого хода необходимо собрать схему, приведенную на рисунке 3.
Рисунок 3
Схема для определения коэффициента трансформации
и тока холостого хода
Примечание:все измерения производить с помощью осциллографа.
Для номинального первичного напряжения U1ном=25 В иf1=50 Гц иf2=400 Гц определить коэффициент трансформации и ток холостого хода. Полученные результаты свести в таблицу 4.
Таблица 4
Частота f, Гц |
Материал магнитопровода |
U1, В |
U2, В |
K=U1/U2 |
I01, А |
50 |
Электротехническая сталь |
|
|
|
|
Феррит |
|
|
|
| |
400 |
Электротехническая сталь |
|
|
|
|
Феррит |
|
|
|
|