Лабораторна робота № 1. Дослідження однофазного трансформатора

Мета роботи: Дослідження однофазного трансформатора під навантаженням.

1. 1. Короткий опис

Трансформатором називається статистичний електромагнітний пристрій з двома або декількома обмотками, що використовують явище електромагнітної індукції для перетворення струмів і напруги однієї системи в струми і напругу іншої. Особливо важливу роль трансформатори грають при передачі електричній енергії на великі відстані, оскільки в цьому випадку до надходження її споживачеві вона піддається багатократному (3 - 5 разів) перетворенню з низької напруги у високу напругу і навпаки.

Режим холостого ходу.

У режимі холостого ходу струм у вторинному ланцюзі рівний нулю (навантаження не підключене). При подачі на первинну обмотку трансформатора синусоїдальної живлячої напруги по ній протікає струм. Під дією, що зв'язує обидві обмотки магнітного потоку в обох обмотках наводиться ЕРС самоіндукції. Режим холостого ходу дозволяє визначити важливі характеристики параметрів трансформатора, таких як коефіцієнт трансформації, втрати у феромагнітному сердечнику, індуктивний опір контура намагнічення.

Режим короткого замкнення.

Вторинна обмотка при цьому замикається накоротко, а на первинну обмотку подається напруга U такої величини, при якій струм первинної обмотки має номінальне значення. Величина U, навіть для трансформаторів малої потужності, не перевищує 10 – 25 % від номінального значення.

1. 2. Вказівки до виконання роботи

У якості додаткової літератури можна скористатися [1].

1. 3. Зміст роботи

1. 3. 1. Визначення параметрів схеми заміщення за допомогою дослідів холостого ходу і короткого замкнення.

1. 3. 2. Зняття навантажувальної і робочих характеристик трансформатора.

1. 4. Опис лабораторної установки

Структурна схема віртуальної лабораторної установки представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Модель для дослідження однофазного трансформатора

Модель містить:

• джерело змінної напруги збібліотеки Power System Blockset / Electrical Sources;

• вимірювачі напруги, і вимірювачі струму,в первинному і вторинному ланцюгах трансформатора з бібліотеки Power System Blockset / Measurement;

• досліджуваний трансформатор (Linear Transformer) і навантаження (R Load) з бібліотеки Power System Blockset / Elements;

• вимірювачі активної і реактивної потужності в первинному і вторинному ланцюгах трансформатора (,,,,) з бібліотеки Power System Blockset / Extras / Measuremеnt;

• блок користувача (Powergui), який вимірює значення ;

• блоки Display1, Display2 для кількісного представлення розміряних потужностей і блок Scope для спостереження форми кривих струму і напруги у вторинному ланцюзі є блоками головної бібліотеки Simulink / Sinks.

Параметри трансформаторів для виконання лабораторної роботи приведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1. - Параметри трансформаторів

Тип трансформатора	Sн [кВа]	Uк [%]	Pк [Вт]	P10 [Вт]	I10 [%]
ТС-10/066	10	4,5	280	90	7
ТС-16/066	16	4,5	400	125	5,8
ТС-25/066	25	4,5	560	180	4,8
ТС-40/066	40	4,5	800	250	4,0
ТС-63/066	63	4,5	1090	355	3,3
ТС-100/066	100	4,5	1500	500	2,7
ТС-160/066	160	4,5	2060	710	2,3

Базовими значеннями параметрів трансформатора є: розрахункова повна потужність S, позначена як P [ВА], номінальна частота (Гц), діюча номінальна напруга (В) відповідної обмотки. Для кожної обмотки відносні опори і індуктивність визначаються виразами:

(1.1)

де

Розрахунок відносних параметрів трансформатора здійснюється на підставі паспортних даних заводу - виготовлювача по виразах

(1.2)

(1.3)

При цьому номінальний струм трансформатора слід визначити з виразу:

(1.4)

У полях вікна настройки параметрів трансформатора послідовно задаються:

• потужність трансформатора і частота;

• діюча напруга і відносні параметри схеми заміщення первинної обмотки;

• діюча напруга і відносні параметри схеми заміщення вторинних обмоток;

• відносні параметри гілки намагнічення;

• змінні стани трансформатора, які вимірюються блоком Multimeter.

Оскільки блок Multimeter не використовується, то в полі Measurement з випадного меню вибирається опція None.

У полях вікна настройки параметрів джерела живлення задаються:

• амплітуда джерела (В);

• початкова фаза в градусах;

• частота (Гц);

• зразок часу (с);

• змінні, вимірювані блоком Multimeter.

Напруга і частота джерела повинні відповідати параметрам трансформатора.

У полях вікна настройки параметрів навантаження задаються R, L, С. Для виключення реактивних елементів індуктивність повинна бути задана рівною нулю, а ємність - нескінченність (inf). У вікні настройки параметрів вимірювальника потужності вказується частота, на якій вимірюється активна і реактивна потужності. У полях вікна настройки дисплея вказується формат представлення числових результатів, в полі Decimation (розбиття) задається число кроків обчислення, через які значення виводяться на дисплей.