ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский Государственный институт электроники и математики

(Технический университет)

Кафедра «Управление и информатика

в технических системах »

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПИТАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЭВМ

методические указания

к лабораторной работе по курсу

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ

Москва 2009

Составители: к.т.н., проф. Фалк Г.Б.

к.т.н., доц. Денисова Т.С.

к.т.н., доц. Ваганова М.Ю.

к.т.н., докторант Володин С.М.

студент Шатунов В.А.

Основным содержанием работы является обучение по теме “Трансформаторы” на основе экспериментального исследования основных характеристик трансформатора, в том числе с использованием компьютера. Для студентов III курса специальности “Управление и информатика в технических системах” – специальности 220201.

УДК 65.011.56

Исследование однофазного трансформатора питания с использованием ПЭВМ: метод. указания к лаб. работе по курсу “Электромеханические устройства и системы”/ Моск. Гос. институт электроники и математики; сост. Г.Б. Фалк, Т.С. Денисова, М.Ю. Ваганова, С.М. Володин, В.А. Шатунов. М., 2009, 22с.

Содержание	Стр.
1. Описание предметной области по трансформаторам	4
1.1. Общие сведения и классификация трансформаторов	4
1.2. Конструкция однофазного трансформатора	5
1.3. Принцип действия однофазного трансформатора	6
1.4. Характеристики трансформатора	7
1.5. Номинальные данные трансформатора	7
2. Описание стенда ЭМП1-К.	7
3. Выполнение лабораторной работы	10
3.1. Цель лабораторной работы	10
3.2. Порядок выполнения лабораторной работы	11
3.3. Выполнение заданий по лабораторной работе	11
4 . Пояснения к расчетам	19
5. Содержание отчета по лабораторной работе	20
Литература	20
Приложение	20

1. Описание предметной области по трансформаторам

1.1. Общие сведения и классификация трансформаторов

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Классификация трансформаторов по назначению.

1. Силовые используются для передачи и распределения электрической энергии с наилучшими технико-экономическими показателями. К силовым относятся трансформаторы трёхфазные и многофазные мощностью 6,3 кВА и более, однофазные мощностью 5 кВА и более. При меньших мощностях трансформаторы называются трансформаторами малой мощности.

2. Трансформаторы питания - маломощные трансформаторы, предназначенные для питания электрической аппаратуры и бытовых устройств.

3. Измерительные работают в комплекте с измерительными приборами и расширяют их пределы измерения.

4. Импульсные работают не при синусоидальном токе, а в импульсном режиме.

5. Пик-трансформаторы вырабатывают пикообразное напряжение при включении в цепь синусоидального тока.

6. Испытательные предназначены для испытания электрической прочности изоляции.

Классификация трансформаторов по числу фаз.

1. Однофазные трансформаторы.

2. Трёхфазные трансформаторы.

Трансформаторы с числом фаз более трёх встречаются только в некоторых специальных схемах.

Классификация трансформаторов по числу обмоток.

1. Двухобмоточный трансформатор.

2. Многообмоточный трансформатор.

3. Однообмоточный трансформатор (автотрансформатор).

Классификация трансформаторов по системе охлаждения.

Системы охлаждения бывают естественные и принудительные, трансформаторы малой мощности обычно имеют естественное охлаждение.

1. Естественное воздушное охлаждение. Обмотки, магнитопровод и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому их охлаждение происходит путём излучения и естественной конвекции воздуха.

2. Естественное масляное охлаждение. Активная часть трансформатора помещается в бак, заливаемый трансформаторным маслом. В некоторых случаях бак заливается другим жидким диэлектриком.

1.2. Конструкция однофазного трансформатора.

Основными частями однофазного трансформатора (рис.1) являются:

1. магнитопровод

2. изоляционный каркас

3. обмотки

Рис. 1 Конструкция трансформатора.

Магнитопровод (1) выполняется из ферромагнитного материала и предназначен для локализации магнитного потока и усиления электромагнитной связи обмоток.

Магнитопровод изготавливается из магнитомягких материалов (листовой или ленточной электротехнической стали, листового или ленточного пермаллоя, монолитного феррита) с узкой петлёй гистерезиса. Чем уже петля, тем легче материал перемагничивается, т.е. меньше затраты энергии на перемагничивание, следовательно меньше потери на перемагничивание (или потери на «гистерезис»).

Магнитопровод собирается из отдельных пластин, изолированных друг от друга или навивается из ленты, т.к. при проведении магнитного потока в поперечной к нему плоскости возникают токи Фуко (вихревые токи). Изоляционные промежутки между листами или слоями ленты уменьшают вихревые токи и, соответственно, потери мощности в магнитопроводе.

В зависимости от конфигурации магнитопровода трансформаторы бывают:

1. Стержневого типа.

2. Броневого типа.

3. Кольцевого типа.

Обмотка (3) - это совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС витков. Виток - это часть электрического проводника, однократно охватывающая магнитопровод, является основным элементом обмотки. Обмотки осуществляют электромагнитное преобразование энергии, выполняются из электропроводящих и изоляционных материалов. При протекании тока по обмотке возникают электрические потери на активном сопротивлении. Для уменьшения электрических потерь используют материалы с высокой электропроводностью (медь, алюминий). Обмотки трансформатора бывают сосредоточенные. В сосредоточенной обмотке магнитная ось каждого витка совпадает с результирующей магнитной осью обмотки.

По расположению обмоток различают следующие виды трансформаторов:

1. Трансформаторы с концентрическими обмотками.

2. Трансформаторы с чередующимися обмотками.