Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

при последовательном соединении при параллельном соединении

Одним из устройств с катушкой на ферромагнитном сердечнике является электромагнитное реле. Схематически его устройство и условное графическое изображение показаны на рисунке 5, а вольтамперная характеристика (ВАХ) на рисунке 6. Особенностью магнитопровода является наличие в нем подвижной части – якоря 2 и неподвижной сердечника 1. При увеличении тока, протекающего по обмотке 4, якорь 2 притягивается к сердечнику 1 (реле срабатывает) и зазор в магнитопроводе практически исчезает. В этом случае индуктивное сопротивление катушки возрастает. При уменьшении тока в обмотке, пружина 3 возвращает якорь 2 в исходное состояние (реле отпускает) и индуктивное сопротивление катушки уменьшается. Поскольку индуктивное сопротивление проявляется только на переменном токе, то ВАХ реле на переменном токе имеет «скачки» (Рис.6), соответствующие моментам срабатывания и отпускания. На постоянном токе ВАХ реле «скачков» не имеет (Рис.6).

3.3Порядок выполнения работы

ЗАДАНИЕ 1

Получить на экране осциллографа и скопировать изображение петли гистерезиса и кривую тока, для трех значений амплитуды магнитного поля.

Порядок выполнения:

1. Присоединить вход Y осциллографа к клемме «а» функционального блока, вход Х к клемме «с» и общий провод к клемме «в». Установить осциллограф в режим развертки по оси Х внешним напряжением.

2. Установить ЛАТР в положение, соответствующее максимальному размеру петли гистерезиса и скопировать изображение петли гистерезиса на кальку.

3. Подключить вход Y к клемме «с», установить осциллограф в режим внутренней синхронизации и скопировать на кальку осциллограмму тока.

4. Повторить все операции для амплитудных значений напряженности магнитного поля Н, составляющих 2/3 и 1/3 от первоначального значения.

ЗАДАНИЕ 2

Измерить угол магнитных потерь.

Порядок выполнения:

1. установить рукоятку ЛАТРа в положение, соответствующее максимальному размеру петли гистерезиса;

2. подключить входы "Y" и внешней синхронизации к клемме "С", общий провод - к клемме "Д", установить осциллограф в режим "внешняя синхронизация";

3. совместить точку перехода тока через ноль от отрицательных значений к положительным с центром экрана (проверить, что "ноль" по оси "Y" соответствует середине экрана);

4. скопировать кривую тока на кальку;

5. переключить вход "Y" на клемму "Е" и получить осциллограмму магнитного потока, переключая только коэффициент усиления по оси "У" (рукоятки сдвига луча "<-->" и "уровень" не трогать), проверив "ноль" по оси "Y";

6. скопировать кривую магнитного потока на ту же кальку;

7. измерить, на сколько позже проходит через ноль магнитный поток по отношению к току.

ЗАДАНИЕ 3:

Для максимальной амплитуды магнитного поля по полученной петле гистерезиса построить графически кривую тока в предположении синусоидальности магнитного потока Ф(i). Определить угол магнитных потерь. Сравнить с известным в п.2 значением. Сравнить форму построенной кривой с осциллограммой тока, полученной в п.2.

Порядок выполнения:

1. построить три системы координатных осей: Ф(t), Ф(i), и i(t) подобно тому как это сделано на рис.3;

2. в осях Ф(i) построить полученную в п.1 петлю гистерезиса;

3. в осях Ф(t) построить полпериода синусоидальной функции с амплитудой равной максимальному потоку в петле гистерезиса (синусоиду построить по точкам, соответствующим специальным значениям аргумента: -30, 30, 45, 60, 90, 120, 135, 150, 180);

4. по кривой Ф(t) для данной петли гистерезиса построить кривую i(t) подобно тому, как это сделано на рис.3;

5. по кривой i(t) определить угол магнитных потерь.

ЗАДАНИЕ 4:

Начертить схему замещения катушки на ферромагнитном сердечнике для последовательного и параллельного соединения элементов, считать, что активное сопротивление обмотки и потоки рассеяния пренебрежимо малы. Полное сопротивление катушки Z=200 Ом.

ЗАДАНИЕ 5:

Снять и построить вольт-амперные характеристики электромагнитного реле на постоянном и переменном токе. Определить напряжения срабатывания и отпускания. Рассчитать активное и индуктивное сопротивление обмотки реле.

1. сначала определите напряжения и токи срабатывания и отпускания, плавно увеличивая и уменьшая напряжение на обмотке реле (при срабатывании реле включается лампочка);

2. снимите по одной точке при U>U_ср и U<U_отн;

3. при снятии вольтамперной характеристики (ВАХ) на переменном токе клеммы "В" и "С" подключить к ЛАТРу;

4. при снятии ВАХ на постоянном токе "В" и "С" подключить к источнику регулируемого постоянного напряжения на стенде.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО И ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: ознакомление с конструкцией однофазного и трехфазного трансформаторов, исследование режимов холостого хода, короткого замыкания и нагрузочного, расчет параметров однофазного трансформатора по опытным данным, ознакомление с различными группами соединения обмоток трехфазного трансформатора.

4.1Краткие Теоретические сведения

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования электрической энергии переменного тока одной величины напряжения в электрическую энергию другого напряжения при неизменной частоте.

4.1.1Однофазный трансформатор

В однофазных цепях для трансформирования напряжения используются однофазные трансформаторы, в трехфазных цепях, как правило, используются трехфазные трансформаторы, которые представляют собой совокупность трех однофазных трансформаторов, расположенных на одном трехстержневом магнитопроводе.

Однофазный трансформатор представлен на рис.1.

На замкнутом магнитопроводе, набранном из пластин специальной электротехнической стали, расположены две обмотки (W1 и W2). К первичной обмотке с числом витков N1 подводится энергия от источника питания. Ко второй обмотке с числом витков N2 подключается нагрузка. Энергия из первичной обмотки во вторичную передается посредством основного магнитного потока Ф, величина которого пропорциональна приложенному к трансформатору напряжению U1, т.к.

Отношение ЭДС первичной обмотки Е1 к ЭДС вторичной обмотки Е2 называется коэффициентом трансформации:

;

при условии, что N₁>N₂. В схеме замещения трансформатора (рис.2) электромагнитная связь обмоток заменена электрической; сопротивления Z₁ и Z₂ заменяют первичную и вторичную обмотки трансформатора, а Z₁₂ магнитную связь между контурами. Параметры схемы замещения R₁, Х₁, R₂, Х₂, R₁₂, Х₁₂ могут быть определены с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания, проводимых на реальном трансформаторе.

Опыт холостого хода проводится при номинальном напряжении U₁₀=U_1н на зажимах первичной обмотки и при разомкнутой цепи вторичной обмотки I₂=0, U₂=U_2н. Электрическая схема и схема замещения трансформатора в этом режиме представлена на рис.3. В опыте измеряется мощность Р_о, потребляемая трансформатором из сети, ток первичной обмотки I₁₀ и напряжение на вторичной обмотке U_2н. Ток I₁₀ очень мал и составляет (2-10)% от номинального тока. Коэффициент трансформации определяется по отношению показаний вольтметров, подсоединенных к обмоткам:

;

Мощность Р_о затрачивается в основном на потери в стали магнитопровода ‑ Р_ст (на вихревые токи и гистерезис), т.е. Р_о= ‑Р_ст, а потери в обмотках в этом режиме пренебрежимо малы. По данным опыта можно определить параметры ветви намагничивания:

; ;

Опыт короткого замыкания проводится при замкнутой накоротко вторичной обмотке трансформатора и таком пониженном напряжении на зажимах первичной обмотки, называемом "напряжением короткого замыкания" составляющем (5,5-10)% от номинального, при котором ток во вторичной обмотке принимает номинальное значение I_2к=I_2н. В опыте измеряются напряжение на первичной обмотке U_1к, ток в обеих обмотках I_1к, I_2к и потребляемая из сети мощность Р_к. Электрическая схема и схема замещения для режима короткого замыкания представлены на рис.4. Сопротивление Z_к=R_к+jХ_к называется сопротивлением короткого замыкания. Мощность в этом опыте расходуется на потери в обмотках, т.е. Р_к=Р_м=R₁*I_1к+R₂*I₂=R_кI_1к. Данные опыта позволяют определить параметры схемы короткого замыкания по формулам:

; ; ;

; ;

Нагрузочный режим является основным рабочим режимом трансформатора (рис.5). В этом режиме на первичную обмотку подается номинальное напряжение, а ко вторичной обмотке подключается нагрузка. Зависимость U₂=f(I₂) при U₁=соnst называется внешней характеристикой трансформатора. При увеличении нагрузки, т.е. величины тока I₂, напряжение U₂ падает в силу увеличения падения напряжения во вторичной обмотке трансформатора (при ₂ > 0). Отношение полезной мощности Р₂ к потребляемой мощности Р₁ называется коэффициентом полезного действия (КПД) =Р₂/Р₁. Потери мощности складываются из потерь в обмотках и потерь в магнитопроводе Р=Р_ст+Р_м. КПД имеет максимум, когда Р_ст=Р_м.

4.1.2Трехфазный трансформатор

Устройство современного трехфазного трансформатора показано на рис.6. На каждом из трех стержней плоского магнитопровода расположены обмотки высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения одной фазы. Начала фаз обмоток высшего напряжения обозначается буквами А, В, С, концы – Х, Y, Z. Начала фаз обмоток низшего напряжения обозначаются а, в, с, концы – х, y, z. При этом предполагается, что напрявление намотки от начала к концу обеих обмоток относительно магнитопровода одинаково.

При подключении первичных обмоток трансформатора к трехфазной сети в них возникнут токи холостого хода, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120. Некоторой несимметрией токов вследствии пространственной несимметрии магнитопровода практически можно пренебречь. Поэтому можно считать,что магнитные потоки в стержнях, создаваемые МДС первичных обмоток трех фаз на векторной диаграмме образуют симметричную звезду, а их сумма равна нулю (рис.7).

Соединение обмоток трансформатора производится либо звездой (символ Y или Y- – при выведенной нулевой точке), либо треугольником (символ ). Указывается сначала способ соединения обмотки ВН, затем - обмотки НН, между ними ставится наклонная черта, например Y/. Выбор схемы соединения фаз первичной обмотки зависит как от линейного напряжения питающей сети, к которой подсоединяются зажимы первичной обмотки, так и от номинального фазного напряжения обмоток. Выбор схемы соединения фаз вторичной обмотки зависит от номинального фазного напряжения обмоток и от того напряжения, которое необходимо подвести к приемнику.

Трехфазные трансформаторы характеризуются двумя коэффициентами трансформации: К_ф и К_л.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы