Лабораторная работа № исследование простейших электрических цепей постоянного тока

III. ПРОГРАММА ИСЛЕДОВАНИЙ.
1. Собрать схему с равномерной активной нагрузкой (рис. 4-3). Включит цепь на трехфазный источник и, регулируя сопротивления добиться равенства фазных токов. Замерить фазные и линейные токи и напряжения.
Убедиться в том, что . Данные измерений фазных и линейных величин занести в таблицу 8-1.






Рис.4-3.

2. Отключить одну из фаз трехфазного потребителя и данные измерений занести в таблицу.

3. Отключить две фазы трехфазной нагрузки и данные измерений занести в таблицу.
4. При включенных фазных сопротивлениях отключить один из линейных проводов и данные измерений, аналогичных с.п. I, занести в таблицу.
5. Регулируя сопротивления добиться неравенства фазах токов (неравномерная активная нагрузка) и данные измерений занести в таблицу.
6. Пользуясь данными таблицы 8-1, вычислить соотношения между линейными и фазными токами и построить топографические векторные диаграммы (в масштабе) для всех режимов работы цепи по п.п. 1-5.
7. Сделать следующие выводы:
а) о влиянии несимметрии трехфазной нагрузки на симметрию фазных напряжений.
б) о соотношении между линейными и фазными токами во всех режимах работы трехфазной цепи.
Таблица 4-1

Вид нагрузки

Измерения

Вычисления

IAB

IBC

ICA

IA

IB

IC

UAB

UBC

UCA

IA/IAB

IB/IBC

IC/ICA

A

A

A

A

A

A

B

B

B

Симметричная активная

Обрыв одной фазы

Обрыв двух фаз

Обрыв линейного провода

Несиммет ричная активная

IV. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Что такое симметричная система токов и напряжений?

2. Как определяется способ соединения трехфазной нагрузки?
3. Почему при соединении потребителя треугольником фазные и линейные напряжения равны между собой, а токи нет?
4. Как изменяется линейные токи и напряжения при отключении одной из фаз симметричной трехфазной нагрузки?
5. Как изменится режим работы цепи при обрыве одного линейного провода?
6. В каком случае линейные токи образуют симметричную систему токов?
7. В чем заключается преимущество многофазных, в частности, трехфазных цепей переменного тока перед однофазными?
8. Приведите примеры симметричных трехфазных потребителей, известных вам из практики?
9. Как соединяется трехфазная нагрузка по схеме треугольник?


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5


ОДНОФАЗНЫЙ ДВУХОБМОТОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР


I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

1. 
   Ознакомиться с устройством и режимом работы однофазного трансформатора и научиться определить его основные параметры по результатам опытных испытаний.
   
2. 
   Снятие основных рабочих характеристик трансформатора.
   

II. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ.

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

Простейший (двухобмоточной) трансформатор состоит из сердечника (магнитопровода), набранного из листовой электросердечникой стали и двух обмоток - первичной и вторичной с числом витков W₁ и W₂ (рис. 1). Эти обмотки электрически изолированы друг от друга, но пронизываются одним и тем же магнитном потоком, замкнутым по общему для них магнитопроводу. Магнитный поток создается током первичной обмотки, которая подключается к источнику переменного напряжения. Изменяясь во времени с частотой переменного тока источника, магнитный поток наводит э.д.с. в первичной и вторичной обмотках. Если амплитуду потока в сердечнике трансформатора принять за Ф_m , то при частоте переменного тока f действующие величины э.д.с. в первичной и вторичной обмотках равны

и
Из равенств видно, что э.д.с. (напряжения) обмоток тарнсформатора пропорциональнқх их числами витков W₁ и W_{2 .}
Каждый трансформатор характеризуется номинальным значением полной мощности S (ВА, кВА, МВА), числом витков W₁ и W₂ обмоток и номинальными напряжениями
Более полные сведения о трансформаторе получают при снятии его основных характеристик в режимах: холостого хода, короткого замыкания и нагрузочном.
Из опыта холостого хода определяются:
1) коэффициент трансформации «к», равный отношению э.д.с. первичной и вторичной обмоток

т.к. при холостом ходе
2) потери холостого хода , т.е. потери мощности на перемагничивание сердечника;
3) ток холостого хода I_o , составляющей 3+10% от номинального тока I_IH при номинальном напряжении.
По данным опыта можно определить полное сопротивление трансформатора

и его активную составляющие, необходимые для составления схемы замещения.
При выполнении опыта холостого хода вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а первичная включена на синусоидальное напряжение с действующим значением U_{IH .}
Из опыта кроткого замыкания определяются:
1) напряжение короткого замыкания

где U_H – напряжение на входе трансформатора при коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки и номинальных значениях токов I_IH и I_2H ;
2) потери короткого замыкания Рк, т.е. электрические потери мощности на нагревание обмоток трансформатора

где: r _k - активная составляющая входного сопротивления трансформатора
( );
3) полное сопротивления трансформатора
и его активная и реактивная
составляющие, также необходимые для оставления схемы замирения.
При выполнении опыта короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, ак первичной подводится такое пониженное напряжение U_К , при котором токи I_I и I₂ равны номинальным значениям I_IH и I_2H.
При опытном испытании трансформатора в нагрузочном режиме ток нагрузки I₂ должен регулироваться изменением сопротивления нагрузки так, чтобы коэффициент загрузки
Принимал последовательно значения: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1.0 и 1.5. По данным этого опыта определяются изменения напряжения

коэффициент полезного действия

где: Р₂ и Р₁ – активные мощности их выходе и входе трансформатора.
Внешняя характеристика трансформатора представляет зависимость
.
Для сравнения определяется значения расчетного КПД нагрузочного режима трансформатора по формуле:

где: S_H – номинальная мощность трансформатора, ВА;
- коэффициент мощности нагрузки.