Постановка лабораторной работы "испытание однофазного трансформатора" на основе типового лабораторного оборудования ЭЦПЕТ.002

Размещено на http://www.allbest.ru/

Постановка лабораторной работы "испытание однофазного трансформатора" на основе типового лабораторного оборудования ЭЦПЕТ.002

О.В. Свеженцева

Для изучения курса «Электротехника» студентами неэлектротехнических специальностей ИРНИТУ поставлена лабораторная работа «Испытание однофазного трансформатора». Эксперименты осуществляются на основе современного типового оборудования ЭЦПЕТ.002. Проведены измерения параметров трансформатора при работе под нагрузкой. По результатам замеров построены внешняя и рабочие характеристики. Проведены опыты холостого хода и короткого замыкания. По экспериментальным данным рассчитаны и построены внешние и рабочие характеристики при различном характере нагрузки.

Ключевые слова: лабораторная работа; однофазный трансформатор; режим холостого хода; режим короткого замыкания; характеристики трансформатора. мультметр электрическая цепь обмотка

Сегодня приоритеты российского образования смещаются в пользу специалистов, практически подготовленных, способных к быстрой адаптации к профессиональной деятельности, обладающих креативным мышлением. Введение компетентностного подхода в российскую систему образования становится базисом национальной модели подготовки специалистов и предполагает взаимообогащение теории и практики.

Выполнение лабораторных работ - один из основных этапов изучения курса «Электротехника» для студентов неэлектротехнических специальностей ИРНИТУ.

Для образовательных целей необходимо было поставить лабораторную работу «Исследование однофазного трансформатора» на основе типового лабораторного оборудования ЭЦПЕТ.002. Основными задачами при постановке лабораторной работы являются:

Испытать трансформатор при работе под нагрузкой, снять и построить его внешнюю характеристику U2 = f (I2).

По данным измерений рассчитать и построить графики зависимости cosц1 = f (I2) и з = f (I2).

Провести опыт холостого хода и короткого замыкания. По данным опытов рассчитать и построить графики зависимости з = f(I2) и U2 = f(I2) при различных cosц2.

Для постановки экспериментов требуются: источник питания, однофазный трансформатор, ваттметр, вольтметры и амперметры, сопротивление нагрузки.

Источником питания служит блок генераторов напряжений специальной формы, данный блок позволяет подавать на обмотку трансформатора и поддерживать напряжение необходимой величины (7В), синусоидальной формы, частотой 50 Гц [1].

В качестве испытуемого трансформатора используется разборный трансформатор мощностью 1,4 ВА, выполненный на разъемном U-образном сердечнике из электротехнической стали с толщиной листа 0,08 мм, сечением сердечника 1612 мм и с установленными катушками 300/900 витков.

Для измерения напряжений и токов в обеих обмотках трансформатора используется блок мультметров. Для измерения активной мощности в первичной обмотке используется входящий в комплект ваттметр. Принцип его действия основан на перемножении мгновенных значений тока и напряжения и отображении среднего значения этого произведения на дисплее прибора в цифровом виде.

Сопротивление нагрузки моделируется резисторами МЛТ (с металлодиэлектрическим проводящим слоем) из набора мини-блоков. Они представляют собой отдельные элементы электрических цепей (резисторы, конденсаторы, транзисторы и т.п.), помещенные в прозрачные корпуса, имеющие штыри для соединения с гнездами наборной панели.

Все схемы строятся на основе наборной панели. В соответствии со схемой эксперимента на панели располагают необходимые блоки. Внешний вид наборной панели с размещенными на ней блоками и приборами представлен на рис. 1. Конфигурация схемы изменяется в зависимости от эксперимента. Гнезда на этой панели соединены в узлы (показано линиями). Поэтому часть соединений выполняется автоматически при установке мини-блоков в гнезда панели. Для остальных соединений используются соединительные провода и перемычки.

Для измерения токов в ветвях цепи удаляется одна из перемычек, и вместо нее в образовавшийся разрыв включается амперметр. Для измерения напряжения на элементе цепи необходимо параллельно рассматриваемому элементу при помощи соединительных проводов подключить вольтметр.

Рис.1. Схема электрической цепи, собранной на наборной панели

Для испытания трансформатора в нагрузочном режиме во вторичную обмотку устанавливались поочередно активные сопротивления в диапазоне от 100 до 1100 Ом, тем самым изменялся ток нагрузки. Схема электрической цепи для испытания трансформатора под нагрузкой представлена на рис. 2 [2].

Рис. 2. Схема электрической цепи для испытания трансформатора под нагрузкой

По итогам испытаний трансформатора под нагрузкой была получена его внешняя характеристика (рис. 3), по результатам замеров рассчитаны зависимости з = f (I2) и cosц1 = f (I2) (рис. 4).

Рис. 3. Внешняя характеристика трансформатора U2 = f (I2)

Рис. 4. Графики зависимостей з = f (I2) и cos ц1 = f (I2)

Для опыта короткого замыкания собиралась электрическая схема, представленная на рис. 5. При этом к первичной обмотке подводилось пониженное напряжение такой величины, при которой ток вторичной обмотки был равен номинальному, т.е. I2 = I2н. В опыте I2н составил 66 мА. Мощность, потребляемая трансформатором в режиме короткого замыкания, Pк, составила 400 мВт.

Рис. 5. Схема электрической цепи для испытания трансформатора в режиме короткого замыкания

Для проведения опыта холостого хода собиралась схема согласно рис. 6. Данный опыт проводился при подведении к первичной обмотке номинального напряжения 7 В частотой f = 50 Гц. Мощность, потребляемая трансформатором в режиме холостого хода, P0, составила 65 мВт.

Рис.6. Схема электрической цепи для испытания трансформатора в режиме холостого хода

По данным опытов короткого замыкания и холостого хода были рассчитаны зависимости з = f(I2) и U2 = f(I2) при различных значениях коэффициента мощности cosц2 = 1 и cosц2 = 0,8 (рис. 7). Из полученных характеристик видно, что значение КПД при номинальном токе, равном 66 мА, снижается до 70-75 %. Такое низкое значение КПД можно объяснить упрощенной конструкцией лабораторного трансформатора и его малой номинальной мощностью Sн = 1,4 ВА [3].

Рис. 7. Графики зависимости з = f (I2) и U2 = f (I2)

Таким образом, на основе типового лабораторного оборудования ЭЦПЕТ.002 была поставлена лабораторная работа «Испытание однофазного трансформатора». Проведены испытания под нагрузкой, в режимах короткого замыкания и холостого хода. Опытно получены внешняя характеристика и параметры схемы замещения.

Рассчитаны и построены графики зависимости коэффициента мощности cosц1 и коэффициента полезного действия з от тока во вторичной обмотке I2, а также графики зависимостей коэффициента полезного действия з и вторичного напряжения U2 от тока вторичной обмотки I2 при различном характере нагрузки.

Зависимости испытуемого однофазного трансформатора аналогичны типовым характеристикам трансформаторов, описанных в работе [3].

Библиографический список

1. Беглецов Н.Н., Галишников Ю.П., Сенигов П.Н. Электрические цепи переменного тока. Руководство по выполнению базовых экспериментов. ЭЦПЕТ.002 РБЭ (902.11). Челябинск: ООО «Учебная техника», 2005. 109 с.

2. Электротехника и электроника. Электромагнитные устройства и трансформаторы: метод. указания по выполнению лабораторных работ 5, 6 и 18 / Сост. В.А. Алексеев, И.П. Макарьева, Ю.В. Гаврилова. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2010. 48 с.

3. Иванов И.И., Соловьев Г.И. Электротехника: учеб. пособ. 6-е изд., стер. СПб.: Изд-во «Лань», 2009. 496 с. (Учебники для вузов. Специальная литература).

Размещено на Allbest.ru