Методические указания к лабораторным работам для студентов строительных специальностей всех форм обучения Казань (стр. 1 из 7)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматики и электротехники

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Методические указания к лабораторным работам

для студентов строительных специальностей

всех форм обучения

Казань

2007

УДК 621.3

ББК 31.2

Э 45

Э 45 Электрические машины. Методические указания к лабораторным

работам для студентов строительных специальностей всех форм

обучения / Сост.: Л. Я. Егоров, Г. И. Захватов, В. С. Камалетдинов,

Ю. В. Никитин. – Казань: КГАСУ, 2007.- 34 с.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского

государственного архитектурно-строительного университета

В работе даны методические указания по выполнению лабораторных работ по электрическим машинам переменного и постоянного тока.

Работа предназначена для студентов строительных специальностей всех форм обучения.

Ил. 24 Табл. 16

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент кафедры ТПД КГТУ

им. А.Н.Туполева

П.А.Поликарпов

УДК 621.3

ББК 31.2

ã Казанский государственный архитектурно-строительный университет, 2007

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: Ознакомиться с устройством и принципом действия трансформатора. Исследовать экспериментальным путем режимы его работы.

Общие сведения

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения частоты.

Трансформаторы получили распространение как устройства, позволяющие передавать электрическую энергию на большие расстояния без существенных энергетических потерь в линиях электропередач. С их помощью также осуществляется объединение источников электрической энергии переменного тока различных уровней напряжений в единую энергетическую систему.

Устройство трансформатора схематично показано на рис.1.

На замкнутом сердечнике, собранном из листовой стали, расположены две изолированные обмотки. К одной из них с числом витков W₁ подводится электрическая энергия от источника переменного тока. Эта обмотка носит название первичной. От другой, вторичной обмотки с числом витков W₂, энергия отводится к нагрузке.

Передача электрической энергии от источника через трансформатор к нагрузке осуществляется посредством переменного магнитного потока Ф, основная часть которого замыкается в стальном сердечнике, другая же часть его, проходя по воздуху, образует магнитные потоки рассеяния ( Фр1, Фр2 ).

При включении первичной обмотки в сеть переменного тока в ней возникает переменный ток, который образует переменное магнитное поле. Это поле усиливается сердечником, и передается на вторичную обмотку трансформатора.

3

Под воздействием переменного магнитного потока в обеих обмотках, согласно принципу электромагнитной индукции возникает переменная ЭДС. При этом ЭДС первичной обмотки называется ЭДС самоиндукции. Она ограничивает величину первичного тока трансформатора, так как направлена против приложенного напряжения. ЭДС вторичной обмотки называется ЭДС взаимоиндукции. Она является источником тока вторичной обмотки (тока нагрузки). Действующие значения ЭДС обмоток определяют формулами:

Е₁ = 4,44·W₁·ƒ·Ф_m (1)

и Е₂ = 4,44·W₂·ƒ·Ф_m (2)

где Ф_m - амплитуда магнитного потока;

W₁, W₂ - число витков первичной и вторичной обмоток;

ƒ - частота переменного тока.

Трансформатор может работать только на переменном токе, так как при постоянном токе (ƒ = 0) ЭДС в его обмотках не возникает.

Отношение ЭДС первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации. Оно практически равно отношению числа витков первичной и вторичной обмоток:

(3)

Для повышающих трансформаторов W₁< W₂, - для понижающих трансформаторов W₁> W₂

Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается малыми потерями энергии: величина к.п.д. (η) силовых трансформаторов при номинальной нагрузке составляет η = 0,96 - 0,995 в зависимости от мощности трансформатора.

Трансформатор был изобретен в 1876 году знаменитым русским электротехником П.Н.Яблочковым. Современные трансформаторы весьма разнообразны в своем исполнении и могут быть однофазными, трехфазными и специальными.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

Режим холостого хода

Режим холостого тока проводится при разомкнутой цепи вторичной обмотки (I₂₀ = 0). Это условие приближенно соблюдается также при подключении к вторичной обмотке трансформатора вольтметра.

Уравнения электрического равновесия в исследуемом режиме могут быть записаны:

U₁₀ = (–Е₁) +I₁₀ · Z₁ и U₂₀ = Е₂– I₂₀ · Z₂ , ( 4 )

где I₁₀ - ток первичной обмотки при холостом ходе, который не превышает 5-10% I_1Н (I_1Н – номинальное значение тока первичной обмотки).

Так как I₁₀ мал, а I₂₀ = 0, то можно считать, что U₁ ≈ Е₁₀ и U₂₀ ≈ Е₂ .