Трехфазные электрические цепи, электрические машины, измерения электрической энергии, электрического освещения, выпрямления переменного тока (стр. 4 из 8)
21
4. Для каждого значения тока определить по секундомеру время, за которое диск делает 10 оборотов. Все полученные данные напряжения, тока и времени занести в таблицу 1.
5. Вычислить номинальную и действительную постоянные, относительную погрешность для всех режимов работы счетчика.
Сделать выводы о пригодности данного счетчика.
Используя принцип работы однофазного счетчика, проанализировать работу трехфазного счетчика и на основе рис.2 изобразить схему прямого включения в сеть трехфазного счетчика (т.е. исключив трансформаторы тока ТА1... ТА3)
Рис.1 Схема исследования однофазного счетчика активной энергии.
Рис.2. Схема подключения трехфазного счетчика электрической энергии.
Таблица 1
| Nп/п | Измерено | Вычислено | |||||
| U, В | I, А | t, c | n, об | Cн,Вт× с/об | Cд,Вт× с/об | d, % | |
| 1 | |||||||
| 2 | |||||||
| 3 | |||||||
| 4 | |||||||
Содержание отчета
Схема включения однофазного счетчика в сеть.
Схема включения трехфазного счетчика (п.7).
Таблица с результатами измеренных и вычисленных значений.
3. Выводы о результатах поверки счетчика.
Контрольные вопросы.
1. Единицы измерения электрической энергии.
2. Основные части счетчика и их назначение.
3. Принцип работы индукционного счетчика.
4. Что указывается в паспорте счетчика?
5. Что называется передаточным числом счетчика?
6. Что показывает класс точности счетчика?
7. Что называется номинальной постоянной счетчика? Как она определяется?
8. Что называется действительной постоянной счетчика?
9. Как определить погрешность счетчика?
Литература
1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983,с.277 - 284.
2. Яцкевич В.В. Электротехника. - Мн.: Ураджай, 1981. - 183с.
3. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика. - М.: Агропромиздат, 1986. - 509с.
Методические указания к лабораторной работе № 9
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Цель работы:
1. Изучить конструкцию и принцип действия однофазного трансформатора.
2. Исследовать трансформатор в режимах холостого хода, короткого замыкания и при нагрузке.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с устройством трансформатора, записать его паспортные данные, технические характеристики приборов, используемых в работе.
2. Собрать схему рис.1.
3. После проверки схемы преподавателем включить напряжение и произвести опыт холостого хода.
4. По данным опыта вычислить:
а) коэффициент трансформации n;
б) полную мощность S;
в) коэффициент мощности cosj;
г) угол потерь в стали d.
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.
Построить векторную диаграмму режима холостого хода трансформатора.
5. Собрать схему рис.2.
6. После проверки схемы преподавателем включить напряжение и, постепенно увеличивая нагрузку, записать показания приборов в таблицу 2.
7. По результатам измерений п.6 построить внешнюю характеристику трансформатора и определить процентное изменение напряжения DU%.
8. Собрать схему рис.3.
9. После проверки схемы преподавателем включить напряжение и произвести опыт короткого замыкания. Для этого к первичной обмотке трансформатора подвести такое напряжение, при котором в первичной и вторичной обмотках устанавливаются номинальные токи I1Н и I2Н.
10. По данным опыта короткого замыкания вычислить: полное сопротивление Z2, активное сопротивление rК, реактивное сопротивление XК.
Pезультаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования напряжения и тока при неизменной частоте.
Процесс преобразования энергии называется трансформацией.
Трансформатор может быть повышающим и понижающим. По числу фаз различают трансформаторы однофазные и трехфазные. Однофазный трансформатор (двухобмоточный) состоит из двух обмоток, намотанных на сердечник, который
набирается из тонких листов электротехнической стали, что уменьшает потери энергии от вихревых токов. Листы изолируются друг от друга лаком или оксидной пленкой.
Обмотка, к которой подается напряжение, называется первичной.
Обмотка, к которой подключается нагрузка, называется вторичной.
Каждый трансформатор имеет щиток, на котором указываются следующие основные номинальные данные:
номинальная мощность SН (кВА);
номинальные напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток U1н и U2н;
номинальные токи I1н и I2н, частота f, напряжение короткого замыкания Uк.
Номинальными называются такие величины мощности, напряжения и тока, при которых в трансформаторе наступает тепловое равновесие при температуре нагрева обмоток, не вызывающего разрушения изоляции. Так, для современных силовых трансформаторов номинальные мощность и ток принимаются такими, при которых тепловое равновесие наступает при температуре окружающей среды 35°С.
ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА
Холостой ход трансформатора - это такой режим его работы, при котором к зажимам первичной обмотки подводится номинальное напряжение, а вторичная обмотка разомкнута.
Из опыта холостого хода можно определить коэффициент трансформации, как отношение ЭДС первичной обмотки к ЭДС вторичной обмотки:
где W1 и W2 - число витков первичной и вторичной обмоток.
Ток холостого хода трансформатора составляет от 2,5 до 10% от номинального, поэтому падением напряжения на первичной обмотке можно пренебречь и считать приближенно U1=E1, а E2=U2. Тогда
где U20 - напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе, т.е. коэффициент трансформации - отношение напряжения на зажимах обмоток трансформатора в режиме холостого хода. Мощность трансформатора в этом режиме затрачивается на возмещение потерь на перемагничивание магнитопровода (гистерезис) и на нагрев магнитопровода вихревыми токами:
Pо=Pг+Pвт.
Полная мощность S = U1. I1
Коэффициент мощности при холостом ходе:
Таким образом, опыт холостого хода дает возможность определить коэффициент трансформации n, потери в стали сердечника и угол потерь в стали: d= (90-j0).
ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Из опыта короткого замыкания трансформатора можно определить сопротивление обмоток, напряжение короткого замыкания и потери в меди (в обмотках).
Опыт короткого замыкания производится следующим образом. Вторичная обмотка замыкается накоротко через амперметр, на первичную обмотку подается напряжение, пониженное до такой величины, при которой токи в обмотках равны номинальным. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания Uк. Мощность в режиме короткого замыкания расходуется на нагрев обмоток, т.е. на потери в меди:
где rк = r1 + r2; где r2 = n2×r2 - приведенное к первичной обмотке активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора.
Полное сопротивление короткого замыкания определяется
Индуктивное сопротивление короткого замыкания:
ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСФОРМАТОРА
Зависимость напряжения U2 на зажимах вторичной обмотки трансформатора от тока нагрузки I2 при неизменном напряжении на зажимах первичной обмотки при постоянном коэффициенте мощности называется внешней характеристикой трансформатора. Для снятия внешней характеристики при активной нагрузке (cosj=1) следует подвести к первичной обмотке номинальное напряжение и при разомкнутой вторичной обмотке записать показания приборов. Затем, постепенно увеличивая нагрузку, записать показания приборов. При помощи внешней характеристики можно определить процентное изменение напряжения по формуле:
Здесь U20 - напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе; U2 - напряжение при данной нагрузке.
Коэффициент полезного действия трансформатора определяется из опытов холостого хода, короткого замыкания и нагрузки. При этом потери в стали, определяемые из опыта холостого хода, не зависят от нагрузки.
Потери в меди, определяемые из опыта короткого замыкания, пропорциональны квадрату тока. Таким образом,
где P2Н = SН× cosj - номинальная мощность трансформатора;
SН - полная номинальная мощность трансформатора.
Для любой нагрузки коэффициент полезного действия определяется по формуле:
Здесь P2=b×SН×cosj2 - мощность, отдаваемая трансформатором;
- коэффициент загрузки трансформатора.Задаваясь величиной коэффициента загрузки, можно построить кривую зависимости: