Исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями

ОПД.Ф.06.01 Электротехника

Специальность 110301 – Механизация сельского хозяйства

Уфа 2011

УДК 621.3.024/025:378.147

ББК 22.33:78.58

Ш 17

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства (протокол № от ________ 2011 г.)

Составитель: ст. преподаватель кафедры А и Э Шаяхметов Р.З.

Рецензент: зав. кафедры электрических машин и электрооборудования д.т.н., профессор Аипов Р.С.

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой А и Э

доцент, ктн. Галимарданов И.И.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПи ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНЫМ, ИНДУКТИВНЫМ И ЕМКОСТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ

Цель работы

Исследовать электрическую цепь с последовательно соединенными активным сопротивлением, емкостью и катушкой с регулируемой индуктивностью. Выяснить условия возникновения резонанса напряжений.

Программа работы

1.2.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Приборы и оборудование

Наименование Количество Тип Условные обозначения на схеме
Вольтметр      
Амперметр      
Батарея конденсаторов С = 0,000032 Ф      
Катушка индуктивности с выдвижным сердечником      
Лабораторный автотрансформатор      
Д – датчик тока      
Осциллограф      

1.2.2. Собрать электрическую схему установки (рисунок 1.1.) и уяснить назначение отдельных ее элементов.

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

Рисунок 1.1. Электрическая схема установки.

Д – датчик тока; С – батарея конденсаторов; L - катушка

индуктивности; ЛАТР – лабораторный автотрансформатор

1.2.3. Изменяя индуктивное сопротивление цепи, при различных значениях XL снять показания приборов, в том числе для резонанса напряжений при UL = UC. В лабораторной работе индуктивное сопротивление XL изменяют перемещением сердечника в катушке, причем по мере выдвижения сердечника индуктивное сопротивление катушки уменьшается. В таблицу 2.2 записать результаты эксперимента и расчетные данные.

1.2.4. Построить векторные диаграммы в масштабе для трех различных режимов исследуемой цепи:

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

1.2.5. Проанализировать результаты эксперимента и сделать выводы о влиянии реактивного сопротивления на сдвиг фаз.

Рекомендации по выполнению работы

1.3.1. Собрать схему установки согласно рисунка 1.1.

В установке использован осциллограф для визуального наблюдения за опережением или отставанием напряжения от тока по фазе на угол jS в зависимости от соотношения между напряжениями UL и UC. Для одновременного наблюдения на экране осциллографа двух процессов в нем имеется электронный коммутатор. Клеммы коммутатора расположены с левой стороны осциллографа («Вход 1», «Вход 2»). Ручками «Усиление 1» и «Усиление 2» устанавливают требуемую величину амплитуд исследуемых сигналов. Смещение осциллограмм по вертикали относительно друг друга осуществляют ручкой «Смещение».

Перед подачей напряжения к установке рукоятку ползунка ЛАТРа устанавливают на «0». На экране осциллографа будут две горизонтальные линии, которые совмещают в одну, пользуясь ручкой «Смещение». С помощью ЛАТРа устанавливают напряжение 30 или 60 В (по указанию преподавателя).

1.3.2. Основные формулы для расчетов:

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ;

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ;

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

В соотношениях:

U – напряжение сети;

Ua – активная составляющая напряжения;

UL – реактивная составляющая напряжения на индуктивности;

UC – реактивная составляющая напряжения на емкости;

I – ток в цепи;

Z – полное сопротивление цепи;

XL – реактивное сопротивление катушки индуктивности;

XС – реактивное сопротивление конденсатора;

Х – реактивное сопротивление цепи;

R - активное сопротивление цепи;

L – индуктивность катушки;

С – емкость конденсатора;

w - угловая частота тока;

f – частота переменного тока (f = 50 Гц).

Таблица 1.2. Параметры электрической цепи при различных видах нагрузки Вид нагрузки исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru
Вычислено Uа, B          
L, Гн          
Х, Ом          
ХC, Ом          
ХL, Ом          
R, Ом          
Z, Ом          
Измерено UC, B          
UL, B          
I, A          
U, B          

В случае резонанса напряжений реактивное сопротивление:

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ,

следовательно, полное сопротивление равно активному

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

Этим можно воспользоваться для расчета активного сопротивления цепи по показаниям амперметра и вольтметра

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

1.3.3. При анализе векторных диаграмм уясняют, какие параметры относительно друг друга сдвинуты по фазе, что вызывает этот сдвиг, какой вид нагрузки преобладает, что определяет величину тока и напряжения на отдельных участках цепи. Выводы записать в отчет.

1.4. Контрольные вопросы

1.4.1. Изобразить треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для цепи с активно-емкостной нагрузкой. Чем они отличаются от треугольников для активно-индуктивной нагрузки?

1.4.2. Что называют резонансом напряжений и каким образом он достигается?

1.4.3. Какую величину имеет коэффициент мощности и угол j при резонансе напряжений?

1.4.4. Каким образом можно определить в эксперименте состояние резонанса напряжений (по показаниям приборов)?

1.4.5. Может ли представлять опасность режим резонанса напряжений?

1.4.6. Где в технике может применяться резонанс напряжений?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Цель работы

Исследовать электрическую цепь с параллельно соединенными катушкой индуктивности и емкостью. Выяснить условия возникновения резонанса токов.

Программа работы

2.2.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Приборы и оборудование.

Наименование Количество Тип Условные обозначения на схеме
Вольтметр      
Амперметр      
Ваттметр      
Катушка индуктивности с выдвижным сердечником      
Батарея конденсаторов С = 0,000032 Ф      
Автоматический выключатель      

2.2.2. Собрать электрическую схему установки (рисунок 3.1) и уяснить назначение отдельных ее элементов.

2.2.3. При постоянных значениях емкости С и напряжении сети U путем изменения индуктивности L исследовать режимы работы цепи при исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

Рисунок 2.1. Схема установки с разветвленной цепью.

2.2.4. По данным эксперимента и расчета (таблица 3.2) построить зависимости: I = f(L); I1 = f(L); I2 = f(L); cosj = f(L).

2.2.5. Построить векторные диаграммы в масштабе для трех различных режимов исследуемой цепи: до резонанса, при резонансе и после резонанса.

2.2.6. Проанализировать результаты работы и сделать выводы.

Рекомендации по выполнению работы

2.3.1. Электрическую схему установки собирают согласно рисунку 2.1. При этом имеют в виду, что катушка индуктивности обладает активным сопротивлением, поэтому дополнительно R не включают.

2.3.2. Эксперимент производится следующим образом. Включив автоматический выключатель QF, подают напряжение к зажимам цепи. Затем, изменяя индуктивность катушки (постепенно выдвигая стальной сердечник из катушки), добиваются условий п.2.2.3. Выполняем пять измерений: два до резонанса ( исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ), одно при резонансе ( исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ) и два после резонанса ( исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ). Момент резонанса токов определяется наименьшим значением тока в неразветвленной части цепи. После резонанса ток в неразветвленной части цепи будет опять возрастать. При каждом изменении индуктивности показания приборов заносятся в таблицу 2.2.


Таблица 2.2. Параметры электрической цепи при различных видах нагрузки   Вычислено Ip1, A          
Ia1, A          
cosj          
S, BA          
Х2, Ом          
Z1, Ом          
L, Гн          
Х1, Ом          
Z, Ом          
R, Ом          
Измерено I2, A          
I1, A          
I, A          
Р, Вт          
U, B          

2.3.3. Расчетные формулы:

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

В соотношениях:

U – напряжение сети;

I – ток в неразветвленном участке цепи;

Ia1 – активная составляющая тока I1;

Ip1 - реактивная составляющая тока с индуктивностью;

I2 – реактивная составляющая тока с емкостью;

Z – полное сопротивление цепи;

Z1 – полное сопротивление катушки;

L – индуктивность катушки;

R – активное сопротивление катушки;

Х1 – реактивное сопротивление катушки;

Х2 – реактивное сопротивление конденсатора;

Р – активная мощность;

S – полная мощность;

cosj – коэффициент мощности для всей цепи;

w = 2pf – угловая частота тока;

f – частота переменного тока (f = 50 Гц).

2.4. Контрольные вопросы

2.4.1. Какое явление называется резонансом токов и при каком соотношении параметров цепи оно возможно?

2.4.2. С помощью каких приборов и по каким признакам можно экспериментальным путем определить характер нагрузки (индуктивная, емкостная и резонанс токов)?

2.4.3. Какое практическое значение имеет резонанс токов?

2.4.4. Какая мощность называется активной и реактивной, как они вычисляются и определяются экспериментально?

2.4.5. Что называется коэффициентом мощности, его практическое значение?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ,

СОЕДИНЕННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

Цель работы

Исследование трехфазной цепи, соединенной звездой, при симметричной и несимметричной нагрузке. Вычисление соотношений между номинальными линейными и фазными токами и напряжениями, выяснение роли нейтрального провода.

Программа работы

3.2.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Приборы и оборудование.

Наименование Количество Тип Условные обозначения на схеме
Вольтметр      
Амперметр      
Лампы накаливания (нагрузка)      
Автоматический выключатель      

3.2.2. Собрать электрическую схему установки и уяснить назначение отдельных ее элементов.

3.2.3. Исследовать режимы:

3.2.3.1. Симметричная нагрузка без нейтрального провода.

3.2.3.2. Симметричная нагрузка с нейтральным проводом.

3.2.3.3. Несимметричная нагрузка без нейтрального провода.

3.2.3.4. Несимметричная нагрузка с нейтральным проводом.

3.2.3.5. Обрыв линейного провода без нейтрального провода.

3.2.3.6. Обрыв линейного провода с нейтральным проводом.

3.2.3.7. Короткое замыкание фазы без нейтрального провода.

3.2.4. Построить векторные диаграммы напряжений для каждого режима.

3.2.5. Установить влияние нейтрального провода на работу системы.

3.2.6. Для всех режимов вычислить мощность фаз и полную мощность нагрузки.

3.2.7. По полученным результатам измерений проверить для указанных случаев справедливость соотношений:

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

Рекомендации по выполнению работы

3.3.1. Для выполнения эксперимента собирают электрическую схему по рисунку 3.1. В качестве нагрузки фаз приемника энергии в данной схеме использован ламповый реостат (активная нагрузка), каждая лампочка имеет индивидуальный выключатель Q. Для измерения линейных (UAB, UBC, UCA) и фазных (UA, UB, UC) напряжений используют вольтметры.

3.3.2. Симметричную нагрузку фаз осуществляют путем включения в каждую фазу одинакового количества ламп одной мощности, т.е. должно выдерживаться условие ZA = ZB = ZC. При этом токи IA, IB и IC будут равными. В этом случае ток по нейтральному проводу не течет, напряжения на фазах (UA, UB, UC) равны. Линейные напряжения связаны с фазными соотношением исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru . При соединении в звезду фазный ток равен линейному исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru . Результаты всех замеров заносят в таблицу 3.2.

3.3.3. Несимметричную нагрузку создают путем изменения сопротивления в фазах. По нейтральному проводу течет ток IN, его величина зависит от степени несимметрии фазных токов, но обычно он значительно меньше линейных токов. При отсоединении нейтрального провода от сети будет заметное изменение напряжения на фазах, как в сторону снижения, так и в сторону увеличения. Результаты замеров заносят в таблицу 3.2.

3.3.4. Восстановив симметрию, выполняют обрыв линейного провода (отсоединением от линии одного из проводов).

3.3.5. Режим короткого замыкания в фазе выполняют при отключенном нулевом проводе, предварительно установив симметричную нагрузку. При этом в одной фазе ZФ = 0 (например, В), т.е. замыкают проводником клеммы батареи лампочек накоротко.

3.3.6. Активная мощность трехфазного тока при несимметрич

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

Рисунок 3.1. Схема трехфазной системы, включенной звездой.

ной нагрузке фаз равна сумме активных мощностей всех фаз:

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ,

где РА, РВ, РС – активные мощности отдельных фаз;

UA, UB, UC – фазные напряжения;

IA, IB, IC – фазные токи;

сos jA, сos jВ, сos jС – коэффициенты мощностей отдельных фаз.

Так как при симметричной нагрузке фаз:

UA = UB = UC = UФ сos jA = сos jВ = сos jС,

то активная мощность исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

3.3.7. Проанализировать результаты сделать выводы.

3.4. Контрольные вопросы.

3.4.1. Что называется соединением звездой и его особенности?

3.4.2. Каковы соотношения между фазными и линейными величинами токов и напряжений при симметричной нагрузке?

3.4.3. В каком случае отсутствует ток в нулевом проводе?

3.4.4. Почему на нулевой провод не ставят предохранитель?

3.4.5. Какие потребители в хозяйстве, как правило, имеют симметричную и несимметричную нагрузку?

3.4.6. Какую роль выполняет нулевой провод при несимметричной нагрузке?

Таблица 3.2. Параметры электрической цепи при различных видах нагрузки Вычислено SР, Вт              
РС, Вт              
РВ, Вт              
РА, Вт              
ZФ, Ом              
Измерено UС, B              
UВ, B              
UА, B              
UСА, B              
UВС, B              
UАВ, B              
IN, A      
IС, A              
IВ, A              
IА, A              
Эксперимент Симметр. нагрузка без нейтрали Симметр. нагрузка с нейтралью Несимметр. нагрузка без нейтрали Несимметр. нагрузка с нейтралью Обрыв линейного провода без нейтрали Обрыв линейного провода с нейтралью Короткое замыкание фазы В

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ,

СОЕДИНЕННЫМИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ

Цель работы

Изучить влияние нагрузок на параметры трехфазной системы.

Программа работы

4.2.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Приборы и оборудование.

Наименование Количество Тип Условные обозначения на схеме
Вольтметр      
Амперметр      
Лампы накаливания (нагрузка)      
Автоматический выключатель      

4.2.2. Собрать электрическую схему установки и уяснить назначение отдельных ее элементов.

4.2.3. Исследовать режимы, указанные в таблице 5.2 и построить векторные диаграммы токов для каждого случая.

4.2.4. Для всех режимов вычислить мощность отдельных фаз и полную мощность.

4.2.5. Проанализировать результаты и сделать выводы.

Рекомендации по выполнению работы

4.3.1. Электрическую схему собирают согласно рисунку 4.1. В качестве нагрузки фаз применяют лампы накаливания, включенные между собой параллельно и управляемые индивидуальными выключателями.

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

Рисунок 4.1. Схема соединения приемников тока треугольником

в трехфазную цепь.

4.3.2. Эксперимент начинают с симметричной нагрузки, которая достигается путем включения в каждой фазе одинакового количества ламп одной мощности, т.е. ZAВ = ZBС = ZCА.

Убедиться, что фазные напряжения равны линейным, а соотношение между линейными и фазными токами

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

4.3.3. Несимметричную нагрузку получают из симметричной нагрузки, путем включения в фазы разного количества ламп.

4.3.4. Обрыв фаз обеспечивают путем выключения всех ламп в одной фазе (вначале восстанавливают симметричную нагрузку).

Записывают показания приборов в таблицу 4.2.

4.3.5. Обрыв линии осуществляют отсоединением одного из линейных проводов (из симметричного состояния).

4.3.6. Активная мощность трехфазной системы определяется суммой активных мощностей отдельных ее фаз

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ,

при этом для каждой фазы справедливо общее выражение мощности переменного тока

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

В симметричной системе фазные мощности равны между собой и полная трехфазная мощность может быть записана как

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

Таблица 4.2. Параметры трехфазной системы, включенной треугольником, при различных нагрузках.

Эксперимент Измерено Вычислено
UАВ, B UВС, B UСА, B IА, A IВ, A IС, A IАВ, A IВС, A IСА, A Р, Вт
Симметричная нагрузка                    
Несимметричная нагрузка                    
Обрыв фазы                    
Обрыв линии                    

4.3.7. При анализе результатов экспериментов уясняют, как зависят линейные токи от фазных при симметричной, несимметричной нагрузках и обрыве в фазе и в линии. Обращают внимание на постоянство напряжения.

4.4. Контрольные вопросы

4.4.1. Что называется схемой соединения нагрузок треугольником?

4.4.2. Каково соотношение между фазными и линейными токами при соединении в треугольник?

4.4.3. Чему равен угол сдвига между фазными и линейными токами при симметричной нагрузке?

4.4.4. Как рассчитать мощность потребителя при симметричной и несимметричной нагрузке?

4.4.5. Как влияет обрыв линейного провода на работу трехфазного потребителя, соединенного в треугольник?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Цель работы

Изучить принцип действия и устройство трансформатора, исследовать работу трансформатора при различных режимах.

Программа работы

5.2.1. Ознакомиться с приборами и оборудованием лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Приборы и оборудование.

Наименование Количество Тип Обозначение в схеме
Трансформатор      
Автотрансформатор      
Амперметр      
Вольтметр      
Ваттметр      
Нагрузка      

5.2.2. Изучить устройство и принцип действия трансформатора.

5.2.3. Собрать электрические схемы для исследования работы трансформатора в режимах холостого хода, короткого замыкания и нагрузки (рисунки 5.1., 5.2. и 5.3. соответственно).

5.2.4. На основании данных экспериментов холостого хода и короткого замыкания рассчитать коэффициент полезного действия трансформатора и построить (в масштабе) зависимости h = f(Р2).

5.2.5. По данным исследования трансформатора под нагрузкой построить:

- внешнюю характеристику трансформатора;

- зависимость cosj и h от мощность нагрузки Р2.

5.2.6. На основании внешней характеристики трансформатора определить процентное изменение вторичного напряжения DU, % при I2 = I.

5.2.7. Выполнить анализ полученных результатов.

Рекомендации по выполнению работы

5.3.1. Эксперимент холостого хода трансформатора проводят на установке, электрическая схема которой изображена на рисунке 5.1. Эксперимент выполняется с целью определения коэффициента трансформации и потерь в стали трансформатора и проводят его следующим образом.

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

Рисунок 5.1. Электрическая схема установки для исследования

однофазного трансформатора при холостом ходе.

Включив автоматический выключатель QF, посредством автотрансформатора Т устанавливают номинальное напряжение, указанное на щитке трансформатора. Данные всех экспериментов записывают в таблицу 5.1. (графа «режим холостого хода»). Мощность, требуемая трансформатором в режиме холостого хода (Р0) идет в основном на компенсацию потерь в стали (от гистерезиса и вихревых токов), при этом потери в проводниках обмоток сравнительно малы (ток первичной обмотки невелик, а I2 = 0).

Основные формулы для расчета:

коэффициент мощности исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ;

коэффициент трансформации исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

5.3.2. Эксперимент короткого замыкания проводят на установке, электрическая схема которой приведена на рисунке 5.2. Эксперимент выполняется с целью определения потерь в меди обмоток трансформатора.

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

Рисунок 5.2. Электрическая схема установки для исследования

однофазного трансформатора при коротком замыкании.

Эксперимент выполняют следующим образом.

Вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, а к первичной обмотке подводят пониженное напряжение короткого замыкания U1 = Uк, при котором ток в первичной обмотке равен номинальному значению, т.е. I = I1ном. Подводимое напряжение плавно повышают с помощью автотрансформатора АТ от нуля до напряжения короткого замыкания UK, при котором I = I1ном.

Показания приборов записывают в таблицу 5.2. (графа «режим короткого замыкания»). Поскольку эксперимент короткого замыкания проводится при пониженном напряжении потери в стали малы и ими пренебрегают. Можно считать, что мощность, потребляемая в режиме короткого замыкания трансформатора, идет на восполнение потерь в проводниках (меди) обмоток трансформатора (РК).

Напряжение короткого замыкания определяют

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ,

где UH – номинальное напряжение первичной обмотки.

5.3.3. Эксперимент при нагрузке трансформатора проводят на установке, собранной по схеме рисунка 5.3.

При проведении эксперимента вторичная обмотка трансформатора включается на регулируемую нагрузку, в качестве которой используют ламповый реостат. Этот эксперимент позволяет снять внешнюю характеристику трансформатора, а также проследить взаимную зависимость вторичной и первичной цепей трансформатора.

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru

Рисунок 5.3 Электрическая схема установки для исследования

однофазного трансформатора под нагрузкой

Эксперимент выполняют следующим образом. Трансформатор при разомкнутой вторичной цепи включают в сеть и снимают показания приборов

при I2 = 0. Нагружая трансформатор ламповым реостатом, снимают нагрузочную (внешнюю) характеристику по трем точкам для токов исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru . Показания приборов записывают в таблицу 7.2 (графа «Нагрузочный режим).

Формулы для расчета:

коэффициент мощности исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ;

вторичная мощность исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ;

коэффициент полезного действия исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

5.3.4. Определение коэффициента полезного действия трансформатора косвенным методом. По данным эксперимента холостого хода и короткого замыкания рассчитать h трансформатора для значений b = 0,25; 0,50; 0,75; 1,0. Построить в масштабе зависимость h = f(P2) и построить эту зависимость с зависимостью к.п.д., полученной по данным эксперимента непосредственной нагрузки трансформатора. Эксперименты холостого хода и короткого замыкания позволяют рассчитать коэффициент полезного действия трансформатора по формуле

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ,

где b - коэффициент полезного действия трансформатора;

SH – номинальная мощность трансформатора, ВА (указана на щитке):

Р0 – потери в стали, измеренные при эксперименте холостого хода;

РКН – потери в меди обмоток, полученные из эксперимента короткого замыкания трансформатора.

На основании экспериментальных данных построить внешнюю характеристику трансформатора, представляющую зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки U2 от тока во вторичной цепи I2: исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru при исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru , а также зависимости исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru и исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru при исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

На основании внешней характеристики трансформатора определить процентное изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора при номинальной нагрузке.

Процентное изменение напряжения определяется выражением

исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru ,

где U20 – напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе;

U2 – напряжение на зажимах вторичной обмотки при исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru .

Таблица 5.2. Результаты экспериментов.

Режимы исследования Измерено Вычислено
Режим холостого хода U10, B U20, B I10, A P10, Bт   cosj0 K  
               
Режим короткого замыкания UK, B IK, A       UK, %    
               
Нагрузочный режим U1, B I1, A P1, Bт U2, B I2, A cosj1 P2, Bт h, %
               
               
               
               
               
               

5.4. Контрольные вопросы

5.4.1. С какой целью проводят эксперименты холостого хода и короткого замыкания?

5.4.2. Как можно измерить коэффициент трансформации трансформатора?

5.4.3. Что называют внешней характеристикой трансформатора и как её получить?

5.4.4. Какие потери энергии имеют место в трансформаторе и от чего они зависят?

5.4.5. Изменится ли ток в первичной обмотке трансформатора, если будем изменять ток во вторичной обмотке и почему?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Цель работы

Изучить устройство, принцип действия асинхронного электродвигателя и освоить способы пуска и реверсирование.

Программа работы

6.2.1. Ознакомиться с приборами и оборудованием лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 6.1.

Таблица 6.1. Приборы и оборудование.

Наименование Количество Тип Обозначение в схеме
Асинхронные двигатели      
Вольтметр      
Контрольная лампа      
Металлические бирки      

6.2.2 .Определить начала и концы обмоток статора:

а) методом трансформации;

б) методом подбора концов.

6.2.3. Освоить пуск и реверсирование электродвигателя.

Методика выполнения работы

6.3.1. Устройство электродвигателя изучают по имеющимся двигателям на рабочем столе, а также используют плакаты и литературу.

6.3.2. Определение наименований соответствующих выводов статорной обмотки («начало» и «конец» 1, 2 и 3 обмоток соответственно С14 , С25 , С36) выполняется следующим образом.

При выводе концов обмоток из двух отверстий корпуса двигателя (рисунок 6.1., а) из одного отверстия выводятся «начала» обмоток (С1, С2, С3),из другого – «концы» (С4, С5, С6).

При выводе концов обмоток из трех отверстий корпуса двигателя (рисунок 6.1., б) из каждого отверстия выводятся начало одной и конец другой обмотки.

Наши рекомендации

       
  исследование неразветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями - student2.ru
    <