+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

2.3 — Определение коэффициента трансформации трансформатора.

Коэффициентом трансформации трансформаторов называется отношение напряжения обмотки высшего напряжения (ВН) к напряжению обмотки низшего напряжения (НН) при холостом ходе:

Кл = U1/U2

Где: Кл- коэффициент трансформации линейных напряжений;

U1 — линейное напряжение обмотки ВН;

U2 — линейное напряжение обмотки НН.

При определении коэффициента трансформации однородных трансформаторов или фазного коэффициента трансформации трехфазных

трансформаторов отношение напряжения можно приравнять к отношению чисел витков обмотки

Кф =U1ф/U2ф=W1/W2

где: Кф — фазный коэффициент трансформации;

U1ф,U2ф — фазные напряжения обмоток ВН и НН соответственно;

WI,W2 — число витков обмоток ВН и НН соответственно.

При измерении линейного коэффициента трансформации трехфазного трансформатора равенство отношения высшего и низшего линейных напряжения обмоток и соответственно числа витков ВН и НН сохраняется лишь при одинаковых группах соединения этих обмоток.

Если первичная и вторичная обмотки соединены по одинаковой схеме, например, обе в звезду, обе в треугольник и так далее, фазный и линейный коэффициенты трансформации равны друг другу. При различных схемах соединений обмоток, например, одной в звезду, а другой в треугольник, линейньй и фазный коэффициенты трансформации неодинаковы (они в данном случае отличаются друг от друга в 3 раз).

Определение коэффициента трансформации производится на всех ответвлениях обмоток и для вех фаз. Эти измерения, кроме проверки самого коэффициента трансформации дают возможность проверить также правильность установки переключателя напряжения на соответствующих ступенях, а также целостность обмоток.

Для определения коэффициента трансформации применяют метод двух вольтметров (рис.2)

Рис.2 Определение коэффициента трансформации.

Со стороны высокого напряжения (ВН) подводится трехфазовое напряжение 220 В и измеряется напряжение на вторичной обмотке.

Внимание! Напряжение подводится только к обмоткам ВН (А, В, С).

Результаты измерений заносятся в таблицу 2. Пределы измерения вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В.

Таблица 2.

Положение переключателя

UAB

U

Kав

UАС

Uас

Kас

UВС

Uвс

Kвс

1

2

3

Примечание: В данной работе трансформатор имеет одно положение переключателя.

Коэффициент трансформации отдельных фаз, замеренных на одних и тех же ответвлениях не должен отличаться друг от друга более чем на 2%.

2.4. Определение группы соединения обмоток трансформатора.

Группа соединения обмоток трансформатора имеет особо важное значение для параллельной работы его с другими трансформаторами.

Метод двух вольтметров для определения группы соединения обмоток является распространенным и доступным. Метод основан на совмещении векторных диаграмм первичного и вторичного напряжений, измерении напряжений между соответствующими выводами и последующем сравнении этих напряжений с условным.

Для проведения опыта собирают схему, показанную на рис.3.

Рис.3 Определение группы соединения обмоток трансформатора методом двух вольтметров.

Вводы А-а соединяют между собой, а на линейные вводы А, В, С обмотки ВН подают трехфазовое напряжение 220 В. это напряжение измеряется вольтметром PV

1. вольтметром PV2 измеряется напряжение между вводами В-в, С-с, В-с, С-в. измеренные напряжения сравнивают с условным Uусл. Условное напряжение определяется по формуле:

Uусл=U Кл2+1

Где U – линейное напряжение на вводах обмотки НН во время опыта В.

Кл – линейный коэффициент трансформации.

U=Uл1л; Кл=UВН/UНН;

Где Uл1 – линейное напряжение, подведенное к обмотке ВН при опыте.

Результаты измерений группы соединений заносятся в таблицу 3

Таблица 3

Вводы обмоток

Напряжение на вводах

Кл

U2

Uусл

В-в

С-с

С-в

В-с

Полученные напряжения сравнивают с условным напряжением. На основании сравнения и по таблице 4 определяется группа соединений обмоток трансформатора.

Таблица 4

Группа соединения

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Угловое смещение

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

Сравнение на вводах Uусл

В-в

М

М

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

В-с

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

М

М

С-в

М

М

М

М

М

Б

Б

Б

Б

Б

Б

Р

С-с

М

М

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

Примечание: М – меньше, Б – больше, Р – равно.

2.5 Определение сопротивления обмоток трансформатора постоянному току.

При заданном измерении могут выявится следующие характерные дефекты:

а) недоброкачественная пайка и плохие контакты в обмотке и в присоединении вводов;

б) обрыв одного или нескольких параллельных проводников в обмотке.

Измерение сопротивления обмоток в данном случае производится мостовым методом – мостом Р 353. Измерение производится на всех ответвлениях и на всех фазах. При наличии выведенной нейтрали (0) измерение производится между фазными выводами и нулем. Если обмотка соединена в «звезду», то сопротивление фазы можно определить /1/

RA=(RAB+RAC-RBC)/2

RВ=(RВА+RВС-RАC)/2

RС=(RСB+RСА-RАВ)/2

Где RAB, RВС, RАС – сопротивления на линейных зажимах АВ, ВС, АС.

При соединении обмоток в звезду RАВ=RA+RВ, RВС=RВ+RС, RСА=RС+RА, где RA, RВ, RС – сопротивления фазных обмоток А-Х, B-Y, C-Z.

Полученные значения сопротивления разных фаз при одном положении переключателя не должны отличаться друг от друга более чем на 2%. Данные измерений следует занести в таблицу 5.

Таблица 5

Положение переключателя

Обмотка ВН

Обмотка НН

Примечание

RAB

RВС

RАС

RA

RВ

RС

Rао

Rbo

Rсо

1

2

3

Примечание в данной работе трансформатор имеет одно положение переключателя.

  1. Назначение, устройство и работа прибора Э236.

Прибор Э236 предназначен для контроля технического состояния и испытания изоляции при техническом обслуживании и ремонте якорей автотракторных генераторов, стартеров и электродвигателей постоянного тока с номинальным напряжением 12 и 24 В. Диаметр проверяемых якорей от 25 до 180 мм при питании прибора от однофазной электрической цепи переменного тока напряжением 220В. /2/

Рис.4 Вид на лицевую панель прибора Э236

Конструктивно прибор представляет собой настольную измерительную установку, имеющую дроссель, измерительную цепь, контактные устройства.

С черным проводом (левое) контактное устройство используется при испытании электрической прочности изоляции. При нажатии рукоятки стержень утопает до упора, замыкая цепь. В свободном состоянии цепь обесточена.

С синим проводом (правое) контактное устройство служит для снятия с коллектора наводимой в якоре ЭДС, и применяется при определении короткозамкнутых секций и витков, обрывов и т.д. Верхняя пластина устройства – подвижная и позволяет установить в зависимости от шага и ширины пластин коллектора якоря необходимый размер между торцами пластин. В нерабочем положении оба контактных устройства должны быть установлены на задней стенке прибора в кронштейнах.

На рис.5 приведена принципиальная электрическая схема прибора.

Рис.5 Принципиальная электрическая схема прибора Э236.

Дроссель L1 имеет основную обмотку (1000 витков проводом ПЭВ-2 диаметром 0,4мм) для создания магнитного потока в магнитопроводе и проверяемом якоре, и дополнительную обмотку (1100 витков проводом ПЭВ-2 диаметром 0,2мм). Питание обмоток дросселя осуществляется напряжением 220В. Основная обмотка дросселя имеет отвод от 54 витка, что обеспечивает питание лампы HL2, служащей для сигнализации включенного состояния прибора. Для защиты питающей сети от перегрузок и КЗ в цепи основной обмотки установлен предохранитель F1.

Работа прибора.

Испытание электрической прочности изоляции обмоток и других изолированных деталей производится приложением к ним действующего значения испытательного напряжения величиной 0,22 кВ, частотой 50 Гц, мощностью 25 Вт, снятого с дополнительной обмотки дросселя с помощью контактного устройства А1.

При пробое изоляции загорается лампа HL1. Резистор R1 совместно с лампой HL1 обеспечивает необходимую мощность испытательной схемы.

Принцип действия прибора при контроле технического состояния обмоток якоря основан на сравнении ЭДС, которые индуцируются в секциях обмотки якоря под действием магнитного потока, создаваемого дросселем.

Амплитудное значение ЭДС, наводимой в обмотке якоря, снимается с помощью контактного устройства А2 и регистрируется по индикаторному прибору pmA, который подключен к пиковому детектору

выполненному на транзисторе VT1 и конденсаторе С1.

Для увеличения чувствительности схемы в качестве выпрямительного элемента пикового детектора используется коллекторно-базовый переход транзистора VT1.

Для защиты индикаторного прибора от перегрузок применен диод VD1, включенный в прямом направлении, и резистор R2, которым устанавливается рабочий ток диода.

Чувствительность измерительного прибора регулируется переменным резистором R3.

Внимание! Прикасаться к частям испытываемого оборудования во время испытания изоляции не допускается!

    1. Порядок проверки прибора на работоспособность.

  1. Внешним осмотром убедиться в отсутствии наружных повреждений прибора.

  2. Поставить переключатель в положение «0» и включить прибор в сеть.

  3. Поставить переключатель в положение «1», при этом загорится сигнальная лампа «~220В». Нажать штырем левого контактного устройства (с черным проводом) на полюса до упора и убедиться в наличии тока в цепи (лампа « » должна загореться).

  4. Поставте переключатель в положение «0».

  5. Уложите якорь генератора (стартера, двигателя постоянного тока) на полюса дросселя и поставьте переключатель в положение «2». Коснитесь пластинами контактного устройства (с синим проводом) соседних пластин коллектора и, вращяя якорь, убедитесь в возможности регулировки положения стрелки индикатора измерительного прибора. Поставьте переключатель в положение «0» и снимите якорь.

  6. Перед проверкой якорь очищается от пыли и грязи и производится его внешний осмотр.

    1. Определение короткозамкнутой секции обмотки якоря.

3.2.1. Определение при помощи стальной пластины.

  1. Уложите якорь генератора на полюса дросселя.

  2. Поставьте переключатель в положение «2».

  3. Возьмите пластину сломанного ножевого полотна и, слегка касаясь поверхности якоря, медленно поворачивайте якорь вокруг его оси руками или механическим зажимным устройством.

При наличии короткого замыкания в какой либо секции, пластина будет притягиваться и вибрировать над пазами, в которых расположена эта секция.

  1. Поставьте переключатель в положение «0», снимите якорь с полюсов дросселя.

3.2.2. Определение при помощи измерительного прибора.

  1. Уложите якорь на полюса дросселя и установите переключатель в положение «2».

  2. Установите контактное устройство (правое) так, чтобы пластины устройства были прижаты к двум рядом расположенным пластинам коллектора, на которых ЭДС секции максимальная.

  3. Установите ручной регулятора «» стрелку индикатора в средней части шкалы.

  4. Не отнимая контактного устройства, проворачиваем ротор на несколько миллиметров вперед и назад, находим положение якоря, при котором стрелка индикатора максимально отклонится. Запомните это показание.

  5. Поворачивайте якорь генератора так, чтобы рядом расположенная пластина коллектора занимала положение предыдущей. Показания прибора при этом не должны изменяться более чем на 1 деление шкалы. Проверьте таким образом весь коллектор.

Если имеется короткозамкнутая секция, то при касании коллекторных пластин этой секции стрелка индикатора упадет до нуля (если короткое замыкание близко к коллектору), или показания будут значительно ниже, чем на остальных позициях (если короткое замыкание между витками в центре якоря, или на противоположном коллектору конце якоря).

  1. Поставьте переключатель в положение «0», снимите якорь с полюсов дросселя.

  2. Измерение ЭДС в секциях обмотки якоря нужно производить при одном выбранном неизменном положении контактного устройства по отношению к коллектору.

  3. Якорь стартера имеет 1 или 2 витка в каждой секции, что при проверке усложняет определение короткозамкнутых секций, т.к. их сопротивление при этом меняется незначительно. Но все показания индикатора дают возможность увидеть в какой секции имеется замыкание. Разница в отклонении стрелки индикатора будет зависеть от того, насколько надежно короткое замыкание и где расположено (если у коллектора, то показания индикатора будут равны 0, если же в якоре, то они будут отличаться на несколько делений).

    1. Определение обрывов в обмотке якоря.

  1. Уложите якорь на полюса дросселя и установите переключатель в положение «2».

Установите контактное устройство (правое) так, чтобы пластины устройства были прижаты к двум рядом расположенным пластинам коллектора и поверните рукоятку регулятора так, чтобы индикатор показал наличие тока в цепи. Поворачивая якорь, касайтесь поочередно щупами соседних

  1. пластин коллектора. Проведите проверку всего якоря. Если в секции имеется обрыв, то стрелка индикатора не отклонится при касании пластин коллектора этой секции.

  2. Поставьте переключатель в положение «0», снимите якорь с полюсов дросселя.

    1. Определение замыкания на массу обмотки якоря.

  1. Уложите якорь на полюса дросселя и установите переключатель в положение «1».

Коснитесь поочередно 2-х – 3-х пластин коллектора штырем левого контактного устройства, нажимая при этом на рукоятку до упора.

Если обмотка якоря на «массу» не замкнута, лампа « » не загорится (левая). Загорание лампы указывает на наличие замыкания с «массой».

4. Содержание отчета.

Отчет должен содержать цель работы, таблицы и схемы исследований, общее заключение о состоянии трансформатора и якоря генератора.

5. Контрольные вопросы по диагностике трансформатора.

      1. Какие неисправности встречаются в силовых трансформаторах?

      2. Какими приборами и как определить витковое замыкание в обмотках трансформатора?

      3. Что такое коэффициент абсорбции?

      4. С какой целью и как измеряется сопротивление обмотки трансформатора постоянному току?

      5. С какой целью и как определяется коэффициент трансформации?

      6. Как изменяется коэффициент абсорбции в зависимости от степени увлажнения изоляции и чем это объясняется?

      7. При измерении коэффициента трансформации получены следующие данные: Кав=25; Квс=25; Кас=10. Определить неисправность в трансформаторе.

6. Контрольные вопросы по диагностике якоря генератора.

  1. Какие неисправности встречаются в якорях генераторов?

  2. Каков порядок проверки прибора Э236 на работоспособность?

  3. Как определить короткозамкнутую секцию обмотки якоря?

  4. Как определить обрыв в обмотке якоря?

  5. Как определить замыкание на массу обмотки якоря?

6. Литература.

1. Технические указания по производству пусконаладочных работ и лабораторных испытаний электрической части сельских электростанций, электросетей и потребительских электроустановок. М.: 1961.

  1. Паспорт прибора для проверки якорей генераторов и стартеров. Модель Э236. 1978. Новгород.

Учебно-методическое издание

Методические указания к лабораторным работам по эксплуатации электрооборудования для студентов специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» очного и заочного обучения / сост. В.В.Шмигель. –

Ярославль: ООО «ИНВЕСТ», 2009. –51 С.

Гл. редактор А.Б. Абрамова

Редактор выпуска И.К. Укоев

Корректор В.А. Бабаян

@ ООО «ИНВЕСТ» Ярославская область, г. Ярославль.

Лицензия на издательскую деятельность ЛР № 020384. Выдана 07.06.2000.

Компьютерный набор. Подписано в печать 15/01/2009.

Заказ №579. Тираж 100 экз. Усл. Печ л 0,75. Бумага офсетная. Отпечатано

10/03/2009.

Отпечатано с готовых оригинал-макетов.

studfile.net

что это такое, как определить, формула

Трансформатор – электронное устройство, способное менять рабочие величины, измеряется коэффициентом трансформации, k. Это число указывает на изменение, масштабирование какого-либо параметра, например напряжения, тока, сопротивления или мощности.

Что такое коэффициент трансформации

Трансформатор не меняет один параметр в другой, а работает с их величинами. Тем не менее его называют преобразователем. В зависимости от подключения первичной обмотки к источнику питания, меняется назначение прибора.

В быту широко распространены эти устройства. Их цель – подать на домашнее устройство такое питание, которое бы соответствовало номинальному значению, указанному в паспорте этого прибора. Например, в сети напряжение равно 220 вольт, аккумулятор телефона заряжается от источника питания в 6 вольт. Поэтому необходимо понизить сетевое напряжение в 220:6 = 36,7 раз, этот показатель называется коэффициент трансформации.

Чтобы точно рассчитать этот показатель, необходимо вспомнить устройство самого трансформатора. В любом таком устройстве имеется сердечник, выполненный из специального сплава, и не менее 2 катушек:

  • первичной;
  • вторичной.

Первичная катушка подключается к источнику питания, вторичная – к нагрузке, их может быть 1 и более. Обмотка – это катушка, состоящая из намотанного на каркас, или без него, электроизоляционного провода. Полный оборот провода называется витком. Первая и вторая катушки устанавливаются на сердечник, с его помощью энергия передается между обмотками.

Коэффициент трансформации трансформатора

По специальной формуле определяется число проводов в обмотке, учитываются все особенности используемого сердечника. Поэтому в разных приборах в первичных катушках число витков будет разным, несмотря на то что подключаются к одному и тому же источнику питания. Витки рассчитываются относительно напряжения, если к трансформатору необходимо подключить несколько нагрузок с разным напряжением питания, то количество вторичных обмоток будет соответствовать количеству подключаемых нагрузок.

Зная число витков провода в первичной и вторичной обмотке, можно рассчитать k устройства. Согласно определения из ГОСТ 17596-72 “Коэффициент трансформации – отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке в режиме холостого хода без учета падения напряжения на трансформаторе.” Если этот коэффициент k больше 1, то прибор понижающий, если меньше – повышающий. В ГОСТе такого различия нет, поэтому большее число делят на меньшее и k всегда больше 1.

В электроснабжении преобразователи помогают снизить потери при передаче электроэнергии. Для этого напряжение, вырабатываемое электростанцией, увеличивается до нескольких сотен тысяч вольт. Затем этими же устройствами напряжение понижается до требуемого значения.

На тяговых подстанциях, обеспечивающих производственный и жилой комплекс электроэнергией, установлены трансформаторы с регулятором напряжения. От вторичной катушки отводятся дополнительные выводы, подключение к которым позволяет менять напряжение в небольшом интервале. Это делается болтовым соединением или рукояткой. В этом случае коэффициент трансформации силового трансформатора указывается в его паспорте.

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

Получается, что коэффициент – это постоянная величина, показывающая масштабирование электрических параметров, она полностью зависит от конструкторских особенностей устройства. Для разных параметров расчет k производится по-разному. Существуют следующие категории трансформаторов:

  • по напряжению;
  • по току;
  • по сопротивлению.

Перед определением коэффициента необходимо замерить напряжение на катушках. ГОСТ указано, что производить такое измерение нужно при холостом ходе. Это когда к преобразователю не подключена нагрузка, показания могут быть отображены на паспортной табличке этого устройства.

Затем показания первичной обмотки делят на показания вторичной, это и будет коэффициентом. При наличии сведений о количестве витков в каждой катушке производят дробление числа витков первичной обмотки на число витков вторичной. При этом расчете пренебрегают активным сопротивлением катушек. Если вторичных обмоток несколько, для каждой находят свой k.

Трансформаторы тока имеют свою особенность, их первичная обмотка включается последовательно нагрузке. Перед вычислением показателя k измеряют ток первичной и вторичной цепи. Производят разложение значения первичного тока на ток вторичной цепи. При наличии паспортных данных о количестве витков допускается произвести вычисление k путем деления числа оборотов провода вторичной обмотки на число оборотов провода первичной.

При расчете коэффициента для трансформатора сопротивления, его еще называют согласующим, сначала находят входное и выходное сопротивление. Для этого вычисляют мощность, которая равняется произведению напряжения и тока. Затем мощность делят на квадрат напряжения и получают сопротивление. Дробление входного сопротивления трансформатора и нагрузки по отношению к его первичной цепи и входного сопротивления нагрузки во вторичной цепи даст k прибора.

Есть другой способ вычисления. Необходимо найти коэффициент k по напряжению и возвести его в квадрат, результат будет аналогичным.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Хотя конструктивно преобразователи мало чем отличаются друг от друга, назначение их достаточно обширно. Существуют следующие виды трансформаторов, кроме рассмотренных:

  • силовой;
  • автотрансформатор;
  • импульсный;
  • сварочный;
  • разделительный;
  • согласующий;
  • пик-трансформатор;
  • сдвоенный дроссель;
  • трансфлюксор;
  • вращающийся;
  • воздушный и масляный;
  • трехфазный.

Особенностью автотрансформатора является отсутствие гальванической развязки, первичная и вторичная обмотка выполнены одним проводом, причем вторичная является частью первичной. Импульсный масштабирует короткие импульсные сигналы прямоугольной формы. Сварочный работает в режиме короткого замыкания. Разделительные используются там, где нужна особая безопасность по электротехнике: влажные помещения, помещения с большим количеством изделий из металла и подобное. Их k в основном равен 1.

Пик-трансформатор преобразует синусоидальное напряжение в импульсное. Сдвоенный дроссель – это две сдвоенные катушки, но по своим конструктивным особенностям относится к трансформаторам. Трансфлюксор содержит сердечник из магнитопровода, обладающего большой величиной остаточной намагниченности, что позволяет использовать его в качестве памяти. Вращающийся передает сигналы на вращающиеся объекты.

Воздушные и масляные трансформаторы отличаются способом охлаждения. Масляные применяются для масштабирования большой мощности. Трехфазные используются в трехфазной цепи.

Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.

Почти у всех перечисленных приборов есть сердечник для передачи магнитного потока. Поток появляется благодаря движению электронов в каждом из витков обмотки, и силы токов не должны быть равны нулю. Коэффициент трансформации тока зависит и от вида сердечника:

  • стержневой;
  • броневой.

В броневом сердечнике магнитные поля оказывают большее влияние на масштабирование.

odinelectric.ru

что это такое и как определить?

Коэффициент трансформации трансформатора определяется отношением количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной.

Его можно также рассчитать, поделив соответствующие показатели ЭДС в обмотках. В идеальных условиях (если отсутствуют электрические потери) показатель коэффициента трансформации рассчитывается отношением напряжений на зажимах обмоток. У трансформаторов, имеющих более двух обмоток, этот параметр определяется для каждой обмотки поочередно.

Коэффициент трансформации понижающих трансформаторов превышает единицу, повышающих – находится в пределах от 0 до 1. Фактически, коэффициент трансформации показывает, во сколько раз трансформатор понижает поданное на него напряжение.

С помощью коэффициента трансформации есть возможность проверить правильность количества витков, поэтому он определяется для всех имеющихся фаз и на каждом из ответвлений. Подобные измерения и расчеты помогают выявить обрывы проводов в обмотках и узнать полярность каждой из обмоток.

Значение коэффициента трансформации определить можно несколькими способами:

  • измерением напряжений на обмотках двумя вольтметрами;
  • с помощью моста переменного тока;
  • по паспортным данным.

Реальный показатель рекомендуется измерять с использованием 2-х вольтметров. Номинальный показатель коэффициента трансформации также возможно вычислить, используя номинальные значения напряжений на обмотках в режиме ХХ (холостого хода), указанные в паспорте трансформатора.

Трехобмоточные трансформаторы требуют выполнения измерений минимум для 2-х пар обмоток, имеющих меньший ток короткого замыкания. Если электрические элементы трансформатора расположены в защитном кожухе, под которым скрыты некоторые ответвления, то коэффициент трансформации определяется только для выведенных наружу зажимов обмоток.

Для однофазных трансформаторов рабочее значение коэффициента трансформации рассчитывают путем деления напряжения, подведенного к первичной цепи, на одновременно измеренное напряжение во вторичной цепи.

Для трехфазных трансформаторов эта процедура может выполняться несколькими методами: с подключением к высоковольтной обмотке напряжения от трехфазной сети, путем запитывания однофазным напряжением, с выведенной нулевой точкой и без нее. В любом случае, на одноименных зажимах противоположных обмоток замеряют показания линейных напряжений.

К обмоткам нельзя подключать напряжение, выше или существенно ниже номинального, значение которого указано в паспорте. В таком случае, возрастает погрешность измерений из-за потерь тока, потребляемого подключенным измерительным прибором и тока холостого хода.

Для проведения измерений должны использоваться вольтметры с классом точности в пределах 0,2-0,5. Ускорить и упростить определение коэффициента трансформации могут универсальные приборы (например, УИКТ-3), позволяющие производить измерения без подключения сторонних источников переменного напряжения.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

podvi.ru

Определение коэффициента трансформации однофазного трансформатора



Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение


Как определить диапазон голоса — ваш вокал


Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими


Целительная привычка


Как самому избавиться от обидчивости


Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам


Тренинг уверенности в себе


Вкуснейший «Салат из свеклы с чесноком»


Натюрморт и его изобразительные возможности


Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.


Как научиться брать на себя ответственность


Зачем нужны границы в отношениях с детьми?


Световозвращающие элементы на детской одежде


Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия


Как слышать голос Бога


Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)


Глава 3. Завет мужчины с женщиной


Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.


Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.


Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Цель:Изучить и понять принцип работы трансформатора и научиться рассчитывать коэффициент трансформации на основании измеряемых опытным путем величин.

Порядок выполнения работы:

1. Выполнить задание лабораторной работы.

2. Составить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Ход работы:

Электрическая схема (рисунок 3) содержит:

1. Т1 – трансформатор 220 В;

2. Т2 – трансформатор 36 В;

3. R1 – переменный резистор 100 Ом;

4. R2 – переменный резистор 220 Ом;

5. FU – предохранитель 2 А;

6. Выключатель;

7. Амперметр;

8. Вольтметр;

9. Выключатель короткого замыкания.

Основные теоретические положения:

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или более) обмотками, имеющими между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем, и служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при сохранении частоты тока неизменной.

Для усиления магнитной связи между обмотками они помещаются на стальном сердечнике (рисунок 1). Трансформаторы, не имеющие стального сердечника, называются воздушными. Они применяются в специальных случаях при преобразовании переменных токов высокой частоты (от 10000— 20000 Гц и выше).


 

Г – генератор переменного тока.

Рисунок 1 – Двухобмоточный трансформатор

 

Трансформаторимеет не меньше двух обмоток; из них первичной обмоткой 1 называется обмотка, которая получает энергию преобразуемого переменного тока, вторичными обмотками 2 – обмотки, которые отдают энергию преобразованного переменного тока.

Трансформаторы применяются в основном для преобразования однофазного и трехфазного тока. В соответствии с этим различают однофазные и трехфазные трансформаторы.

 

Впервые трансформаторы получили техническое применение в схемах со свечами Яблочкова. П. Н. Яблочков разработал конструкцию однофазного трансформатора с разомкнутым сердечником и при своих опытах, а также при эксплуатации своих осветительных установок выявил основные его свойства.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения или же отношение витков обмоток называют коэффициентом трансформации:

 

 

При практических расчетах коэффициент трансформации с некоторым допущением принимают равным отношению номинальных напряжений обмоток ВН и НН:

 

 

 

Рисунок 2 – Основные электрические величины в однофазном трансформаторе

 

Рисунок 3 – Электрическая схема стенда

Ход работы:

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания и стенд заземлен.

Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений, при этом QF1 замкнут, QF2 разомкнут (режим холостого хода трансформатора).

С помощью реостата R1 выставьте напряжение на выходе трансформатора Т1 (выводах первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора Т2) равным номинальному U1ном, которое регистрируется вольтметром V1.

Измерьте с помощью вольтметра V2 напряжение U20 на выводах вторичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора.

Отключите стенд.

Вычислите искомый коэффициент трансформации однофазного трансформатора по формуле

 

k = U1 / U20.

Контрольные вопросы

 

1. Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или более) обмотками, имеющими между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем, и служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при сохранении частоты тока неизменной.

2. Трансформаторы можно классифицировать:

По признаку функционального назначения

-трансформаторы питания

-трансформаторы согласования

Рассмотрим трансформаторы питания, их можно классифицировать

По напряжению:

-низковольтные

-высоковольтные

-высокопотенциальные

В зависимости от числа фаз преобразуемого напряжения

-однофазные

-трёхфазные

В зависимости от числа обмоток

-двухобмоточные

-многообмоточные

В зависимости от конфигурации магнитопровода

-стержневые

-броневые

-тороидальные

В зависимости от мощности

-малой мощности

-средней мощности

-большой мощности

В зависимости от способа изготовления магнитопровода

-пластинчатые

-ленточные

В зависимости от коэффициента трансформации:

-повышающие

-понижающие

В зависимости от вида связи между обмотками:

-с электромагнитной связью (с изолированными обмотками)

-с электромагнитной и электрической связью (со связанными обмотками)

В зависимости от конструкции обмотки:

-катушечные

-галетные

-тороидальные

В зависимости от конструкции всего трансформатора

-открытые

-капсулированные

-закрытые

В зависимости от назначения:

-выпрямительные

-накальные

-анодно-накальные и т.д.

В зависимости от рабочей частоты трансформаторы делят на трансформаторы:

-пониженной частоты (менее 50 Гц)

-промышленной частоты (50 Гц)

-повышенной промышленной частоты (400, 1000, 2000 Гц)

-повышенной частоты (до 10000 Гц)

-высокой частоты

3.Номинальными токами обмоток трансформатора называют токи, определяемые по их номинальным мощностям и номинальным напряжениям. Под номинальной нагрузкой понимают нагрузку, равную номинальному току

Номинальное напряжение обмоток — это напряжение первичной и вторичных обмоток при холостом ходе (линейные — для 3-хфазных или — для однофазных трансформаторов Номинальным коэффициентом трансформации для 2-х обмоточных трансформаторов называют

.

4. Ток на мощность это произведение напряжения на ток и поэтому при потребления большей мощности на потреблении обмотке увеличивается и ток на первичной

5. Трансформатор работать не будет т.к. закон электромагнитной индукции говорит нам, что ЭДС наводится изменением магнитного потока. Если то постоянный, то создаваемый им магнитный потом не меняется и не наводит ЭДС во вторичной обмотке.

 

Вывод:

Коэффициент трансформации исследуемого трансформатора составляет 9, следовательно, он понижающий. В данной работе использован косвенный метод измерения коэффициента трансформации. Также коэффициент трансформации можно высчитать по следующей формуле:

 


megapredmet.ru

Практическая работа «Расчет параметров однофазного двухобмоточного трансформатора»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

«Расчет параметров однофазного двухобмоточного трансформатора»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить коэффициент трансформации, ЭДС, токи в обмотках, параметры холостого хода и короткого замыкания однофазного двухобмоточного трансформатора

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

В процессе работы однофазного двухобмоточного трансформатора в его магнитопроводе наводится переменный магнитный поток (рис. 1.1). Основная часть этого потока Фmах (максимальное значение), сцепляясь с обмотками трансформатора, индуцирует в них переменные ЭДС, действующие значения которых равны:

первичная ЭДС

E1 = 4,44Фmахf1ω1; (формула 1.1)

вторичная ЭДС

E2 = 4,44Фmахf1ω2; (формула 1.2)

где f1 — частота переменного тока, Гц; w1 и w2— число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

Максимальное значение основного магнитного потока, Вб,

Фmax = Вmax QCT кc; (формула 1.3)

где Bmax — максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода, Тл; QCT — площадь поперечного сечения стержня трансформатора, м2; кс — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, который учитывает толщину изоляционных прослоек между пластинами электротехнической стали, при толщине пластин 0,5 мм обычно принимают кс = 0,95.

Рис. 1.1. Однофазный двухобмоточный трансформатор

Различие в значениях ЭДС Е1 и Е2 вызвано неодинаковым числом витков в первичной w1 и во вторичной w2 обмотках трансформатора.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения, равное отношению чисел витков этих обмоток, называют коэффициентом трансформации:

к = Е12 = w1/ w2; (формула 1.4)

Трансформаторы характеризуются следующими параметрами:

  1. полная мощность первичной обмотки, В•А,

S1=U1I1; (формула 1.5)

где U1 –первичное напряжение, I1 – первичный ток;

  1. полная мощность вторичной обмотки, В•А,

S2=U2I2 ; (формула 1.6)

где U1 –первичное напряжение, I1 – первичный ток;

Так как потери в трансформаторе невелики, то за номинальную полную мощность трансформатора принимают:

(формула 1.7)

Трансформатор, у которого параметры вторичной цепи приведены к числу витков первичной обмотки w1 называют приведенным трансформатором. Такому трансформатору соответствует электрическая схема замещения (рис. 1.2) и основные уравнения:

(формула 1.8)

Индуктивные сопротивления первичной х1 и вторичной х2 обмоток обусловлены потоками рассеяния Фσ1 и Фσ2 (см. рис. 1.1).


В режиме холостого хода ток в первичной обмотке I10 обычно составляет небольшую величину относительно номинального значения этого тока и поэтому падениями напряжения в первичной обмотке можно пренебречь ввиду их незначительности и принять

(формула 1.9)


ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

  1. Зарисовать схему работы однофазного двухобмоточного трансформатора (рис 1.1.).

  2. Решить задачу №1. Однофазный двухобмоточный трансформатор имеет номинальные напряжения: первичное 6,3 кВ, вторичное 0,4 кВ; максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода 1,5 Тл; площадь поперечного сечения этого стержня 200 см2; коэффициент заполнения стержня сталью кс = 0,95. Определить число витков в обмотках трансформатора и коэффициент трансформации, если частота переменного тока в сети f = 50 Гц. Решение задачи выполнить поэтапно:

  1. Найти максимальное значение основного магнитного потока Фmax, используя формулу 1.3;

  2. Вычислить число витков во вторичной обмотке w2, используя формулу 1.2 и равенство U2≈E2;

  3. Определить коэффициент трансформации по формуле 1.4.

  1. Решить задачу №2, согласно варианту. Однофазный трансформатор включен в сеть с частотой тока 50 Гц. Номинальное вторичное напряжение U2ном, а коэффициент трансформации к (табл. 1.1). Определить число витков в обмотках w1 и w2, если в стержне магнитопровода трансформатора сечением QCТ максимальное значение магнитной индукции Вmax. Коэффициент заполнения стержня сталью кс = 0,95.

Таблица 1.1. Варианты исходных значений задачи №2


Решение задачи выполнить поэтапно:

  1. Найти максимальное значение основного магнитного потока Фmax;

  2. Вычислить число витков во вторичной обмотке w2 трансформатора;

  3. Определить количество витков w1 в первичной обмотке трансформатора.

  1. Решить задачу №3. Однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью Sном и номинальным током во вторичной цепи I2ном при номинальном вторичном напряжении U2ном, имеет коэффициент трансформации к; при числе витков в обмотках w1 и w2. Максимальное значение магнитной индукции в стержне Вmах, а площадь поперечного сечения этого стержня QCT; ЭДС одного витка ЕВТК, частота переменного тока в сети f = 50 Гц. Значения перечисленных параметров приведены в табл. 1.3. Требуется определить не указанные в этой таблице значения параметров для каждого варианта.

Таблица 1.3. Варианты исходных значений задачи №4

  1. Оформить отчет по практической работе.

  2. Ответить на контрольные вопросы.

  3. Сделать вывод о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

  1. Что возникает в магнитопроводе однофазного двухобмоточного трансформатора в процессе его работы?

  2. Какие виды ЭДС присутствуют в магнитопроводе однофазного двухобмоточного трансформатора и как они вычисляются?

  3. Какими параметрами характеризуются трансформаторы и как эти параметры могут быть определены?

  4. Что такое приведенный трансформатор?

  5. Что происходит с током, ЭДС и напряжением трансформатора в режиме холостого хода?

infourok.ru

«Определение коэффициента трансформации однофазного трансформатора».

Цель: Сформировать умения рассчитывать коэффициент трансформации на основании измеряемых опытным путем величин.

По окончании выполнения лабораторной работы студент должен

знать:

— классификацию, устройство и принцип действия трансформаторов;

— безопасные правила эксплуатации;

уметь:

— рассчитывать коэффициент трансформации;

— отличать повышающие и понижающие трансформаторы.

 

Основные теоретические положения:

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или более) обмотками, имеющими между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем, и служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при сохранении частоты тока неизменной.

Для усиления магнитной связи между обмотками они помещаются на стальном сердечнике (рисунок 1). Трансформаторы, не имеющие стального сердечника, называются воздушными. Они применяются в специальных случаях при преобразовании переменных токов высокой частоты (от 10000— 20000 Гц и выше).

 

Г – генератор переменного тока.

Рисунок 1 – Двухобмоточный трансформатор

 

Трансформатор имеет не меньше двух обмоток; из них первичной обмоткой 1 называется обмотка, которая получает энергию преобразуемого переменного тока, вторичными обмотками 2 – обмотки, которые отдают энергию преобразованного переменного тока.

Трансформаторы применяются в основном для преобразования однофазного и трехфазного тока. В соответствии с этим различают однофазные и трехфазные трансформаторы.

Впервые трансформаторы получили техническое применение в схемах со свечами Яблочкова. П. Н. Яблочков разработал конструкцию однофазного трансформатора с разомкнутым сердечником и при своих опытах, а также при эксплуатации своих осветительных установок выявил основные его свойства.

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения или же отношение витков обмоток называют коэффициентом трансформации:

 

                                                                             

При практических расчетах коэффициент трансформации с некоторым допущением принимают равным отношению номинальных напряжений обмоток ВН и НН:

 

 

 

Рисунок 2 – Основные электрические величины в однофазном трансформаторе

Порядок выполнения работы:

1. Выполнить задание лабораторной работы.

2. Составить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Ход работы:

Электрическая схема (рисунок 3) содержит:

Т1 – трансформатор 220 В;

Т2 – трансформатор 36 В;

R1 – переменный резистор 100 Ом;

R2 – переменный резистор 220 Ом;

FU – предохранитель 2 А;

выключатель;

амперметр;

вольтметр;

выключатель короткого замыкания.

 

Рисунок 3 – Электрическая схема стенда

Задание.

Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания и стенд заземлен.

Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений, при этом QF1 замкнут, QF2 разомкнут (режим холостого хода трансформатора).

С помощью реостата R1 выставьте напряжение на выходе трансформатора Т1 (выводах первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора Т2) равным номинальному U1ном, которое регистрируется вольтметром V1.

Измерьте с помощью вольтметра  V2 напряжение U20  на выводах вторичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора.

Отключите стенд.

Вычислите искомый коэффициент трансформации однофазного трансформатора по формуле

 

k  = U1 / U20.

Контрольные вопросы:

1. В чем заключается принцип действия трансформаторов?

2. Как можно классифицировать трансформаторы?

3. Как определить номинальные токи и номинальное вторичное напряжение трансформатора?

4. Почему с увеличением тока нагрузки трансформатора увеличивается ток в его первичной обмотке?

5. Как работает трансформатор на постоянном токе?

Лабораторная работа №2


Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Как определяется коэффициент трансформации однофазного трансформатора

то для КПД трансформатора можно записать:

Максимальный КПД найдем, приравняв нулю производную , откуда получим, что .

Значит, КПД будет максимальным при равенстве мощностей в проводах обмоток и в стали.

Откуда

Обычно для трансформаторов значениеβсоставляет:. Это означает, что максимальный КПД трансформатора будет при нагрузке 70-50% номинальной.

Решить задачи:

Задача 6.1.

Что относится к активным элементам силового трансформатора?

Задача 6.2.

Как определяется коэффициент трансформации однофазного трансформатора?

Задача 6.3.

На изображенной схеме приемник П, потребляющий активную мощность при cosφн=0,86, подключен в электрической цепи через однофазный трансформатор номинальной мощностью Sном=47,8кВА. Определить коэффициент нагрузки трансформатора β.

Задача 6.4.

Для однофазного трансформатора номинальной мощностью Sном=59,5кВА, коэффициентом мощностиcosφн=0,82, паспортные потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора соответственно равны и . При каком коэффициенте нагрузки β трансформатор будет иметь максимальный КПД ? Каким при этом будет величина?

Задача 6.5.

что показывает ваттметр в цепи однофазного трансформатора:

а) в опыте холостого хода?

б) в опыте короткого замыкания?

Дать пояснения.

Задача 6.6.

Может ли напряжение на зажимах вторичной обмотки однофазного трансформатора превышать:

а) ЭДС в первичной обмотке?

б) ЭДС во вторичной обмотке?

Дать пояснения.

7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

7.1. Устройство, принцип действия в режиме генератора и в режиме двигателя

Рис.7.1

Машина постоянного тока состоит из вращающегося ротора (якоря) и неподвижного статора.

Статор состоит из:

1.  – станины;

2.  – главных полюсов;

3.  – дополнительных полюсов.

Станина статора (стальное литье или стальной листовой прокат), являясь основной машины, выполняет роль магнитопровода.

Главные полюсы служат для создания постоянного во времни и неподвижного в пространстве магнитного поля (в машинах большой мощности по обмоткам полюсов пропускаемый постоянный ток, называемый током возбуждения; в машинах малой мощности в качестве полюсов часто используются постоянные магниты).

Дополнительные полюсы служат для улучшений условий коммутации.

К статору относится и щеточная траверса, на пальцах которой установлены щеткодержатели со щетками, изготовленными из графита с медью.

Ротор, (якорь) состоит из:

4 – сердечника;

5 – обмотки;

6 – коллектора.

Сердечник имеет цилиндрическую форму и набирается из колец или сегментов электротехнической стали. На внешней поверхности сердечника выштампованы пазы, в которые укладываются секции из медного провода. Концы секции выводятся на коллектор и припаиваются к его пластинам, образуя замкнутую обмотку якоря.

Коллектор в сборе образует два изолированных друг друга полуцилиндра, которые крепятся на валу якоря.

В режиме генератора при вращении ротора (якоря) в поле постоянного магнита в витках его обмотки согласно закону электромагнитной индукции наводится ЭДС е1и е2 , и результирующая ЭДС е = е1 + е2. Если внешняя цепь замкнута, то по ней потечет ток. Коллекторные пластины при этом не только соединяют вращающиеся витки с внешней цепью, но и выполняют роль механического выпрямителя.

В режиме двигателя к щеткам подводится постоянное напряжения, под действием чего через щетки, коллекторные пластины и витки обмотки ротора (якоря) потечет ток i. Согласно закону Ампера взаимодействие тока ic магнитным полем В создаст силу, перпендикулярную В и i. Направление силы определятся правилом левой руки: на верхние проводники сила будет действовать в одну сторону, на нижние – в другую. Эта пара сил создаст момент, поворачивающий ротор (якорь) против часовой стрелки или по часовой. В этом случае коллектор помимо обеспечения контакта внешней цепи с витками обмотки ротора выполняет роль инвертера, т. е. преобразует постоянный ток во внешней цепи в переменный ток в витках якоря.

7.2. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения (по схеме включения обмотки главных полюсов)

Машины независимого возбуждения – это машины, в которых обмотка возбуждения питается постоянным током от постороннего источника постоянного тока или магнитный поток создается постоянным магнитом.

Машины параллельного возбуждения – это машины, в которых обмотка якоря и обмотка возбуждения включены параллельно.

Машины последовательного возбуждения – это машины, в которых обмотка якоря и обмотка возбуждения включены последовательно.

Машины смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения, намотанные на одни и те же полюсы, но одна из них включена параллельно обмотке якоря, а другая – последовательно с ней.

В зависимости от того, какую внешнюю характеристику мы хотим получить, применяется та или иная схема включения обмотки возбуждения.

Для закрепления материала предлагаются задачи:

Задача 7.1

Определить на рисунках каждый из представленных типов машин.

Задача 7.2

Какая из представленных характеристик соответствует двигателю:

1.  С независимым возбуждением;

2.  С параллельным возбуждением;

3.  С последовательным возбуждением.

8. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Асинхронные машины – переменного тока, у которых частота вращения магнитного поля отличается от частоты вращения ротора. Асинхронные машины в режиме генератора практически не применяются, а вот трёхфазные асинхронные двигатели имеют значительные преимущества перед двигателем других типов.

8.1. Устройство, принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя

Рис.8.1.

Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора (рис. 8.1).

Статор представляет собой сердечник 1, набранный из тонких листов электротехнической стали, в продольных пазах которого укладывается обмотка 2 статора. Обмотка может соединяться звездой (см. рис. 8.1) или треугольником.

Ротор состоит из стального вала 3, на которой напрессован сердечник 4

выполненный от отдельных листов электротехнической стали, в котором выштампованы пазы. Обмотка ротора бывает двух типов: короткозамкнутая или фазная. Экономичнее и технологичнее двигатели с короткозамкнутым ротором.

При включении двигателя в сеть трехфазного тока (подключаются обмотки статора, сдвинутые по фазе на 1200) в статоре образуется вращающееся магнитное поле с частотой n1, силовые линии которого пересекают стержни (в короткозамкнутом роторе) или катушки обмотки ротора (в двигателе с фазным ротором). Согласно закону электромагнитной индукции в обмотке ротора наводит ЭДС, под действием которой возникнет ток, создающий вращающийся момент Мдв, который определяем частоту вращения вала двигателя n2.

fiziku5.ru

Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о