Лабораторные работы по электротехнике

Математика
Примеры решения задач
Матрицы и определители
Действия над матрицами
Нахождение обратной матрицы
Прямая на плоскости
Аналитическая геометрия
Системы линейных алгебраических уравнений
Векторная алгебра
Начала анализа
Дифференциальное и интегральное исчисление
Кратные и криволинейные интегралы
Обыкновенные дифференциальные уравнения
Ряды
Теория поля
Элементы теории функций комплексного переменного
Найти координаты вектора
Кривые второго порядка

Исследование функций и построение графиков

Найти область определения функции
Основные элементарные функции
Функции трех переменных
Теория вероятности
Последовательность нанесения размеров
Изображение прямых, плоскостей и многогранников
Примеры построения многогранных поверхностей
Позиционные задачи на взаимопринадлежность
Пересечение прямой с координатными осями
Вращение прямой
Вращение плоскости
Проецирование прямой линии в точку

Решение метрических задач

Методичка по химии
Электронное строение атома
Химическая связь
Классы неорганических соединений
Элементы химической термодинамики и термохимии
Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева
Химическая кинетика и химическое равновесие
Электролитическая диссоциация
Растворы
Коллоидные растворы
Растворы неэлектролитов
Окислительно-восстановительные реакции
Электрохимические процессы в гетерогенных системах
Коррозия металлов
Электролиз
Задачи по сопромату
Проверить прочность стального стержня
Расчеты на растяжение и сжатие
Геометрические характеристики плоских сечений
Определить осевые моменты инерции прямоугольника
Осевые моменты инерции плоских составных сечений
Дополнительные задачи на сдвиг
Расчет напряжений и деформаций валов
Построить эпюры крутящих моментов
Эпюры главных напряжений при изгибе
Расчет балок на жесткость
Определение перемещений при помощи интеграла Мора
Сварная балка
Совместное действие изгиба и кручения
Расчет толстостенных труб
Практические расчеты стержней на устойчивость
Упругий удар
Неупругое деформирование
Предельная нагрузка для балок
Лабораторный практикум
Лабораторные работы
Опытная проверка теории косого изгиба

Испытание стальной трубы на изгиб с кручением

Строительная механика
Учет подвижной статической нагрузки
Расчет шпренгельных ферм
Интеграл Мора
Бесшарнирная арк
Неразрезная балка
 

Преобразование сопротивлений с помощью трансформатора

Когда трансформатор ненагружен (холостой ход), отношение первичного напряжения к вторичному приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток. Коэффициент трансформации

КТР = U1 / U2 = W1 / W2

При нагрузке имеет место ток I2 в нагрузочном резисторе RН, подключенном к выводам вторичной обмотки. Этот ток вызывает появление соответствующего тока в первичной обмотке

I1 = I2 / КТР

Через первичные напряжение и ток можно найти входное сопротивление трансформатора

R1 = U1 / I1.

Нагрузочное сопротивление можно определить как

R2 = RН = U2 / I2.

Взяв отношение сопротивлений, получаем

R1 / RН = (U1 / I1) / (U2 / I2) = КТР2

Или

R1 = RН × КТР2.

Это означает, что сопротивление нагрузки RН преобразуется к первичной стороне трансформатора. В реальном трансформаторе, если учесть сопротивление обмоток, получается R1 несколько больше, чем RНКТР2.

Экспериментальная часть

Задание

Определите величины сопротивлений R1 и R2, измеряя токи и напряжения на первичной и вторичной сторонах трансформатора при различных соотношениях чисел витков обмоток и значениях сопротивления нагрузки RН. Определите входное сопротивление как R2КТР2 и сравните его с R1.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите трансформатор на разъемном сердечнике с катушками, имеющими числа витков W1 = 300 и W2 = 100.


Подключите источник питания, как показано на рис. 7.3, и установите синусоидальное напряжение U1 = 6 В, f = 1 кГц (при RН = 10 Ом).

Рис. 7. 3.

Измерьте токи и напряжения при числах витков обмоток и сопротивлениях нагрузки согласно таблице 7.3.

Таблица 7.3

W1

W2

КТР

RН,

Ом

U1,

В

U2,

В

I1,

мА

I2,

мА

R1,

Ом

R2, Ом

К2ТРR2

300

100

3

10

300

300

1

100

300

900

0,33

1000

Вычислите сопротивления R1 и R2 по формуле R = U / I.

Затем вычислите входное сопротивление по формуле К2ТРR2 и сравните его со значениями, найденными как U1 / I1.

Определение параметров схемы замещения и построение векторной диаграммы трансформатора

При расчете электрических цепей с трансформаторами их чаще всего заменяют Т- или Г-образной схемой замещения, приведенной к первичной или вторичной стороне. Наиболее точной является Т-образная схема замещения. Она изображена на рис. 7.4.1. Все сопротивления схемы приведены к первичной стороне.

Рис. 7.4.1.

В этой схеме:

G0 – активная проводимость, учитывающая потери на вихревые токи и перемагничивание сердечника;

В0 – реактивная проводимость, обусловленная основным магнитным потоком;

R1 – активное сопротивление первичной обмотки и R’2 – вторичной обмотки, приведенное к первичной стороне (R’2 = К2ТРR2);

XS1 и X’S2 – реактивные сопротивления рассеяния обмоток (Х’S2 = К2ТРXS2);

Z’H – сопротивление нагрузки (Z’H = К2ТРZH).

Параметры схемы замещения трансформатора определяют по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

При опыте холостого хода к первичной обмотке подводят напряжение U1X= U1HОМ, измеряют P1X, I1X и U1X. (Вместо P1X можно измерить j1X – угол сдвига фаз между входными напряжением и током).

Опыт короткого замыкания проводят при пониженном напряжении U1K, при котором токи обмоток достигают номинальных значений I1K = I1НОМ, I2K » I2НОМ. Измеряют P1К (либо j1К), I1К,U1К, I2К.

Векторная диаграмма для схемы замещения строится исходя из уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа. В комплексной форме:

Можно предложить следующую последовательность при построении (рис. 7.4.2).

В произвольно выбранном направлении строим вектор напряжения на нагрузке U’2 = КТРUН и под углом jН к нему вектор тока нагрузки I’2 = IН / КТР (см. рис. 7.4.2). На рисунке принято jH>0. Из конца вектора U’2 строим векторы R’2I’2 (параллельно I’2) и X’S2I’2 (перпендикулярно I’2). Полученная сумма равна напряжению U0. Вектор магнитного потока Ф0 отстает от него на 90о.

Далее под углом j1Х к вектору U0 строим вектор I0 » I1Х и находим вектор тока I1 как сумму I’2 и I0.

Затем от конца вектора U0 откладываем падения напряжений R1I1 (параллельно I1) и XS1I1 (перпендикулярно I1) и находим U1 как сумму этих трех векторов.

Рис. 7.4.2.

В лабораторной работе используются трансформаторы с разъемным сердечником и сменными катушками. Номинальные параметры этих трансформаторов при частоте 50 Гц приведены в табл. 7.4.1.

Таблица 7.4.1

W

UH, B

IH, мА

R, Ом

SH, ВА

100

2,33

600

0,9

1,4

300

7

200

4,8

1,4

900

21

66,7

37

1,4

Экспериментальная часть

Задание

Проделайте опыты холостого хода и короткого замыкания, определите параметры Т-образной схемы замещения, сделайте измерения первичных и вторичных величин при заданной нагрузке и постройте векторную диаграмму.


Порядок выполнения работы

Соберите трансформатор с числом витков W1 = 300, W2 = 100, 300 или 900 по указанию преподавателя.

Соберите цепь по схеме (рис. 7.4.3), включив в нее вместо измерительных приборов соответствующие гнезда коннектора. Сопротивление RДОБ служит для ограничения тока в опыте короткого замыкания и в первом опыте нужно вставить вместо него перемычку.

Включите виртуальные приборы для измерения двух токов и двух напряжений, а также для измерения углов между U1 и I1, U2 и I2.

Сделайте измерения при холостом ходе (RH = ¥) и запишите результаты в табл. 7.4.2. Замените измерители разности фаз на ваттметры и запишите в таблицу активные мощности.


Рис.7.4.3.

Проделайте опыт короткого замыкания. Для этого вставьте добавочное сопротивление RДОБ = 22 Ом и перемычку между выходными зажимами. Подберите более точно RДОБ так, чтобы ток I1 был примерно (с точностью ±5%) равен номинальному току (200 мА) обмотки 300 витков. Для этого можно использовать параллельное или последовательное соединение сопротивлений, имеющихся в наборе. Запишите результаты измерений.

Замените RДОБ снова на перемычку и подберите сопротивление RН так, чтобы токи были близки к номинальным (с точностью ±20%). Сделайте измерения и запишите результаты в таблицу.

Таблица 7.4.2

U1,

B

U2,

B

I1,

мА

I2,

МА

j1,

град.

j2,

град.

P1,

Вт

P2,

Вт

Опыт х.х.

Опыт к.з.

Нагрузочный режим

Сделайте расчет параметров Т-образной схемы замещения трансформатора и запишите результаты в табл. 7.4.3.

Таблица 7.4.3

Из опыта х.х.

Из опыта к.з.

КТР = U1X / U2X = …

КТР = I2K / I1K = …

Y1X = I1X / U1X = … 1/Ом

Z1K = U1K / I1K = … Ом

G0 = Y1X cos j1X = … 1/Ом

RK = Z1K cos j1K = … Ом

B0 = Y1X sin j1X = … 1/Ом

XK = Z1K sin j1K = … Ом

Сделайте необходимые расчеты и постройте на рис. 7.4.4 векторную диаграмму в нагрузочном режиме. Сравните величину напряжения U1, полученную построением с измеренным значением.

R1 = R’2 = RK/2 = Ом;

XS1 = X’S2 = XK/2 = Ом;

I’2 = I2 / KTP = мА;

U’2 = U2 KTP = В;

R’2 I’2 = В;

X’S2 I’2 = В;

R1 I1 = В;

XS1 I1 = В.

Из диаграммы:

U1 = ……….. В.

Из табл. 7.4.2:

U1 = ………... В.

Рис.7.4.4

Трехфазные цепи синусоидального тока