6.6. Контрольные вопросы

1. Какие способы возбуждения применяют в ДПТ?

2. Какие основные части ДПТ изображаются на схемах? Покажите их.

3. Как осуществляют пуск ДПТ?

4. Как изменить направление вращения ДПТ?

5. Какую характеристику называют характеристикой холостого хода?

6. Какие характеристики называют рабочими характеристиками двигателя?

7. Как изменить ток якоря двигателя?

8. Как изменить тормозной (полезный) момент М₂?

9. Какой реостат служит для изменения тока возбуждения?

10. Как снимают характеристику холостого хода, рабочие характеристики?

Работа 7 испытание однофазного трансформатора

7.1. Общие указания

Цель работы — формирование знаний об устройстве, назначении и методах испытания трансформатора, приобретение опыта творческой и исследовательской деятельности при определении основных параметров, характеризующих его эксплуатационные качества.

В лабораторной работе проводят испытание однофазного понижающего трансформатора двумя методами: методом непосредственной нагрузки и косвенным методом.

Перед сборкой электрических цепей для исследования трансформатора необходимо ознакомиться с его основными техническими данными, указанными в паспорте, чтобы правильно выбрать измерительные приборы и установить их пределы измерения. Если из паспортных данных известны номинальная мощность S_ном и номинальные напряжения U_1ном и U_2ном, то токи I_1ном и I_2ном в первичной и вторичной обмотках трансформатора определяют из соотношений

I_1ном ≈ S_ном / U_1ном; I_2ном ≈ S_ном / U_2ном.

Выбранные пределы измерений амперметров должны быть выше I_1ном и I_2ном, пределы измерений вольтметров выше U_1ном и U_2ном соответственно для первичных и вторичных цепей схемы включения трансформатора, приведенной на рис.7.1.

7.2. Испытание трансформатора методом непосредственной нагрузки

Метод позволяет опытным путем снять внешнюю характеристику трансформатора.

Внешняя характеристика — это зависимость U₂ = f(I₂), где U₂ —напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора; I₂ — ток нагрузки при частоте сети f = 50 Гц и коэффициенте мощности cos ₂ — const.

Внешняя характеристика также может быть выражена зависимостью напряжения U₂ от коэффициента нагрузки  при тех же условиях, где

В этом же опыте определяют КПД трансформатора и изменение напряжения U₂.

Электрическая схема для проведения испытаний трансформатора приведена на рис. 7.1. Питание лабораторной установки производится от сети переменного тока напряжением 220 В, а для изменения напряжения, подводимого к первичной обмотке трансформатора, используют универсальный источник питания ИП (блок 60-105).

Блок 60-105 автоматически отключается в случае перегрузки по току. На источнике питания имеется кнопка «Аварийное отключение» для экстренного отключения питания в случае непредвиденных обстоятельств.

Рис. 7.1. Принципиальная электрическая схема для проведения опытов холостого хода и непосредственной нагрузки трансформатора

Однофазный трансформатор номинальной мощностью S_ном = 100 В·А размещен в блоке 61-106. Предусмотрена возможность использования другого трансформатора мощностью S_ном = 1000 В·А.

Измерение токов и напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора производят с использованием измерительных блоков 68-117 с многопредельными амперметром и вольтметром в каждом из них. Из имеющихся пределов измерений приборов: амперметра — 1 А, 5 А, 10 А, вольтметра — 50 В, 250 В, 500 В следует выбрать необходимые значения для первичной и вторичной цепей трансформатора.

Измерение токов и напряжений можно также осуществлять виртуальной измерительной системой 68-500 с использованием программного обеспечения 65-500-USВ. Можно воспользоваться и универсальным измерительным блоком 68-100 для измерения токов, напряжений, активной и реактивной мощностей.

Измерение мощности Р₁ электрической энергии, потребляемой трансформатором из сети, производят измерительным блоком 68-200. Следует иметь в виду, что пределы измерений тока в первичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода и в режиме номинальной нагрузки различаются примерно на порядок. Поэтому при проведении измерений необходимо внимательно следить за пределом тока I_w на переключателе блока 68-200 измерения мощности.

Ток I_w переключателя ваттметра в режиме номинальной нагрузки трансформатора выбирают таким, чтобы он был близок к I_1ном, а в режиме холостого хода I_хх = I₀ ≈ I_w ≈ 0,1I_1ном.

Учитывая, что ток I_w = I₁, цены делений с_А, с_W амперметра и ваттметра можно определить по формулам:

где I_А — ток переключателя амперметра в измерительном блоке 68-117; I_w и U_w — ток и напряжение переключателей выбора пределов в измерительном блоке 68-200; N_A и N_w — число делений амперметра и ваттметра, соответственно.

Цена деления вольтметра блока 68-117 вычисляется по формуле:

где U — предел измерения напряжения вольтметра блока 68-117;

N_v — число делений вольтметра.

Испытание трансформатора проводят при активной нагрузке, т.е. при cos ₂ = 1. Для трансформатора с S_ном = 100 В·А нагрузкой является резистивный блок 67-142, а с S_ном = 1000 В·А — используют нагрузочный реостат с допустимым током 5…7 А.

Опыт непосредственной нагрузки проводят в следующей последовательности.

1. Устанавливают токи I₁ и I_w переключателей на блоках 68-117 и 68-200, значения которых должны быть приблизительно равны номинальному току I_1ном первичной обмотки исследуемого трансформатора.

2. Выключателем S1 включают источник питания — блок 60-105. С помощью регулятора напряжения блока 60-105 устанавливают напряжение U₁ = U_1ном и в течение всего опыта поддерживают его неизменным.

3. Изменяют ток нагрузки I₂ от холостого хода (I₂ = 0) до номинального так, чтобы I₂ принимал значения, близкие к (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0) I_2ном.,

4. Измеряют напряжение U₂ на зажимах вторичной обмотки трансформатора, токи I₁ и I₂ в первичной и вторичной обмотках и активную мощность Р₁ электрической энергии, потребляемой трансформатором из сети. Результаты измерений заносят в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Характеристики трансформатора при U_1ном = 220 В; cos ₂ = 1; f = 50 Гц

Опытные данные					Результаты вычислений					Примечания
I1, А	P1, Вт		U2, В	I2		cos 1		P2, Вт	
										сv =…В/дел; сA =…A/дел; сw =…Вт/дел.

5. Для каждого из измеренных токов I₂ вычисляют значения следующих величин:

β — коэффициент нагрузки; cos ₁ — коэффициент мощности; Р₂ — мощность нагрузки; η— КПД трансформатора,

где

6. По данным измерений и вычислений строят внешнюю характеристику U₂ = f() трансформатора и зависимость  = f(), как показано на рис. 7.2. Подобные характеристики могут быть построены и в абсолютных единицах в зависимости от тока I₂. По зависимости  = f() определяют коэффициент нагрузки , при котором КПД трансформатора имеет максимальное значение.

Рис. 7.2. Характеристики трансформатора

7. Определяют коэффициент трансформации n, который примерно равен:

где U_1ном — номинальное напряжение первичной обмотки,U₂₀ — вторичное напряжение при холостом ходе трансформатора, т.е. при I₂ = 0.

8. Вычисляют относительное значение изменения напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора в процентах:

где напряжение на зажимах вторичной обмотки при номинальной нагрузке, т.е. при .