Порядок выполнения эксперимента
Соберите трансформатор на разъемном сердечнике с катушками, имеющими числа витков W1 = 300 иW2 = 100.
П
одключите
источник питания, как показано на рис.
7.3, и установите синусоидальное
напряжениеU1
= 6 В,f = 1 кГц
(приRН =
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 R1иR2 по формулеR = U / I.
Затем вычислите входное сопротивление по формуле К2ТРR2и сравните его со значениями, найденными какU1 / I1.
7.4. Определение параметров схемы замещения и построение векторной диаграммы трансформатора
7.4.1. Общие сведения
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 иR’2– вторичной обмотки, приведенное к первичной стороне (R’2 = К2ТРR2);
XS1иX’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, измеряютP1X,I1XиU1X. (ВместоP1X можно измерить1X– угол сдвига фаз между входными напряжением и током).
Опыт короткого замыкания проводят при пониженном напряжении U1K, при котором токи обмоток достигают номинальных значенийI1K = I1НОМ,I2K I2НОМ. ИзмеряютP1К(либо1К),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 = КТРUНи под угломНк нему вектор тока нагрузкиI’2=IН /КТР(см. рис. 7.4.2). На рисунке принятоH>0. Из конца вектораU’2строим векторыR’2I’2 (параллельноI’2) иX’S2I’2(перпендикулярноI’2). Полученная сумма равна напряжениюU0. Вектор магнитного потокаФ0отстает от него на 90о.
Далее под углом 1Хк векторуU0строим векторI0 I1Хи находим вектор токаI1 как суммуI’2иI0.
Затем от конца вектора U0 откладываем падения напряженийR1I1 (параллельноI1) иXS1I1(перпендикулярноI1) и находимU1как 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 |