Работа трансформатора под нагрузкой

При работе трансформатора под нагрузкой снимают внешние характеристики ¦ ¦ при В трехобмоточном трансформаторе под нагрузкой может оказаться любая из двух вторичных обмоток или могут быть включены под нагрузку обе вторичные обмотки.

Для проведения опыта собираются поочередно схемы рис.10 (а, б, в).

Для каждой схемы при проведении опыта изменяют нагрузку на вторичной (или на вторичных) обмотках от 0 до 1,5 . При этом необходимо записать значения для точек, соответствующих номинальному значению токов нагрузки. Для этих токов затем определяют значение КПД по формуле

Данные заносят в табл.12.

Таблица 12

Схема	Измеряют	Вычисляют
а	В	А	Вт	Вт	%
б	В	А	Вт	Вт	%
в	В	А	В	А	Вт	Вт	%

 

Здесь подведенная мощность трансформатора; отдаваемая мощность трансформатора.

В схемах:

а)

б)

в)

Характеристики а) ¦ и в) ¦ строятся в одной системе координат. Аналогично, в одной системе координат, строятся характеристики б) ¦ и в) ¦

Изменение вторичного напряжения при переходе трансформатора от режима х.х. к режиму номинальной нагрузки выражают в процентах от номинального напряжения, за которое в трансформаторе принимают напряжение холостого хода:

где вторичные напряжения, соответствующие номинальным токам во вторичных обмотках трансформатора.

Для режима работы, при котором нагружены обе вторичные обмотки, значение КПД трансформатора рассчитывают косвенным методом по формуле

.

Полученные значения сравнивают с КПД трансформатора при непосредственной нагрузке.

Содержание отчета

В отчете привести:

1. Паспортные данные трансформатора и электроизмерительных приборов.

2. Схемы, по которым проводились опыты и таблицы измеренных и вычисленных величин.

3. Значения КПД трансформатора, определенные экспериментально и косвенными методами.

4. Рассчитанные значения процентного изменения напряжения.

5. Внешние характеристики трансформатора при различных соединениях вторичных обмоток, построенные на одном графике.

Вопросы для самоконтроля

1. Принцип действия трансформатора.

2. Почему при изменении нагрузки трансформатора изменяется ток в первичной обмотке?

3. Каковы достоинства и недостатки трехобмоточного трансформатора?

4. Почему в ТММ изменение напряжения под нагрузкой больше, чем у трансформатора большой мощности?

5. Преимущества и недостатки различных способов расположения обмоток на стержне магнитопровода.

 

Лабораторная работа №4

Исследование трехфазного асинхронного двигателя

С короткозамкнутым ротором

(Г.А. Попов)

Цель работы – ознакомление с практическими способами маркировки выводов обмоток статора асинхронного двигателя, с одним из способов пуска такого двигателя: путем переключения обмоток статора со «звезды» на «треугольник», и исследование рабочих характеристик асинхронного двигателя при подключении его на номинальное и пониженное напряжение.

Программа работы

1. Определить начала и концов фаз обмоток статора двигателя.

2. Осуществить пуска двигателя (без подключения измерительных приборов).

3. Включив амперметр в линейный провод, зарегистрировать величины пусковых токов при пуске электродвигателя переключением фазных обмоток со «звезды» на «треугольник», и при прямом пуске, когда обмотки соединены по схеме «треугольник».

4. Снять рабочие характеристики двигателя при номинальном и пониженном в раз напряжении на фазах обмотки статора. Произвести сравнение этих характеристик и установить влияние на них понижения напряжения.

Выполнение работы

Маркировка выводов обмоток статора

Определение одноименных выводов фаз обмоток статора и изучение пуска производятся на асинхронном трехфазном микродвигателе с короткозамкнутым ротором.

Работа начинается с определения принадлежности выводных концов к одной фазе. Для этого необходимо найти цепь каждой фазы при помощи вольтметра, включенного последовательно с предполагаемыми выводами фазы (рис.10). Отклонение вольтметра до величины напряжения сети указывает на то, что выводы определены правильно. После этого приступают к определению одноименных выводов (начал и концов) фазовых обмоток статора. Правильная маркировка одноименных выводов является необходимым условием для получения кругового вращающегося магнитного поля, необходимого для нормальной работы двигателя. Начала фаз обозначаются: а соответствующие им концы: ; у современных асинхронных машин начала фаз маркируются по-другому: начала фаз , а соответствующие им концы .

Для определения одноименных выводов фазных обмоток статора необходимо одну из фаз (например, ) включить в сеть переменного тока, а к двум другим последовательно соединенным (рис.11) фазам включить вольтметр. При соединении этих фаз разноименными выводами (например, по схеме ), вольтметр подключенный к выводам и , покажет некоторое напряжение (ив условиях лаборатории оно незначительно – до 10 В). Если вместе соединены одинаковые выводы (например, по схеме ), то напряжение между точками и будет равно нулю.

Промаркировав две соединенные последовательно фазы, разъединяют их. Затем включают на сеть одну из уже маркированных фаз (например, ), а другую маркированную фазу ( ) соединяют последовательно с первой фазой ( ). Внешние выводы этих соединенных последовательно обмоток подключают к вольтметру. По показаниям вольтметра, с учетом уже принятой маркировки, определяют начало и конец первой фазы ( ).

Пуск двигателя переключением обмоток статора

со звезды в треугольник

Для пуска двигателя переключением собирается схема по рис.12 без амперметра. Подключив двигатель к сети, необходимо убедиться, что он вращается нормально. Затем подключается амперметр для измерения линейного пускового тока (см. рис.12).

Как известно из теории, линейный пусковой ток при включении обмоток статора на «звезду» в три раза меньше, чем при прямом включении на «треугольник». Однако из-за инерционности подвижной системы прибора, при измерениях, соотношение между токами будет несколько отличаться от действительного.

Реверсирование асинхронного двигателя производится переключением линейных проводов любых двух фаз. Следует проверить это на опыте.

Снятие рабочих характеристик

Рабочими характеристиками называются зависимости потребляемой мощности, тока статора, частоты вращения, скольжения, момента вращения, КПД и от полезной мощности при постоянных значениях напряжения на зажимах статора и частоты:

при и .

Для снятия рабочих характеристик собирают схему рис.13. Испытательный стенд имеет двигатель с маркированными выводами фаз обмотки статора, электромагнитный тормоз для осуществления нагрузки, измеритель частоты вращения, комплект измерительных приборов.

 

 

Схемой испытания двигателя предусмотрено непосредственное измерение частоты вращения. Измерение осуществляется следующим образом. На валу двигателя установлен механический прерыватель (рис.13), который контактом МП прерывает электрическую цепь питания обмотки счетчика оборотов при каждом обороте вала двигателя.

Частота вращения ротора двигателя определяется по формуле, об/мин,

где число импульсов, которое показывает счетчик;

время, в течение которого производится отсчет по электросекундомеру (берется при однократном нажатии кнопки секундомера ориентировочно 10с и фиксируется с точностью до сотых долей секунды);

учитывает ошибку, возможную в начале отсчета.

Рабочие характеристики снимают при номинальном (обмотки статора соединены в треугольник) и пониженном (обмотки статора соединены в звезду) напряжениях на фазах обмотки статора двигателя, нагружая его электромагнитным тормозом от режима холостого хода до значений линейных токов, превышающих номинальные на 20- 30%. Данные опыта заносят в табл.13.

Таблица 13

Наблюдения	Вычисления
								¦2
В	А	Вт	Н×м	имп	с	об/мин.	%	Гц	-	Вт	%

 

Содержание отчета

1. Паспортные данные двигателя и измерительных приборов.

2. Схемы для маркировки выводов обмоток статора и схемы пуска двигателей.

3. Для двигателей малой мощности ориентировочные величины пусковых токов и их отношение .

4. Рабочие характеристики двигателя при номинальном и пониженном напряжении на фазах обмотки статора; характеристики строятся на одном графике, при этом следует учесть, что

; ;

; ;

,

где - синхронная частота вращения магнитного поля статора

(¦₁=50 Гц);

 

число пар полюсов двигателя;

момент на валу, Нм;

полезная мощность двигателя, Вт;

потребляемая двигателем мощность, Вт (берется по ваттметру).

Рекомендуется построить на одном графике и на другом - .

5. Сопоставление характеристик двигателя при соединении обмоток статора звездой и треугольник с объяснением причин различий между характеристиками.

Вопросы для самоконтроля

1. Принцип действия асинхронного двигателя.

2. Различия в конструкции роторов у асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.

3. Условия образования вращающегося магнитного поля.

4. Почему при изменении нагрузки асинхронного двигателя изменяется ток в обмотке статора.

5. Способы пуска асинхронных двигателей.

6. Схема замещения асинхронного двигателя, параметры, входящие в схему замещения, и определение их опытным путем.

7. Опыты холостого хода и короткого замыкания, условия их проведения и их назначение.

8. Круговая диаграмма асинхронного двигателя. Её построение по данным опыта холостого хода и короткого замыкания. Получение рабочих характеристик опытным путем и по круговой диаграмме.

Лабораторная работа №5