Обработка результатов эксперимента

4.2.1. Вычислить активное сопротивление катушки индуктивности:

r _к = .

4.2.2. Вычислить полное сопротивление катушки индуктивности:

Z_K = .

4.2.3. Вычислить индуктивное сопротивление катушки индуктивности:

X_K = .

4.2.4. Вычислить индуктивность катушки индуктивности:

L =          при ώ =2π f, f = 50 Гц.

4.2.5. Вычислить реактивную проводимость ветвискатушкой индуктивности:

b_L= .

4.2.6. Вычислить величину емкости, при которой наступает резонанс:

C = ,      b_C = b_L.

4.2.7. Вычислить полную мощность, потребляемую из сети: S = UI.

4.2.8. Вычислить коэффициент мощности:

cos φ= .

4.2.9. Вычислить активную и реактивную составляющую тока катушки индуктивности:

I_La = I_Lcosφ_K,              I_Lp = I_Lsinnφ_K,

где:                          cos φ _K = cosφ_K при С₁ = 0.

4.2.10. Построить на одном графике зависимости:

I=f(C₁);         I_L=f(C₁);  I_C=f(C₁); cosφ= f(C₁).

4.2.11. По графику зависимости I = f (C ₁) определить величину емкости, при которой наступает резонанс токов, и сравнить эту величину с расчетной величиной С в пункте 4.2.6.

4.2.12. Построить векторную диаграмму токов для трех режимов: до резонанса, при резонансе, после резонанса токов, согласно уравнению:

4.2.13. Сделать выводы по результатам лабораторной работы.

 

Результаты эксперимента                   Таблица 7.1

Измерено

Вычислено

С1

U

I

IL

IC

P

r к

ZK

XK

L

C1

bL

S

cosφ

мкФ

В

А

А

А

Вт

Ом

Ом

Ом

Гн

мкФ

C м

ВА

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В какой цепи возможен резонанс токов.

2. Укажите условие резонанса.

3. Чем определяется величина тока в неразветвленной част цепи.

4. Какая мощность потребляется из сети при резонансе токов.

5. Чему равен коэффициент мощности при резонансе токов. '

6. Что происходит между магнитным полем катушки и электрическим конденсатором при резонансе токов.

7. Чему будет равен ток при резонансе неразветвленной цепи, если активные проводимости будут равны нулю.

 

VIII. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8. Исследование однофазного трансформатора

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследования рабочих режимов, режима холостого хода, внешней характеристики однофазного трансформатора

Освоение методик расчета параметров и построения характеристик однофазного трансформатора.

Укрепление навыков пользования электроизмерительными приборами и сборки электрических схем.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1. Общие положения и определения

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения той же частоты.

На рис. 74 показана принципиальная схема трансформатора.

Рисунок 74. Принципиальная схема трансформатора

На замкнутом ферромагнитном сердечнике расположены две обмотки с числами витков  и . Первичная обмотка подключена к источнику питания с синусоидальным напряжением , а вторичная – замкнута на нагрузочное сопротивление . Все величины, относящиеся к этим обмоткам (токи, ЭДС, и т. д) называются соответственно первичными и вторичными.

Первичный ток  создаёт магнитный поток , основная часть которого  замыкается по сердечнику трансформатора и индуктирует в его обмотках электродвижущие силы  и . Другая, значительно меньшая часть магнитного потока  сцеплена с первичной обмоткой и замыкается преимущественно по воздуху.

При замкнутой вторичной цепи трансформатора ток  во второй обмотке создаёт собственный магнитный поток , основная часть которого  замыкается по сердечнику, а меньшая часть  - в основном по воздуху.

Результирующий магнитный поток  при выбранных положительных направлениях токов определяется векторной суммой потоков  и .

ЭДС в обмотках трансформатора  и  определяется результирующим магнитным потоком:

,

,

где:                    - амплитуда результирующего магнитного потока,

 - частота питающего напряжения.

Уравнение электрического равновесия первичной и вторичной цепей трансформатора имеет вид:

,        (8.1)

,           (8.2)

где:         и  – активное сопротивление первичной и вторичной обмоток,

 и  – индуктивное сопротивление рассеяния первичной и вторичной обмоток.

По правилу Ленца магнитный поток , созданный током  направлен навстречу потоку . Однако результирующий магнитный поток практически не зависит от величины потока  (тока ). Действительно, падение напряжения в первичной обмотке () мало по сравнению с напряжением  и с достаточной точностью можно считать . Это равенство означает, что при постоянстве напряжения  результирующий поток  практически не зависит от режима работы трансформатора (тока ).

Размагничивающее действие тока (потока ) компенсируется в трансформаторе соответствующими изменениями первичного тока .

При увеличении нагрузки (тока ) результирующий магнитный поток и ЭДС  уменьшается, что в соответствии с уравнением (8.1) приводит к росту тока  и увеличению магнитного потока  до величины, что результирующий магнитный поток  и ЭДС  восстанавливаются практически до прежнего значения.

Трансформатор характеризуется номинальными данными:

· первичными и вторичными напряжениями и токами , , , ;

· мощностью ;

· частотой ƒ;

· относительным напряжением короткого замыкания ;

· мощностью потерь холостого хода ;

· мощностью потерь короткого замыкания  при номинальных токах в обмотках.