Дослідженя характеристик мережевих та імпульсних трансформаторів засобів вимірювань

 

Мета заняття: вивчення властивостей, принципів дії та способів зняття електричних характеристик сигнальних та живильних трансформаторів засобів вимірювань

 

Завдання:

1) вивчити властивості і принципи дії сигнальних (імпульсних) та мережевих трансформаторів,

2) освоїти методики розрахунку їх основних параметрів,

3) вивчити способи зняття електричних характеристик трансформаторів.

 

Тривалість роботи: 2 год.

 

Основні теоретичні положення

 

Трансформатори – це пристрої, що служать для зміни величини змінної напруги, форми імпульсів, гальванічних розв’язок та узгодження опорів в електричних колах засобів вимірювань.

Трансформатор складається з магнітопроводу, на якому розміщені котушки з відповідними обмотками. Обмотка, на яку подається напруга від джерела називається первинною, інші обмотки називаються вторинними.

За призначенням трансформатори поділяються на: силові (трансформатори живлення), сигнальні (низькочастотні та радіочастотні), імпульсні, вимірювальні. Незважаючи на призначення трансформаторів, основні фізичні процеси, що відбуваються в них, однакові.

При створенні силових мережевих трансформаторів для блоків живлення стаціонарних засобів вимірювань найважливішою вимогою до них є відтворення без спотворень гармонійних сигналів з максимально можливим коефіцієнтом корисної дії.

Сигнальні трансформатори проектуються для роботи у широкому діапазоні частот і основною вимогою до них є передача без спотворень імпульсів прямокутної форми.

Основними параметрами трансформаторів є:

- номінальна потужність Р,

- коефіцієнт трансформації К_Т,

- коефіцієнт корисної дії трансформатора h.

Номінальна потужність – це сума потужностей усіх вторинних обмоток трансформатора. Потужність кожної з вторинних обмоток визначається як добуток номінального струму обмотки та номінальної напруги на ній при роботі на номінальне навантаження.

Коефіцієнт трансформації – це відношення кількості витків вторинної обмотки w₂ до кількості витків первинної w₁.

(2.1)

Якщо коефіцієнт трансформації К_Т < 1, трансформатор називають понижувальним, коли ж К_Т > 1, то – підвищувальним.

Коефіцієнт корисної дії трансформатора характеризує втрати енергії електричного кола при проходженні її через трансформатор. У найкращих трансформаторів h ≈ 95%.

Для дослідження електричних характеристик трансформаторів використовується схема на рис. 2.1.

Опис лабораторної установки

 

Досліджування роботи трансформаторів проводиться на лабораторному столі, де встановлюють наступні прилади:

1) набір трансформаторів (мережевий, сигнальний, імпульсний),

2) набір монтажних провідників,

Рисунок 2.1 – Схема для вимірювання електричних характеристик трансформаторів засобів вимірювань

 

3) генератор імпульсів синусоїдальної форми,

4) генератор імпульсів прямокутної форми

5) осцилограф,

6) мультиметр,

7) амперметр.

 

2.3 Порядок виконання роботи

 

2.3.1 Ознайомитись з лабораторною установкою.

2.3.2 Ознайомитись з необхідними для виконання роботи засобами вимірювань (додаток А).

2.3.3 Скласти схему дослідження мережевих трансформаторів T (рис. 2.1).

2.3.4 Виставити напругу U1 на виході генератора G1 імпульсів синусоїдальної форми згідно завдання.

2.3.5 Заміряти мультиметром та амперметром напругу та струм на первинній обмотці трансформатора. Дослід повторити для кількох значень частот f.

2.3.7 Заміряти мультиметром та амперметром напругу та струм на вторинній обмотці трансформатора, а по осцилографу зняти зміну форми сигналу. Дослід повторити для кількох значень частот.

2.3.8 З виміряних даних розрахувати основні характеристики трансформаторів.

2.3.9. Аналогічні вимірювання на тих самих частотах провести з генератором імпульсів прямокутної форми для імпульсного і сигнального трансформаторів.

 

Оформлення та захист звіту

 

Звіт з лабораторної роботи оформляється на окремих аркушах, або в зошиті з лабораторних робіт. Титульна сторінка звіту, підписується згідно вимог вищої школи, де вказується, назва вузу, кафедри та назва і номер лабораторної роботи. Нижче вказується прізвище і група студента та поточний навчальний рік.

У звіті повинні бути вказані мета роботи та завдання для її виконання, видане кожному студенту індивідуально. Нижче необхідно навести структурну схему лабораторної установки або стенду. Далі наводяться необхідні розрахункові вирази і отримані результати обрахунків. Потім, у вигляді графіків і таблиць наводяться покази контрольно-вимірювальних приладів, використаних у роботі.

В кінці звіту наводиться висновок, де коротко вказуються результати виконання роботи.

Повністю оформлений і підписаний студентом звіт подається викладачеві до захисту в кінці заняття.

Виконання лабораторної роботи здійснюється в кілька етапів. На першому занятті студент отримує від викладача завдання, вивчає теоретичні відомості з методичних вказівок та інших джерел і вивчає принципи дії трансформаторів. На початку наступного заняття студент здає допуск до виконання роботи. Потім він отримує лабораторний стенд з необхідною схемою і з’єднує її з контрольно – вимірювальними приладами згідно складеної структурної схеми досліджень. Після цього проводиться дослідження схеми, зняття усіх необхідних даних та оформлення звіту. За виконання роботи студент отримує певну кількість балів, передбачених робочою програмою дисципліни. У кінці заняття повністю оформлений звіт подається викладачеві для перевірки і захисту.

 

2.5 Контрольні запитання

 

Який принцип дії мережевих силових трансформаторів?

 

Лабораторна робота № 3