nikim05

26.08.2021 15:31 •  Физика

    ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
«Расчет параметров однофазного двухобмоточного трансформатора»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить коэффициент трансформации, ЭДС, токи в обмотках, параметры холостого хода и короткого замыкания однофазного двухобмоточного трансформатора

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

В процессе работы однофазного двухобмоточного трансформатора в его магнитопроводе наводится переменный магнитный поток (рис. 1.1). Основная часть этого потока Фmах (максимальное значение), сцепляясь с обмотками трансформатора, индуцирует в них переменные ЭДС, действующие значения которых равны:
первичная ЭДС
E1 = 4,44Фmахf1ω1; (формула 1.1)
вторичная ЭДС
E2 = 4,44Фmахf1ω2; (формула 1.2)
где f1 — частота переменного тока, Гц; w1 и w2— число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
Максимальное значение основного магнитного потока, Вб,
Фmax = Вmax QCT кc; (формула 1.3)

где Bmax — максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода, Тл; QCT — площадь поперечного сечения стержня трансформатора, м2; кс — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, который учитывает толщину изоляционных прослоек между пластинами электротехнической стали, при толщине пластин 0,5 мм обычно принимают кс = 0,95.


Рис. 1.1. Однофазный двухобмоточный трансформатор

Различие в значениях ЭДС Е1 и Е2 вызвано неодинаковым числом витков в первичной w1 и во вторичной w2 обмотках трансформатора.
Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения, равное отношению чисел витков этих обмоток, называют коэффициентом трансформации:
к = Е1/Е2 = w1/ w2; (формула 1.4)

Трансформаторы характеризуются следующими параметрами:

полная мощность первичной обмотки, В•А,

S1=U1I1; (формула 1.5)
где U1 –первичное напряжение, I1 – первичный ток;

полная мощность вторичной обмотки, В•А,

S2=U2I2 ; (формула 1.6)
где U1 –первичное напряжение, I1 – первичный ток;

Так как потери в трансформаторе невелики, то за номинальную полную мощность трансформатора принимают:
(формула 1.7)


Трансформатор, у которого параметры вторичной цепи приведены к числу витков первичной обмотки w1 называют приведенным трансформатором. Такому трансформатору соответствует электрическая схема замещения (рис. 1.2) и основные уравнения:
(формула 1.8)

Индуктивные сопротивления первичной х1 и вторичной х2 обмоток обусловлены потоками рассеяния Фσ1 и Фσ2 (см. рис. 1.1).


В режиме холостого хода ток в первичной обмотке I10 обычно составляет небольшую величину относительно номинального значения этого тока и поэтому падениями напряжения в первичной обмотке можно пренебречь ввиду их незначительности и принять
(формула 1.9)


ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Зарисовать схему работы однофазного двухобмоточного трансформатора (рис 1.1.).

Решить задачу №1. Однофазный двухобмоточный трансформатор имеет номинальные напряжения: первичное 6,3 кВ, вторичное 0,4 кВ; максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода 1,5 Тл; площадь поперечного сечения этого стержня 200 см2; коэффициент заполнения стержня сталью кс = 0,95. Определить число витков в обмотках трансформатора и коэффициент трансформации, если частота переменного тока в сети f = 50 Гц. Решение задачи выполнить поэтапно:

Найти максимальное значение основного магнитного потока Фmax, используя формулу 1.3;

Вычислить число витков во вторичной обмотке w2, используя формулу 1.2 и равенство U2≈E2;

Определить коэффициент трансформации по формуле 1.4.

Решить задачу №2, согласно варианту. Однофазный трансформатор включен в сеть с частотой тока 50 Гц. Номинальное вторичное напряжение U2ном, а коэффициент трансформации к (табл. 1.1). Определить число витков в обмотках w1 и w2, если в стержне магнитопровода трансформатора сечением QCТ максимальное значение магнитной индукции Вmax. Коэффициент заполнения стержня сталью кс = 0,95.

Таблица 1.1. Варианты исходных значений задачи №2


Решение задачи выполнить поэтапно:

Найти максимальное значение основного магнитного потока Фmax;

Вычислить число витков во вторичной обмотке w2 трансформатора;

Определить количество витков w1 в первичной обмотке трансформатора.

Решить задачу №3. Однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью Sном и номинальным током во вторичной цепи I2ном при номинальном вторичном напряжении U2ном, имеет коэффициент трансформации к; при числе витков в обмотках w1 и w2. Максимальное значение магнитной индукции в стержне Вmах, а площадь поперечного сечения этого стержня QCT; ЭДС одного витка ЕВТК, частота переменного тока в сети f = 50 Гц. Значения перечисленных параметров приведены в табл. 1.3. Требуется определить не указанные в этой таблице значения параметров для каждого варианта.

Таблица 1.3. Варианты исходных значений задачи №4

​