Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Режим короткого замыкания.
|
|
Режимом короткого замыкания трансформатора называется режим, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко или на очень малое сопротивление. Короткое замыкание в условиях эксплуатации создаёт аварийное состояние, поскольку вторичный ток, а, следовательно, и первичный, увеличиваются в несколько десятков раз по сравнению с номинальными, что может вызвать разрушение трансформатора. Поэтому в цепях с трансформатором должна быть предусмотрена защита, которая при коротком замыкании автоматически отключает трансформатор.
В лабораторных условиях можно провести испытательные опыты по короткому замыканию трансформатора. Для этого опыта на первичную обмотку подаётся очень маленькое (близкое к нулю) напряжение, а зажимы вторичной обмотки трансформатора замыкаются накоротко. Таким образом, в режиме короткого замыкания на трансформатор подаётся очень маленькая мощность. Посредством вольтметра, амперметра и ваттметра измеряются напряжение U 1кор, ток I 1кор и мощность Р 1кор, потребляемая трансформатором. При очень малом напряжении U 1, и малом токе первичной обмотки в сердечнике возбуждаются малые магнитные потоки Φ к з (основной магнитный поток сцепления уже сравним с магнитным потоком рассеяния, которым пренебрегали в рассматриваемых ранее электромагнитных процессах). Малость магнитных потоков приводит к тому, что потери в стали сердечника становятся близки к нулю (Р ст» 0). Вместе с тем при опыте короткого замыкания величины сил токов, а значит и потери в проводниках обмоток такие же, как и при нагрузке. На этом основании можно считать, что при опыте короткого замыкания вся мощность Р 1кор затрачивается на джоулевы потери в проводниках обмоток трансформатора:
Р 1кор = I 12 r 1 + I 22· r 2.
Иногда трансформатор представляют в виде упрощённой эквивалентной схемы, для которой используется понятие активного сопротивления. Активное сопротивление трансформатора или сопротивление короткого замыкания R КЗ определяется в режиме короткого замыкания как:
 .
| 46.10 |
Опыт короткого замыкания служит также контрольным опытом для определения коэффициента трансформации. Так как в этом режиме суммарный магнитный поток в сердечнике очень мал, то в первом приближении намагничивающая сила в первичной цепи I 1· n 1 уравновешивается размагничивающим действием вторичного тока I 2· n 2:
I 1· n 1 @ I 2· n 2.
Следовательно:
 .
| 46.11 |
Порядок выполнения работы.
Рис. 46.2.
|
1. Изучить схему (Рис. 46.2), стационарно собранную на лабораторном столе.
2. Провести опыт холостого хода трансформатора.
Для этого:
a. Проверить положение ключей К1 и К2 во вторичной цепи. Они должны быть разомкнуты.
b. Установить напряжение U 1 = 120 В в первичной цепи с помощью ЛАТРа.
c. Снять показания всех приборов и записать их в первую строку Таблицы 46.1.
3. Выполнить измерения в рабочем режиме трансформатора.
Для этого:
a. Замкнуть ключ К1 во вторичной цепи.
b. Напряжение в первичной цепи U 1 = 120 В поддерживать постоянным в течение опыта.
c. Изменять ток I 2 вторичной цепи от 1 до 10 A через 1 A, изменяя сопротивление нагрузки с помощью реостатов R 1 и R 2.
d. Показания всех приборов свести в Таблицу 46.1.
4. Провести опыт короткого замыкания трансформатора.
Для этого:
a. Напряжение в первичной цепи установить равным 0 (U 1 = 0 В)
b. Толькопослетого, как убедитесь, что вольтметр первичной цепи показывает 0, можно замкнуть ключи К1 и К2 во вторичной цепи.
c. С помощью ЛАТРа постепенно увеличивая напряжение в первичной цепи последовательно установить значения тока I 2от 2 А до 10 А через 2 А. В Таблицу 46.2 занести показания амперметра и ваттметра (I 1 и P 1) в первичной цепи.
d.. В Таблицу 46.2 занести показания амперметра и ваттметра (I 1 и P 1) в первичной цепи.
Таблица 46.1.
| U 1, В | I 1, А | P 1, Вт | U 2, В | I 2, А | P 2, Вт |
| Режим холостого хода | |||||
| 120[1] | 15 
| 43 
| 105 
| ||
| Рабочий режим | |||||
| 1, 0 | |||||
| 2, 0 | |||||
| … | |||||
| … | |||||
Таблица 46.2. Режим короткого замыкания
| I 2, А | 2, 0 | 4, 0 | 6, 0 | 8, 0 | 10, 0 |
| P 1, Вт | |||||
| I 1, А |
Содержание отчёта
1. Таблицы наблюдений в режиме холостого хода, рабочем режиме и в режиме короткого замыкания.
2. Расчёт коэффициента трансформации К из данных Таблицы 46.1 по формуле (46.3).
3. Величину потерь мощности в стальном сердечнике трансформатора, определённую из Таблицы 46.1.
4. Расчет значений КПД трансформатора в зависимости от тока во вторичной обмотке h = 
= f (I 2). График зависимости h = f (I 2).
5. Вычисление значений cosj1 и cosj2 по формулам (46.7) и (46.9). Графики зависимости этих коэффициентов от мощности I 2.
6. Расчёт среднего значения активного сопротивления r из данных Таблицы 46.2 по формуле (46.10).
7. Расчёт среднего значения коэффициента трансформации К из данных Таблицы 46.2 по формуле (46.11). Сравнение полученного значения с коэффициентом, рассчитанным по формуле (46.3).
8. График зависимости потерь мощности в проводах обмоток от величины I 2 (P пр = f (I 2)) (по указанию преподавателя).
9. Из построенного графика (P пр = f (I 2)) найти то значение тока I 2, при котором P ст = P пр. Убедиться, что положение максимума КПД приходится на это значение тока.
Контрольные вопросы
1. Какой физический закон лежит в основе работы трансформатора?
2. Какие режимы работы трансформатора предлагается изучить в работе?
3. Что такое коэффициент мощности трансформатора?
4. В каком режиме можно определить коэффициент трансформации?
[1] Числа, записанные в этой строке таблицы, являются примером записи результатов.