Исследование однофазного трансформатора

Главная » Каталог статей » Статьи на русском » Автоматика » Исследование однофазного трансформатора

1. Цель работы

Исследование однофазного трансформатора, нагруженного актив­ным сопротивлением.

2. Указания к выполнению работы

К выполнению лабораторной работы следует приступить после изучения разделов 2.2-2.7. В качестве дополнительной литературы ре­комендуется воспользоваться [4, 5, 13].

3. Содержание работы

3.1. Определение параметров схемы замещения при помощи опы­тов холостого хода и короткого замыкания.

3.2. Снятие нагрузочной и рабочих характеристик трансформатора.

4. Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 6.1.1. Модель содержит:

Ø источник переменного напряжения Е1 из библиотеки Power System Blockset/Electrical Sources;

Ø измерители напряжения V1, V2 и измерители тока I1, I2 в первич­ной и вторичной цепях трансформатора из библиотеки Power System Blockset/Measurement;

Ø исследуемый трансформатор (Linear Transformer) и нагрузку (R Load) из библиотеки Power System Blockset/Elements;

Ø измерители активной и реактивной мощности в первичной и вторичной цепях трансформатора (Р1, Q1, P2, Q2) из библиотеки Power System Blockset/Extras/Measurement;

Ø блок пользователя (Powergui), который измеряет значения Vb, V2, I1,I2;

Ø блоки Display I, Display2 для количественного представления из­меренных мощностей и блок , Scope для наблюдения формы кри­вых тока и напряжения во вторичной цепи являются блокам главной библиотеки Simulink/Sinks.

Параметры трансформаторов душ выполнения лабораторной работы приведены в таблице 6.1.1.

Таблица 6.1.1

Тип трансформатора

Sн [кВА]

Uк [В]

Pк [Вт]

Р10 [Вт]

І10 [%]

ТС-10/066

10

4,5

280

90

7

ТС-16/066

16

4,5

400

125

5,8

ТС-25/066

25

4,5

560

180

4,8

ТС-40/066

40

4,5

800

250

4,0

ТС-63/066

63

4,5

1090

355

3,3

ТС-100/066

100

4,5

1500

500

2,7

ТС-160/066

160

4,5

2060

710

2,3

clip_image002

Рис. 6.1.1. Модель для исследования однофазного трансформатора

Ниже исследуется трансформатор типа TС-100/066. Расчет пара­метров схемы замещения трансформатора осуществляется по выраже­ниям (2.18-2.21) или используя программу, представленную листин­гом 2.1, (гл. 2).

Окно настройки параметров трансформатора показано на рис. 6.1.2.

clip_image004

Рис. 6.1.2 Окно настройки параметров трансформатора

В полях окна последовательно задаются:

Ø мощность трансформатора и частота;

Ø действующее напряжение и относительные параметры схемы замещения первичной обмотки;

Ø действующее напряжение и относительные параметры схемы замещения вторичных обмоток;

Ø относительные параметры ветви намагничивания;

Ø переменные состояния трансформатора, которые измеряются блоком Multimeter.

Поскольку блок Multimeter не используется, то в поле Measurement из выпадающего меню выбрана опция None.

Окно настройки параметров источника питания показано на рис. 6.1.3. В полях окна задаются:

Ø амплитуда источника (В);

Ø начальная фаза в градусах;

Ø частота (Гц);

Ø образец времени (с);

Ø переменные, измеряемые блоком Multimeter.

Напряжение и частота источника должны соответствовать парамет­рам трансформатора.

clip_image006

Рис. 6.1.3. Окно настройки параметров источника питания

Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 6.1.4. В по­лях окна задаются R, L, С параметры нагрузки. Для исключения реак­тивных элементов индуктивность должна быть задана равной нулю, а емкость — бесконечности (inf). В окне настройки параметров измери­теля мощности (рис. 6.1.5.) указывается частота, на которой измеряет­ся активная и реактивная мощность. Окно настройки дисплея показа­но на рис. 6.1.6. В полях окна настройки указывается формат представления числовых результатов, в поле Decimation (разбивка) за­дается число шагов вычисления, через которые значения выводятся на дисплей.

clip_image008

Рис. 6.1.4. Окно настройки параметров нагрузки

clip_image010

Рис. 6.1.5. Окно настройки измерителя активной и реактивной мощности

clip_image012

Рис. 6.1.6. Окно настройки дисплея

5. Порядок выполнения работы

Тип трансформатора для выполнения работы задается преподавате­лем. При самостоятельной работе эти данные можно взять из рис. 6.1.2. Окно настройки параметров моделирования показано на рис. 6.1.7.

clip_image014

Рис. 6.1.7. Окно настройки параметров моделирования

Определение параметров схемы замещения по п. 3.1 содержания работы и сравнение их с заданными в окне настройки (рис. 6.1.2) производится при помощи методов холостого хода и короткого замы­кания. При холостом ходе нагрузка отключена, трансформатор запитан номинальным напряжением. Действующие значения напряжений и токов трансформатора при холостом ходе определяются в окне блока Powergui (рис. 6.1.8).

Напомним, что активная мощность в режиме холостого хода равна потерям в сердечнике трансформатора.

Относительные параметры ветви намагничивания рассчитываются по выражениям (2.18-2.21) (программа, листинг 2.1).

clip_image016

Рис. 6.1.8. Окно блока Powergui с результатами измерения

Опыт короткого замыкания проводится при коротком замыкании во вторичной цепи. При этом напряжение источника питания должно быть равно напряжению короткого замыкания трансформатора, (Uk = 29,7 В).

Напомним, что активная мощность в режиме короткого замыкания ‘при первичном токе короткого замыкания равным номинальному, оп­ределяет потери в обмотках трансформатора. После проведения опы­тов и расчета параметров следует сравнить их с теми, которые были введены в окно параметров (рис. 6.1.2).

Снятие нагрузочной и рабочих характеристик трансформатора про­изводится на модели (рис. 6.1.1) при изменении сопротивления на­грузки (0,2÷1,2) Rном. При этом для каждого значения сопротивления нагрузки осуществляется моделирование. Номинальное сопротивление нагрузки рассчитывается по формуле

clip_image018 (6.1.1)

Обозначения соответствуют таблице рис. 6.1.2. При проведении ис­следований заполняется таблица 6.1.2.

Таблица 6.1.2

Нагр.

Измерения

Вычисления

Rн [Ом]

Р1 [Вт]

Q1

[ВАр]

U1

[В]

I1

[А]

Р2

[Вт]

Q2

[ВАр]

U2

[В]

I2

[А]

clip_image020

[град]

cosclip_image020[1]

[град]

clip_image023

Вычисления производятся по выражениям:

clip_image025 (6.1.2)

По данным таблицы строится нагрузочная характеристика трансформатора и на отдельном рисунке — рабочие характеристики. Фор­му напряжения и тока на вторичной обмотке трансформатора, полу­ченные с помощью осциллоскопа Scope представлены на рис. 6.1.9.

clip_image027

Рис. 6.1.9. Формы напряжения и тока на вторичной

обмотке трансформатора

6. Содержание отчета

6.1. Схема модели и описание виртуальных блоков.

6.2. Сравнительная таблица заданных и определенных из опытов холостого хода и короткого замыкания параметров трансформа­тора.

6.3. Нагрузочная характеристика трансформатора U2 =f(I2).

6.4. Рабочие характеристики трансформатора clip_image023[1], cosclip_image030,I1, U2 =f(I2).

Оставьте комментарий к статье