Трансформаторы

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к лабораторным работам по курсу «Электрические машины и электропривод» для студентов

oчной и заочной форм обучения

Омск 2007

УДК 621.313 (076.5)

ББК 31.261я73

Э45

Электрические машины. Часть 1. Трансформаторы: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Электрические машины и электропривод» / В. Д. Авилов, Ю. Л. Иванилов, Р. В. Сергеев, Л. Е. Серкова, Е. А. Третьяков, В. В. Харламов, П. К. Шкодун; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 39 с.

Методические указания включают в себя описание пяти лабораторных работ по разделу «Трансформаторы» дисциплины «Электрические машины и электропривод», в которых изложены общие вопросы теории трансформаторов, приведены требования по охране труда и технике безопасности при выполнении лабораторных работ в учебной лаборатории, даны методические рекомендации по исследованию характеристик силовых одно- и трехфазных трансформаторов, обработке экспериментальных данных. Все работы содержат элементы учебных исследований.

Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения в соот-ветствии с программами специальностей 190401.65 (101800) – «Электроснаб-жение железных дорог», 190303.65 (181400) – «Электрический транспорт железных дорог», 151001.65 (120100) – «Технология машиностроения», 140104.65 (100700) – «Промышленная теплоэнергетика», 190301.65 (150700) – «Локомотивы», 190302.65 (150800) – «Вагоны», 190402.65 (210700) – «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».

Библиогр.: 5 назв. Табл. 9. Рис. 12.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Горюнов;

канд. техн. наук, доцент В. О. Мельк.

Ó Омский гос. университет

путей сообщения, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………..
1. Правила техники безопасности и эксплуатации электроустановок лабораторий …………………………………………….…………………..
2. Трансформаторы……………………………………………………………
3. Лабораторные работы………………………………………………………
Лабораторная работа 3.1. Испытание двухобмоточного трансформатора методами холостого хода и короткого замыкания………………………
Лабораторная работа 3.2. Испытание двухобмоточного трансформатора методом непосредственной нагрузки………..……..…………………….
Лабораторная работа 3.3. Определение группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов…………………………………………….
Лабораторная работа 3.4. Исследование процесса намагничивания сердечника трансформатора………………………………………………
Лабораторная работа 3.5. Особенности холостого хода трехфазных трансформаторов…………………………………………………………..
Библиографический список…………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электрические машины и электропривод» состоят из четырех частей. Порядок изложения лабораторных работ соответствует календарному плану изучения дисциплины.

Первая часть посвящена исследованию основных режимов работы и характеристик силовых трансформаторов.

Во второй части представлены указания по исследованию характеристик генераторов и двигателей постоянного тока, описаны способы регулирования выходных параметров.

В третьей и четвертой частях приведены общие вопросы теории соответственно асинхронных и синхронных машин переменного тока, порядок испытания этих машин и снятия их характеристик.

В описании некоторых лабораторных работ отсутствуют теоретические сведения, студент может найти их в рекомендованной литературе и конспекте лекций, наличие которого на практических занятиях обязательно.

Вопросы в подразделах «Расчеты и построения» подробно не комменти-руются, поэтому студент должен самостоятельно найти пути их решения.

В процессе подготовки к лабораторной работе необходимо заранее внимательно ознакомиться с объектом задания, дополнительной литературой, уяснить порядок выполнения работы. Для контроля своей подготовленности следует ответить на вопросы, приведенные в конце описания каждой лабораторной работы.

В ходе испытаний и обработки экспериментальных данных нужно четко уяснить взаимосвязь между отдельными параметрами, закрепить теоретические знания, научиться применять их на практике. Только в этом случае будет достигнута цель понимания теоретического материала, что необходимо для будущей практической деятельности.

1. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ЛАБОРАТОРИЙ

Приступать к выполнению лабораторной работы разрешается только после инструктажа по технике безопасности, который проводит преподаватель.

Эксперименты и испытания следует выполнить на том стенде, который указан преподавателем.

Все переключения в схеме требуется производить при снятом напря-жении и полной остановке машин. При наличии в схеме конденсаторов необходимо предварительно разрядить их с помощью перемычки.

Перед включением схемы (после ее проверки преподавателем или дежурным лаборантом) следует убедиться в том, что никто из людей не находится в контакте с элементами схемы.

При включении схемы нужно быть готовым к быстрому ее отключению, если в этом возникнет необходимость.

При обнаружении каких-либо неисправностей в схеме, появлении запаха дыма, чрезмерном нагреве элементов схемы, частей оборудования следует немедленно отключить схему и доложить преподавателю или дежурному лаборанту.

В обращении с электроустановками необходимо проявлять осторож-ность: никогда не касаться одновременно какого-либо элемента схемы и заземленных частей оборудования (корпуса прибора, электрической машины, фундаментной плиты, батареи, трубы центрального отопления и т. п.).

При поражении человека электрическим током немедленно отключить (снять) напряжение и принять меры к спасению пострадавшего.

Перед сборкой схемы экспериментальной установки необходимо ознакомиться с паспортными данными исследуемой машины и установить ожидаемые предельные значения измеряемых величин – тока, напряжения и мощности. На основании этого подбираются соответствующие измерительные приборы, неправильный выбор которых ведет либо к понижению точности измерений, либо к повреждению приборов. При включении многопредельных измерительных приборов перед первым включением схемы устанавливается наибольший предел измерения, который затем в процессе испытаний уменьшается до необходимого.

Перед включением любой схемы движки регулирующей аппаратуры (автотрансформаторов, потенциометров и реостатов) необходимо установить в положение, которое обеспечивает минимум напряжения и тока в схеме.

Схемы разрешается включать только после проверки преподавателем или дежурным лаборантом правильности монтажа.

При выполнении лабораторной работы особое внимание должно быть уделено положениям, выделенным в тексте, несоблюдение которых ведет к аварии, выходу лабораторного оборудования из строя, а в некоторых случаях – и к травмам как самого работающего, так и его товарищей.

Соблюдение правил техники безопасности и правил эксплуатации оборудования при работе в лабораториях обязательно.

2. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно-связанные обмотки и предназначенное для преобразования на основе явления электромагнитной индукции одной (пер-вичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока той же частоты.

Трансформатор является обратимым аппаратом и может служить как для увеличения, так и для уменьшения напряжения. Трансформаторы, предназна-ченные для увеличения напряжения, называют повышающими, для уменьшения – понижающими.

Обмотку трансформатора, подключенную к сети с более высоким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН), обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, – обмоткой низшего напряже-ния (НН). Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называют коэффициентом трансформации.

Основные соотношения в трансформаторах описываются уравнениями равновесия электродвижущих и магнитодвижущих сил, которые устанавливают аналитическую связь между параметрами трансформатора во всем диапазоне нагрузки от режима холостого хода до номинальной.

Еще одним средством, облегчающим исследование электромагнитных процессов и расчет трансформаторов, является применение электрической схемы замещения приведенного трансформатора. Параметры схемы замещения определяются из опыта холостого хода (х. х.) и короткого замыкания (к. з.).

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа 3.1

ИСПЫТАНИЕ ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА МЕТОДАМИ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Ц е л ь р а б о т ы: ознакомиться с косвенным методом испытаний трансформаторов; научиться проводить опыты х. х. и к. з.; закрепить теоре-тические знания; научиться вести расчет параметров х. х. и к. з. и ис-пользовать их для расчета рабочего режима трансформатора [1, с. 362 – 386, 406 – 412, 419 – 430; 2, с. 241 – 245, 274 – 283, 293 – 305; 3, с. 162 – 165, 181 – 188, 199 – 207].