Лабораторные работы задачи по электротехнике Исследование резонанса напряжений Исследование резонанса токовИсследование однофазного трансформатора Исследование разветвленных цепей синусоидального тока Переходные процессы

Лабораторная работа № 8

Исследование трансформаторного включения индуктивно связанных катушек и разветвленных цепей с ними

Цель работы: проверка расчётных соотношений, относящихся к трансформаторной схеме включения элементов; проверка правила «развязки» индуктивной связи и методики расчета разветвленной цепи с индуктивно связанными катушками.

Пояснения к работе

В трансформаторной схеме включения индуктивно связанных элементов первичная и вторичная сторона не имеют непосредственного электрического контакта (рис. 8.1). Поэтому трансформатор описывается двумя уравнениями по второму закону Кирхгофа. При направлениях токов I1, I2, указанных на рис. 8.1 эти уравнения имеют вид:

r1·I1 + jx1·I1 – jxм ·I2 = U1,

r2·I2 + jx2·I2 + ZH ·I2 – jxм ·I1 = 0.

 Совместно решая эту систему из двух уравнений, можно определить токи I1 и I2 трансформатора. В лабораторной работе предполагается исследовать трансформатор как с нагрузкой, так и в режиме короткого замыкания.

В разветвленной цепи, когда помимо катушек включены ещё другие элементы, расчёт можно выполнить методом законов Кирхгофа, методом контурных токов, а также другими методами после выполнения эквивалентной замены индуктивной связи, т.е. с применением так называемой «развязки связи». Напомним правила развязки связи: если индуктивно связанные элементы соединены в узел разноимёнными зажимами, то для эквивалентной замены связи в ветви с катушками необходимо ввести элемент +xм, а в общую для них ветвь – элемент - xм. Если катушки в узел соединены одноимёнными зажимами, то в их ветви добавляется элемент xм со знаком минус, а в общую ветвь – элемент + xм. И это не зависит от принятых направлений токов в ветвях. В домашней подготовке к работе токи разветвленной цепи предлагается рассчитать именно с применением развязки связи. Это позволит убедиться в справедливости правил развязки связи.

Домашняя подготовка к работе

1. Вычертить схему рис. 8.1, а также в соответствии со своим вариантом схему рис. 8.2.

2. Выполнить расчет схемы рис. 8.1 при коротком замыкании вторичной обмотки и при нагрузке трансформатора на сопротивление ZH, взятое из табл.8.1 в соответствии со своим вариантом. Напряжение источника взять равным U=10В.

Таблица 8.1. Параметры нагрузки трансформатора.

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

№ элемента rН

02

02

03

03

04

04

05

05

02

02

03

03

№ элемента CН

19

17

18

16

17

15

16

14

18

15

14

12

  В данной лабораторной работе используются те же самые индуктивно связанные катушки, что и в лабораторной работе № 7. Поэтому при расчетах следует использовать полученные ранее параметры катушек.

3. Выполнить расчет схемы рис. 8.2, выбрав положительные направления токов. Напряжение источника взять равным U=30 В. Параметры используемых элементов следующие: R1=100 Ом, R2=200 Ом, С1=10 мкФ, С2=20 мкФ.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему рис. 8.1.

2. Измерить величины, указанные в табл. 8.2. Сравнить их с результатами расчета. Построить векторные диаграммы для случая короткого замыкания трансформатора и для работы под нагрузкой.

Таблица 8.2. Расчётные и измеренные значения величин в трансформаторной схеме.

Исследуемые величины

U1,

B

I1,

мA

U2,

B

I2,

мA

Р1®2,

Вт

Режим короткого замыкания

Расчет

Эксперимент

-

Режим нагрузки

Расчет

Эксперимент

-

3. В соответствии со своим вариантом собрать схему рис. 8.2, предусмотрев возможность измерения токов в ветвях схемы. Установить напряжение источника U=30 B, f=50 Гц. Измерить токи в ветвях схемы. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 8.3. Сравнить полученные результаты, сделать выводы. По результатам эксперимента построить векторную диаграмму цепи.

Таблица 8.3. Расчетные и экспериментальные значения токов в схеме рис. 8.2.

Исследуемые величины

U,

B

I1,

мA

I2,

мA

I3,

мA

Расчет

Эксперимент

Вопросы для самоконтроля

1. Сформулируйте и покажите на небольшом примере правила «развязки»

 
 



индуктивной связи.

2. Как рассчитать входное сопротивление цепи рис. 8.2 Вашего варианта?

3. Что называется трансформатором?

4. Постройте векторную диаграмму трансформатора, работающего в режиме короткого замыкания.

5.  Выполните «развязку» индуктивной связи в схеме Вашего варианта.


Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки в звезду