 |
|
Порядок выполнения лабораторной работы
1. Записать в отчёт номинальные параметры исследуемого трансформатора: 
, 
, 
.
2. Включить рабочую станцию NI ELVIS II при помощи выключателя, расположенного на торце устройства в задней части, рядом с разъемом для подключения кабеля питания.
3. На рабочем столе, или в папке «Теоретические основы электротехники», или через меню Пуск –> Программы запустить программу Electronics Engineering Components(при выполнении лабораторной работы на макетной плате NI ELVIS II) или программуElectronics Engineering Board(при выполнении лабораторной работы на плате «26 опытов ТОЭ»).
4. Проводится опыт холостого хода. Для этого в открывшейся лицевой панели двойным щелчком левой кнопки мыши запустить лабораторную работу «Трансформатор в режиме холостого хода».
5. На лицевой панели лабораторной работы в поле внизу справа приводятся подробные рекомендации по дальнейшим действиям, которым необходимо следовать. Во вкладке сверху лицевой панели Меню можно почитать Описание лабораторной работы.
6. В опыте холостого хода вторичная обмотка разомкнута. На первичную обмотку подаётся номинальное напряжение 
. Ток холостого хода 
, протекающий в первичной обмотке, составляет 5…10 % от номинального тока 
.
7. Макетная плата NI ELVIS II:
Собрать на наборном поле макетной платы NI ELVIS II, используя соответствующие элементы и провода, цепь по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис. 3.7). Изображение собранной схемы представлено на рис. 3.8.
Рис. 3.7
Рис. 3.8
При подключении трансформатора учтите, что первичная обмотка отмечена точкой на корпусе самого трансформатора. Начала первичной и вторичной обмоток помечены точками в соответствующих углах платы (рис. 3.9).
Рис. 3.9
После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 3.10.
Рис. 3.10
Плата «26 опытов ТОЭ»:
Для проведения лабораторной работы необходимо подключить гнезда AI0+, AI0-, AI1+, AI1-, AI2+, AI2-, FGEN, GND в области «Трансформатор» к одноименным гнездам в области ввода-вывода сигналов. Оба переключателя на плате установить в положение ХХ. Цепь собирать по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис 3.11).
На рис. 3.12 приведена фотография области платы, на которой проводится лабораторная работа.
Рис. 3.11
Рис. 3.12
После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 3.13.
Рис. 3.13
8. Собранную схему показать преподавателю, и с разрешения преподавателя включить питание платы с помощью выключателя (1), изображённого на рис. 4.
9. Следовать рекомендациям на лицевой панели. Нажать на кнопку «Старт».
10. Задать частоту источника . Задать напряжение источника, при котором показание вольтметра 
= 2,8 В.
11. Нажать кнопку «Измерить».
12. Снять показания измерительных приборов ( 
) с лицевой панели в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Результаты измерений и расчётов
| Измерено | Вычислено | |||||||
| U1х, В | U2х, В | I1х, мА | P1х, мВт | Z1х, Ом | R1х, Ом | X1х, Ом | cosφ0 | n |
13. Рассчитать необходимые величины в табл. 3.1, используя ранее приведённые формулы.
14. Выключить питание платы. Разобрать схему.
15. Закрыть окно лицевой панели лабораторной работы и окно со списком лабораторных работ.
16. Далее проводится опыт короткого замыкания. К вторичной обмотке трансформатора подключается сопротивление 1 Ом. На первичную обмотку подаётся пониженное напряжение короткого замыкания 
, при котором по обмоткам протекают номинальные токи. Номинальный ток в первичной обмотке
.
17. Запустить программу Electronics Engineering Componentsили Electronics Engineering Board. В открывшейся лицевой панели двойным щелчком левой кнопки мыши запустить лабораторную работу «Трансформатор в режиме короткого замыкания».
18. Макетная плата NI ELVIS II:
Собрать на наборном поле макетной платы NI ELVIS II, используя соответствующие элементы и провода, цепь по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис. 3.14). Изображение собранной схемы представлено на рис. 3.15.
Рис. 3.14
Рис. 3.15
После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 3.16.
Рис. 3.16
Плата «26 опытов ТОЭ»:
Для проведения лабораторной работы необходимо подключить гнезда AI0+, AI0-, AI1+, AI1-, AI2+, AI2-, FGEN, GND в области «Трансформатор» к одноименным гнездам в области ввода-вывода сигналов. Первый переключатель на плате установить в положение КЗ, второй – в положение ХХ. Цепь собирать по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис 3.17).
Рис. 3.17
После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 3.18.
Рис. 3.18
19. Собранную схему показать преподавателю, и с разрешения преподавателя включить питание платы.
20. Следовать рекомендациям на лицевой панели. Нажать на кнопку «Старт».
21. Задать частоту источника . Задать напряжение источника, при котором показание амперметра 
= 3,93 мА.
22. Нажать кнопку «Измерить».
23. Снять показания измерительных приборов ( 
) с лицевой панели в табл. 3.2.
Таблица 3.2. Результаты измерений и расчётов
| Измерено | Вычислено | |||||||||
| U1к, В | I1к, мА | I2к, мА | P1к, мВт | Zк, Ом | Rк, Ом | Xк, Ом | cosφк | Uк, % | Uка, % | Uкр, % |
24. Рассчитать необходимые величины в табл. 3.1, используя ранее приведённые формулы, а также следующие формулы
.
25. Выключить питание платы и рабочей станции NI ELVIS II. Разобрать схему.
26. Закрыть окно лицевой панели лабораторной работы и окно со списком лабораторных работ.
27. Определить параметры схемы замещения приведённого трансформатора и подписать их на схеме замещения в отчёте (рис. 3.19).
Рис. 3.19
28. Построить внешние характеристики трансформатора 
при φ2 = 0, φ2 = π/2, φ2 = -π/2. Характеристики строить по двум точкам при β = 0 и β = 1. Номинальное напряжение вторичной обмотки 
.
29. Построить зависимость КПД трансформатора от коэффициента загрузки 
при коэффициенте мощности на нагрузке cosφ2 = 0,6 и cosφ2 = 0,8. КПД вычислять до четырёх знаков после запятой. График КПД строить по точкам в соответствии с табл. 3.3.
Таблица 3.3 Зависимость КПД от нагрузки
| β | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1,25 | ||
| η при cosφ2 = 0,6 | ||||||
| η при cosφ2 = 0,8 |
30. Определить оптимальное значение коэффициента загрузки 
, при котором КПД трансформатора будет максимальным 
. Условие максимума КПД заключается в равенстве электрических и магнитных потерь мощности, откуда
.
Рассчитать максимум КПД 
для двух значений коэффициента мощности. Отметить на графиках рассчитанные точки максимума КПД.
Контрольные вопросы
1. Назовите области применения трансформаторов.
2. Почему рекомендуется определять коэффициент трансформации трансформатора в опыте холостого хода, а не при нагрузке?
3. В опыте холостого хода определяются потери мощности трансформатора. Зависят ли эти потери от тока в обмотках?
4. Почему при различных режимах работы трансформатора остается неизменной амплитуда основного магнитного потока?
5. Как осуществляется передача электрической энергии от первичной обмотки во вторичную обмотку?
Лабораторная работа № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В RLC-ЦЕПЯХ
Цель работы – изучение характера и длительности переходных процессов в простейших RC-, RL- и RLC-цепях.