Материал: ЭУИСТ №11

План УМД 2017/2018 уч. г.

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Составители: С.Л. Яблочников, профессор К.Ф. Шакиров, ассистент

Издание утверждено на заседании кафедры протокол № 4 от 12.10 .2017 г.

Рецензент: Е.В.Костюк, доцент

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с устройством, принципом действия и основными параметрами однофазных трансформаторов, а также с методами определения эксплуатационных характеристик трансформатора по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

2.ПЛАН РАБОТЫ.

2.1.Проведение опыта холостого хода трансформатора.

2.2.Проведение опыта короткого замыкания.

2.3.Испытания трансформатора под нагрузкой.

2.4.Расчет и построение характеристик трансформатора по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

3.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

3.1. Трансформатор.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий электрическую энергию переменного тока одной системы в электрическую энергию переменного тока другой системы с иными параметрами (с иным напряжением, током или числом фаз).

Принцип действия трансформатора основан на электромагнитном взаимодействии двух или, в общем случае, нескольких электрически несвязанных и неподвижных друг относительно друга обмоток. Если одну из обмоток присоединить к сети переменного тока, то .под действием переменного магнитного поля в другой обмотке, магнитно связанной с первой, индукцируется ЭДС. При включении второй обмотки на какой-либо приемник энергии в цепи этой обмотки будет протекать переменный ток, т. е. энергия из одной цепи будет передаваться во вторую.

Обмотка трансформатора, связанная с сетью более высокого напряжения, называется обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотка, связанная с сетью более низкого напряжения, — обмоткой низшего напряжения (НН).

Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, из которой трансформатор потребляет преобразуемую им электрическую энергию, называется первичной; обмотка, включенная в сеть приемника энергии, называется вторичной. Если первичной обмоткой трансформатора является обмотка высшего напряжения, вторичной - обмотка низшего напряжения, то такой трансформатор называется понижающим; если же первичная обмотка - обмотка низшего напряжения, а вторичная - высшего, то трансформатор называется повышающим.

В зависимости от формы магнитопровода и расположения обмоток на нем однофазные трансформаторы разделяют на стержневые, броневые и тороидальные (кольцевые).

Трансформаторы броневого типа имеют магнитопровод, выполненный из двух Ш- образных фрагментов (если в качестве материала магнитопровода используются ферриты) и одной катушки, на которой размещаются первичная и вторичная обмотка (вторичные обмотки) (рис.1). Часть магнитопровода, на которой располагается катушка с обмотками, называется стержнем магнитопровода, участки магнитопровода (сердечника трансформатора) не несущие обмотки, называются ярмом. Как видно из рис.1 обмотки частично охватываются (бронируются) ярмом.

Рис. 1. Конструкция однофазных трансформаторов броневого типа.

При относительно малой мощности (до нескольких десятков ВА) применяются также ферритовые броневые магнитопроводы чашечного типа, в которых обмотки практически полностью бронируются ярмом, что позволяет существенно уменьшить поля рассеяния трансформатора (под полями рассеяния понимают магнитные поля, магнитные силовые линии которых частично замыкаются по немагнитной среде). Однако при этом ухудшаются условия охлаждения обмоток.

Обмотки трансформатора выполняются из изолированного медного провода круглого или прямоугольного поперечного сечения. При токах в несколько десятков ампер и более для выполнения обмоток может применяться медная фольга. Обмотки трансформаторов бывают двух типов: цилиндрические, состоящие из одного или нескольких слоев (рис. 1 а) и дисковые (галетные), расположенные друг за другом по высоте стержня и разделенные изолирующими прокладками (рис.1 б). Дисковые обмотки применяются в так называемых планарных (плоских) трансформаторах. В планарных трансформаторах используется многослойная печать и обмотки выполняются в виде концентрических печатных проводников. Витки первичной и вторичной обмоток трансформатора располагаются в нескольких слоях печатной платы. В плате имеются окна, в которые вставляется магнитопровод. К достоинствам планарных трансформаторов по сравнению с классическими, имеющими цилиндрические обмотки следует отнести:

-меньшие размеры;

-существенно меньшие поля рассеяния;

-меньшие потери в проводниках обмоток на высоких частотах;

-лучшие условия охлаждения;

-высокую технологичность монтажа и сборки.

Однако производство планарных трансформаторов (и дросселей) требует сложного и дорогого технологического оборудования, затраты на которое окупаются только при серийном выпуске трансформаторов большими партиями. Поэтому в большинстве случаев в настоящее время броневые трансформаторы выполняются с цилиндрическими обмотками.