Описание лабораторного стенда. Для проведения лабораторных работ по разделу «Электромеханика» используется моноблок «Электромеханика»

⇐ Назад

Для проведения лабораторных работ по разделу «Электромеханика» используется моноблок «Электромеханика», электромашинный агрегат и цифровой фототахометр.

Внешний вид лицевой панели моноблока представлен на рисунке 3.1. На ней изображены мнемосхемы исследуемых устройств – однофазного трансформатора, трехфазного асинхронного двигателя, двигателя постоянного тока и генератора постоянного тока, установлены коммутационные устройства (выключатели и переключатели), цифровые амперметры и вольтметр, гнезда для подключения соединительных проводов и измерительных приборов.

Рисунок 3.1 – Лицевая панель моноблока «Электромеханика»

В верхней торцевой части корпуса установлены автоматический выключатель QF1 с током срабатывания 4А для ввода в моноблок однофазного напряжения 220 В, разъемы «ДПТ» для подключения нагрузочного генератора и «ДПТ/АД» для подключения исследуемого двигателя, плавкий предохранитель.

Цифровые измерительные приборы

Измерительная часть стенда, содержащая цифровые измерительные приборы (5 амперметров и 1 вольтметр), позволяет измерять параметры постоянного или переменного тока с помощью цифровых амперметров, встроенных по месту применения. Отдельно расположенный цифровой вольтметр (клеммы Х11 и Х12) имеет режим измерения переменного напряжения и режим измерения постоянного напряжения. Переключение режима работы прибора осуществляется с помощью тумблера SA6.

Цифровые амперметры и вольтметр построены на микроконтроллере типа ATMEGA 8535 и предназначены для измерения постоянных и переменных токов и напряжений в стенде. В режиме измерения переменного тока или напряжения исключается постоянная составляющая сигнала и измеряется среднеквадратическое значение переменной составляющей сигнала. В режиме измерения постоянного тока измеряется среднее арифметическое значение входного тока или напряжения.

Диапазон измерений амперметра от 0 … 3 А. Точность показаний амперметра зависит от диапазона измерений следующим образом:

Таблица 3.1

Диапазон	Цена младшего разряда	Погрешность
0…100 мА	1 мА	1%±1 ед. мл. р.
100…1000 мА	1 мА	1%±3 ед. мл. р.
1500 …3000 мА	10 мА	1%±1 ед. мл. р.

Диапазон измерений вольтметра 0…300 В. Точность показаний вольтметра зависит от диапазона измерений следующим образом:

Таблица 3.2

Диапазон	Цена младшего разряда	Погрешность
0…20 В	0,1 В	1%±2 ед. мл. р
20…300 В	1 В	1%±2 ед. мл. р

Измеритель мощности

Предназначен для измерения параметров электрической цепи:

· действующего значения напряжения (True RMS) в диапазоне 0…300 В;

· действующего значения тока (True RMS) в диапазоне 0…0,2 А и 2А;

· активной мощности в диапазоне 0…9 Вт;

· реактивной мощности в диапазоне 0…9 ВАр;

· полной мощности в диапазоне 0…9 ВА;

· частоты в диапазоне 5…400 Гц;

· cos ;

· угла сдвига фаз между током и напряжением .

На рисунке 3.2 представлена лицевая панель прибора.

Рисунок 3.2 – Измеритель мощности

Прибор содержит:

· клеммы подачи входного измеряемого сигнала (генератора) L1 и N и клеммы подключения потребителя (нагрузки) L2 и N. Шунт для измерения тока нагрузки подключен между клеммами L1 и L2;

· индикатор жидкокристаллический четырехстрочный для вывода информации;

· выключатель «SA5» для выбора диапазона измерения тока;

· кнопка «P/Q/S» изменения вывода информации в третьей строке индикатора, соответственно, активной, реактивной и полной мощности;

· кнопка «f/cos / » изменения вывода информации в четвертой строке индикатора, соответственно, частоты, косинуса и угла сдвига фаз между током и напряжением.

Последовательность подключения прибора и выполнения измерений:

– подключить внешние цепи измерения;

– включить тумблер «Сеть»;

– выбирая кнопками «P/Q/S» и «f/cos / » считать требуемые показания физических величин (для изменения вывода требуемого параметра в третьей и четвертой строках индикатора кнопки необходимо нажать на 1..2 секунды).

Примечание:

1. При одновременном нажатии и удержании в течение 1…2 секунд кнопок «P/Q/S» и «f/cos / » измеритель переходит в режим измерения параметров постоянного тока. Повторное нажатие этих кнопок возвращает в режим измерения переменного тока.

2. Изменение схемы соединения подключения прибора и лабораторной установки выполнять при выключенном питании прибора. В противном случае возможны изменения показаний прибора, а также возникновение нарушений в работе индикатора прибора.

Однофазный трансформатор

На рабочем поле «Однофазный трансформатор» изображена мнемосхема исследуемого в лабораторной работе трансформатора. В качестве исследуемого однофазного трансформатора использован трансформатор типа BVEI 481 1119 с номинальным первичным напряжением 230 В, имеющий две вторичные обмотки, включенные параллельно. Каждая обмотка имеет номинальное напряжение 12 В и номинальную мощность 5,0 ВА. Добавочное регулируемое сопротивление Rд, включенное в первичную цепь служит для проведения опыта короткого замыкания трансформатора. Величина сопротивления нагрузки Rн трансформатора изменяется с помощью переключателя SA2. Для проведения опыта короткого замыкания трансформатора, в цепь первичной обмотки включается добавочное сопротивление Rд, величина которого изменяется переключателем RP1. Подача электропитания на трансформатор осуществляется выключателем SА1.

Рисунок 3.3 – Рабочее поле однофазного трансформатора

BVEI 481 1119

На рисунке 3.4 изображен внешний вид исследуемого трансформатора.

Рисунок 3.4 – Внешний вид трансформатора

Особенности данного трансформатора:

• Мощность – до 15,0 ВА

• Трансформаторы температурного класса 70°C/B не имеют

встроенного предохранителя от токов короткого замыкания

• Стандартные модели в корпусе типа "K"

• Обязательное тестирование всех моделей на соответствие

стандартам ENEC 10, VDE, и UL.

• Cтабильность параметров в широком диапазоне температур

• Высокий уровень надежности и долгий срок службы

• Высокая электрическая прочность

• Негорючий материал корпуса и заливного компаунда

Защита трансформаторов от токов короткого замыкания возможна при помощи встроенного предохранителя с плавкой вставкой согласно IEC 127 или внешнего предохранителя вторичной обмотки c использованием PTC-элемента.

Домашнее задание

1. изучить теоретический раздел;

подготовить ответы на контрольные вопросы.
ознакомиться с паспортными данными исследуемого трансформатора (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Тип
BV EI 481 1119	220 В	12 В	10 ВА

Выполнение работы

5.1. Ознакомиться с лабораторной установкой (рисунок 5.1, рабочее поле «Однофазный трансформатор» и «Измеритель мощности»).

Рисунок 5.1

5.2. Собрать электрическую цепь (рис. 1). Для этого замкнуть накоротко

добавочное сопротивление Rд. Установить переключатель SA2 установки величины сопротивления нагрузки и ручку потенциометра регулировки величины добавочного сопротивления RP1 в позиции «0» (крайнее левое положение). В измерителе мощности установить предел измерения тока I = 0,2 А. Схему представить для проверки преподавателю.

5.3. Провести опыт холостого хода. Включить электропитание стенда

(автоматический выключатель QF1 на кожухе и выключатель SA1). Провести измерения первичного напряжения , тока холостого хода и активной мощности трансформатора в режиме холостого хода трансформатора. Результаты измерений занести в таблицу 5.1 Выключить трансформатор. По результатам измерений рассчитать коэффициент трансформации трансформатора и параметры ветви холостого хода схемы замещения трансформатора ( , , ). Рассчитать по паспортным данным номинальный вторичный ток трансформатора и с учетом коэффициента трансформации номинальный первичный ток .

Таблица 5.1

Измерено	Вычислено
, В	, А	, Вт	, В	, Ом	, Ом	, Ом	, А	А

5.4. Исследовать трансформатор в рабочем режиме, сняв внешнюю

характеристику и рабочие характеристики при активном характере нагрузки. Для этого включить электропитание стенда, и изменяя величину сопротивления нагрузки Rн с помощью переключателя SA2, измерять при каждом положении переключателя SA2 величины, указанные в таблице 5.1 Выключить трансформатор. Используя результаты измерений, рассчитать активную мощность , отдаваемую нагрузке, и коэффициент полезного действия трансформатора . По результатам исследования построить внешнюю и рабочие характеристики трансформатора при активном характере нагрузки. Сделать выводы о наиболее целесообразном диапазоне нагрузок трансформатора.

Таблица 5.2

Измерено	Вычислено
Сторона вторичного напряжения	Сторона первичного напряжения
,В	, А	,В	, А	,Вт	, Вт

5.5. Исследовать трансформатор в режиме короткого замыкания. Для этого замкнуть вторичную обмотку трансформатора накоротко и убрать перемычку на добавочном сопротивлении Rд (рисунок 5.2). Представить схему для проверки преподавателю.

5.6. Включить питание стенда, и плавно изменяя величину добавочного

сопротивления Rд с помощью потенциометра RP1 установить номинальное значение тока в первичной обмотке трансформатора в соответствии с рассчитанным в п. 5.3 значением. Измерить величину напряжения короткого замыкания , первичного тока и активную мощность , потребляемую трансформатором в опыте короткого замыкания. Результаты измерения занести в таблицу 5.3. Рассчитать величину напряжения короткого замыкания , % и величину тока аварийного короткого замыкания . Выключить трансформатор и электропитание стенда.

5.7. По результатам измерений рассчитать активную мощность ,

потребляемую трансформатором в режиме короткого замыкания, напряжение короткого замыкания , %, параметры схемы замещения , , и величину тока аварийного короткого замыкания в процентах от (таблица 5.3).

Таблица 5.3

Измерено	Вычислено
, В	, В	, Вт	, %	, Ом	, Ом	, Ом	, %

Рисунок 5.2

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

1. наименование работы и цель работы;

2. схему эксперимента с включенными измерительными приборами;

3. таблицы с результатами эксперимента;

4. внешние характеристики трансформатора при активной и емкостной нагрузке;

5. рабочие характеристики трансформатора при активной нагрузке;

6. схему замещения трансформатора и вычисленные по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания параметры схемы замещения трансформатора, коэффициент трансформации и величину тока аварийного короткого замыкания.

7. выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Назначение и принцип работы трансформатора?

2. Как опытным путем определить коэффициент трансформации?

3. С какой целью проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания?

4. Почему при увеличении тока нагрузки увеличивается ток, потребляемый трансформатором из сети?

5. Что такое к.п.д трансформатора?

6. Какие процессы характеризует активная мощность, потребляемая

трансформатором в режиме холостого хода и в режиме короткого замыкания?

7. Почему при активной нагрузке увеличение тока ведет к уменьшению

вторичного напряжения?

8. Почему внешняя характеристика трансформатора зависит от характера

нагрузки?

9. Объяснить порядок выполнения лабораторной работы и произведенные расчеты.

Литература

1. Электрические машины: Трансформаторы: Учебное пособие для Электромех. Спец. Вузов/ Под ред. И. П. Копылова. – М.: Высш. Шк., 1989. – 352 с.

2. Общая электротехника. Под ред. проф. В.Пантюшина, М.:”Высшая школа“, 1976,стр. 258-285

⇐ Назад

Далее ⇒