Гурьянов Д.В., Дроздов Д.В. Лабораторный практикум. Электрические машины. Часть 1. Машины постоянного тока и трансформаторы

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Мичуринский государственный аграрный университет»

Кафедра электрификации и автоматизации сельского хозяйства

УТВЕРЖДЕНО

протокол № 3

методической комиссии

инженерного факультета

от 19 ноября 2007г.

по дисциплине

«Электрические машины»

Часть 1

Машины постоянного тока и трансформаторы

для студентов инженерного факультета специальности

110302 – «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»

Мичуринск - наукоград РФ

2007

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

УДК 621.313

Рецензент:

к.т.н., доцент кафедры «Механизация переработки и хранения сельскохо-

зяйственной продукции» С.Д. Алехин

Утверждено на заседании кафедры ЭАСХ

Протокол № 3 от 2 ноября 2007 г.

Лабораторный практикум. Электрические машины. Часть 1. Машины

постоянного тока и трансформаторы / авт.сост. Д.В. Гурьянов, Д.В. Дроз-

дов. - Мичуринск: МичГАУ, 2007. – 54 с.

В практикуме рассматриваются электродвигатели, генераторы постоянного тока и

трансформаторы широкого применения в промышленности и в сельскохозяйственном

производстве.

Даны описания лабораторных работ и методика их выполнения,

а также краткие указания по технике безопасности.

©Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2007

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

СОДЕРЖАНИЕ

Общие сведения..…………………………………………………………... 4

Лабораторная работа №1 Исследование однофазного

трансформатора……………………………………………………………. 6

Лабораторная работа №2 Исследование трехфазного

трансформатора……………………………………………………………. 10

Лабораторная работа №3 Изучение внешних характеристик

однофазного трансформатора…………………………………………….. 18

Лабораторная работа №4 Исследование электросварочного

трансформатораТДП-1…………………………………………………….. 22

Лабораторная работа №5 Исследование двигателя постоянного

тока параллельного возбуждения………………………………………….

Лабораторная работа №6 Исследование двигателя постоянного

тока последовательного возбуждения …………………………………… 36

Лабораторная работа №7 Исследование генератора постоянного

тока параллельного возбуждения………………………………………….

Лабораторная работа №8 Исследование генератора постоянного

тока смешанного возбуждения…………………………………………….

Литература…………………………………………………………………..

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

Лабораторные работы являются одним из видов практического обуче-

ния. Они позволяют приобрести студентам основные навыки в сборке

электрических схем и закрепить знания, полученные в процессе изучения

теории. Для работы в лаборатории подгруппа делится на бригады, в кото-

рых должно быть не менее двух студентов. Лабораторные работы разделе-

ны на блоки по пять лабораторных работ. Для качественного и своевре-

менного выполнения лабораторных работ, каждый студент должен:

- в отчете записать номер, название и цель лабораторной работы;

- ознакомиться с описанием и порядком выполнения лабораторной ра-

боты;

- изучить теоретический материал, относящийся к лабораторной рабо-

те по конспекту и литературе;

- подготовить рабочие схемы;

- письменно ответить на контрольные вопросы.

ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Допущенная к лабораторной работе бригада знакомится с рабочим ме-

стом, наличием и расположением элементов лабораторного стенда, техни-

ческими характеристиками основных аппаратов, их паспортными данны-

ми. После этого студенты собирают электрическую цепь и предъявляют ее

для проверки преподавателю.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ

При выполнении лабораторных работ следует соблюдать общие пра-

вила техники безопасности, изложенные в инструкции, имеющейся в лабо-

ратории. Кроме того, при выполнении лабораторных работ необходимо

учитывать особенности питания лаборатории. Лаборатория питается от се-

ти 220 В с изолированной нейтралью, то есть нулевой проводник отсутст-

вует и при выполнении лабораторных работ линейное напряжение равно

220 В.

Основные правила по технике безопасности при выполнении лабора-

торных работ в лаборатории:

1.3.1. Студенты допускаются к занятиям в лаборатории после прове-

дения с ними инструктажа по технике безопасности с обязательной роспи-

сью в журнале инструктажа по технике безопасности. Перед выполнением

каждой работы проводится инструктаж на рабочем месте с учетом особен-

ностей данной работы.

1.3.2. Перед началом сборки электрической цепи следует убедиться

в том, что автоматический выключатель, питающий лабораторный стенд

выключен.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.3.3. При выполнении лабораторных работ с использованием элек-

трооборудования, имеющего движущиеся части, нельзя приближаться к

этим частям во время включения лабораторного стенда.

1.3.4. При использовании в лабораторных работах трансформаторов

тока необходимо следить за надежностью крепления проводов во вторич-

ных цепях, так как работа трансформаторов тока без нагрузки во вторич-

ной цепи недопустима.

1.3.5. Собранная электрическая цепь должна быть проверена препо-

давателем и может включаться только по его разрешению.

1.3.6. Перед включением электрической цепи необходимо убедиться

в том, что никто не прикасается к оголенным токоведущим частям.

1.3.7. Перед разборкой схемы, после ее проверки необходимо убе-

диться в том, что автоматический выключатель, питающий лабораторный

стенд, отключен.

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО СДАЧА

Отчет по лабораторной работе является документом о проделанной

работе. Отчет должен содержать номер и название лабораторной работы,

ее цель, краткие теоретические сведения, схемы электрических цепей. От-

чет составляется каждым студентом самостоятельно.

При оформлении отчета обязательно следует соблюдать требования

ЕСКД. Схемы выполняются с применением чертежных инструментов. При

составлении схем должны соблюдаться стандартные условно-графические

и позиционные обозначения соответствующие ГОСТ.

После выполнения лабораторной работы и подготовки отчета, прово-

диться его сдача. Студенты должны знать ответы на контрольные вопросы,

уметь пояснить принцип работы лабораторной установки по схемам.

Сдача отчета по лабораторной работе проводиться в определенное

преподавателем время.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: Освоение методики опытного определения основ-

ных параметров однофазного трансформатора. По результатам измере-

ний рассчитать и построить схему замещения.

Приборы и оборудование.

В состав лабораторного стенда входят следующие приборы и обору-

дование:

- вольтметр постоянного и переменного напряжения с пределами 25 В

и 250 В PV1;

- амперметр постоянного и переменного тока с пределами 25 мА и 2,5

А РI1;

- фазометр Рφ1;

- автотрансформатор TV1;

- понижающий трансформатор TV2;

- исследуемый трансформатор TV3 мощностью 70 ВА;

- диодный мост UZ1.

Программа работы

1. Опыт холостого хода трансформатора.

Коэффициент трансформации определяется отношением напряжений

обмотки высшего напряжения к обмотке низшего напряжения. Для этого в

опыте холостого хода к трансформатору подводят напряжение 0,1-0,5 Uн и

измеряют входное и выходное напряжения. Затем вычисляют коэффициент

трансформации и его значение приводят в отчёте. Характеристики холо-

стого хода представляют собой зависимости тока Iх, потребляемой мощно-

сти Р

и коэффициента мощности cosφ

при разомкнутой вторичной об-

мотке:

, P

, cosφ

= f(U

)

Опыт проводят по схеме приведённой на рис. 1.1. Изменение напря-

жения производят с помощью автотрансформатора TV1 от напряжения 1,2

до возможного минимума по измерению тока. Данные 6-7 точек изме-

рений и расчётов заносятся в табл. 1.1.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 1.1 Опыт холостого хода трансформатора

При проведении опыта холостого хода необходимо снять точку,

соответствующую номинальному напряжению.

Таблица 1.1

№ п.п.

Опытные данные

Расчетные

данные

cos φ

А - В Вт

2. Опыт определения сопротивлений обмоток методом ампер-

метра и вольтметра.

Сопротивления обмоток постоянному току определяются методом ам-

перметра и вольтметра. Сначала рассчитываются номинальные токи пер-

вичной и вторичной обмоток исходя из номинальной мощности и номи-

нальных напряжений обмоток. Номинальное напряжение первичной об-

мотки 220В. Номинальное напряжение вторичной обмотки трансформато-

ра примерно на 10% меньше напряжения холостого хода. Хотя данная

оценка имеет небольшую погрешность, этого вполне достаточно для ре-

шения большинства практических задач. Далее собирают схему по рис.1.2.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Автотрансформатором TV1 устанавливают минимально возможным для

нормального считывания показаний вольтметра ток обмоток в пределах 0,1

– I

. Данные измерений заносятся в табл. 1.2.

Рис. 1.2 Опыт определения сопротивлений обмоток

методом амперметра и вольтметра.

Таблица 1.2

Опытные данные

Расчётные

данные

Измерение

омметром

I U R R

Обмотка

А В Ом Ом

Первичная

Вторичная

3. Опыт короткого замыкания трансформатора

При коротком замыкании трансформатора одна из обмоток замыкает-

ся накоротко, а ко второй подводится сильно пониженное напряжение.

Схема для проведения опыта представлена на рис. 1.3. Характеристики

короткого замыкания представляют зависимости I

, P

, cos φ

от напря-

жения U

, Р

, cos φ

= f(U

Перед включением короткозамкнутого трансформатора необходимо

автотрансформатором TV1 установить нулевое напряжение. Далее напря-

жение повышается до тех пор, пока ток в обмотках не достигает 1,1- 1,2 Iн.

Уменьшая напряжение снимают данные 5 - 6 точек и записывают в табл.

1.3. С целью уменьшения влияния нагрева обмоток на результаты измере-

ний опыт нужно проводить как можно быстрее.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 1.3 Опыт короткого замыкания трансформатора

Таблица 1.3.

Опытные данные

Расчётные

данные

№

п. п.

cos φ

А В - Вт

4. Начертить эквивалентную схему трансформатора.

На основании полученных данных рассчитать номиналы элементов

схемы.

Согласно схемы замещения трансформатора на холостом ходу

(рис. 1.4.)

М10

rrr

;

М10

xxx

;

М10

zzz

где r

и x

– активная и реактивная составляющие сопротивления контура

намагничивания.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 1.4. Схема замещения приведенного трансформатора

в режиме холостого хода

Величины этих составляющих определяются по следующим формулам:

000

Pr Ι= ;

rzx −= или

000

coszr

;

000

sinzx

Контрольные вопросы

1. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.

2. Опыт х.х. и определённые параметры.

3. Опыт к.з. и определённые параметры.

4.Схема замещения трансформатора.

5. Связь ЭДС и магнитного потока трансформатора.

6. Что такое приведённый трансформатор?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: ознакомиться с конструкцией трёхфазного трансфор-

матора, научиться определять «начала» и «концы» обмоток высшего и

низшего напряжений, исследовать работу трансформатора при различных

режимах работы

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com