Порядок проведения испытаний

1. Собрать электрическую схему испытаний тиристора по рис. 3.

2. Записать технические параметры тиристора КУ-201Л:

ток управления 200 мА; прямой ток в импульсе 10 А;

среднее значение прямого тока 2 А;

прямое напряжение 300 В; обратное напряжение 300 В;

интервал рабочих температур -60 ÷ +70^°С.

Iнагр

A2

R2

A1

R1

Iупр

V1

V1

-

-

+

+

VS

R1

U2

U1

Рис.3. Схема испытаний тиристора.

3. Снять ВАХ тиристора при разных значениях тока управления и напряжения U₂. Таблица 1

Iупр 1	U2
Iнагр
Iупр2	U2
Iнагр
Iупр3	U2
Iнагр

Контрольные вопросы

1. Расскажите об устройстве тиристора.

2. Назовите области применения тиристоров.

3. В чём отличие диодного и триодного тиристоров?

Содержание отчёта

1. Технические параметры исследуемого тиристора.

2. Электрическая схема испытаний тиристора.

3. Таблица и графики характеристик по результатам испытаний.

Литература

1. Бородин И.Ф. и др. Основы электроники. – М., КолосС, 2009.С.57-60.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М., Высшая школа,

2000. С. 254 -256.

3. Яцкевич В.В. Электротехника. – Минск, Ураджай, 1981. С.175-176.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ИСПЫТАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы

Изучить устройство и принцип работы трансформатора. Научиться определять потери мощности в трансформа­торе по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания. Снять рабочие характеристики.

Элементы теории

Трансформатор имеет две обмотки: первичную и вторичную, размещенные на общем железном сердечнике. Первичная обмотка, имеющая W₁ витков, питается переменным током I₁, получаемым от источника. Вторичная об­мотка соединяется с нагрузкой. Число витков вторичной обмотки W₂.

При работе трансформатора в его сердечнике создается переменный магнитный поток, который, пересекая вит­ки обмоток трансформатора, возбуждает электродвижущие силы:

в первичной обмотке E₁ = ־ W₁ dФ / dt, (1)

во вторичной обмотке E₂ = ־ W₂ dФ / dt. (2)

Действующие значения этих э.д.с. равны:

Е₁ = 4,44 f W₁Ф_m, Е₂ = 4,44 f W₂Ф_m. (3)

Электродвижущая сила Е₂ создает в цепи вторичной обмотки, соединенной с нагрузкой, ток I₂. Магнитный по­ток в сердечнике трансформатора, работающего под нагрузкой, создается под действием намагничивающих сил обеих обмоток. Однако амплитудное значение этого потока почти не зависит от величины токов в обмотках трансфор­матора: оно пропорционально величине напряжения U₁, подведенного к трансформатору.

Отношение k = E₁ / E₂ = W₁ / W₂ (4)

называется коэффициентом трансформации трансформатора.

Если величины W₁ и W₂ неизвестны, то коэффициент трансформации определяется по результатам опыта холосто­го хода. При холостом ходе напряжение U₂₀ на зажимах вторичной обмотки равно Е₂, а Е₁ ничтожно мало отличает­ся от напряжения первичной обмотки U₁ и коэффициент трансформации определяется как отношение:

к = U₁ / U₂₀ . (5)

Следует отметить, что при работе трансформатора под нагрузкой напряжения в обмотках могут заметно отли­чаться от электродвижущих сил. Разница между э.д.с. и напряжением, обусловленная падениями напряжений в ак­тивных и индуктивных сопротивлениях обмоток, зависит не только от величины токов в обмотках, но и от коэф­фициента мощности нагрузки.

Стабильность напряжения, получаемого от трансформатора, оценивают по величине процентного изменения вто­ричного напряжения

ΔU₂ = (U₂₀ ־ U_2н)/ U₂₀ ·100%. (6)

Здесь U₂₀ — напряжение вторичной обмотки при холостом ходе, а

U_2н — напряжение при номинальной нагрузке. Работа трансформатора сопровождается потерей некоторой части потребляемой мощности и выделением энер­гии в виде тепла внутри трансформатора. Потери мощности в трансформаторе разделяются на две группы: а) потери в стали, б) потери в проводах обмоток.

Потери в стали ΔР_ст, обусловленные гистерезисом и вихревыми токами в сердечнике, пропорциональны квадра­ту магнитного потока и поэтому зависят не от нагрузки трансформатора, а только от подведенного напряжения U₁. При одном и том же напряжении U₁ эти потери будут одинаковы как при холостом ходе, так и при полной загрузке трансформатора.

Потери в меди ΔР_м, наоборот, зависят не от магнитного потока, а от квадрата тока в обмотках:

ΔР_м = I₁²R₁ + I₂²R₂ , (7)

где R₁ и R₂ — активные сопротивления обмоток трансформатора.

Для определения потерь мощности в трансформаторе применяется специальный метод, основанный на опытах хо­лостого хода и короткого замыкания. В режиме холостого хода ток во вторичной обмотке отсутствует, а ток в первичной обмотке не превышает (5 - 10%) от своего номинального значения.

Поэтому потери в меди у трансформатора при холостом ходе будут ничтож­но малы, и, потребляемая мощность Р_O почти целиком идет на покрытие потерь в стали: Р_O ≈ Р_ст (8)

Отсюда следует, что потери в стали можно определить по показанию ваттметра, включенного в цепь первичной обмотки трансформатора, работающего в режиме холостого хода при номинальном первичном напряжении.

При проведении опыта короткого замыкания вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, под­ключая к ней амперметр. Напряжение, подводимое к первичной обмотке, постепенно повышают от нуля до такой величины, при которой в обмотках трансформатора устанавливаются номинальные токи I_1н I_2н. Напряжение U_1к называется напряжением короткого замыкания. Его выражают в процентах по отношению к номинальному первич­ному напряжению: U_1к% = U_1к / U_1н ·100%. (9)

Рис. 1. Схема испытания трансформатора.

Напряжение короткого замыкания невелико (у большинства силовых трансформаторов оно составляет 4 ÷ 9%). Поэтому магнитный поток в сердечнике трансформатора, а, следовательно, и потери в стали при опыте корот­кого замыкания получаются незначительные. Мощность, потребляемая трансформатором при опыте короткого замыкания и учитываемую ваттметром, можно считать равной потерям в меди, получающимся при номинальных то­ках в обмотках.

Итак, если потери в меди пропорциональны квадрату тока в обмотках, то зная величину Р_к можно рассчитать эти поте­ри для любой нагрузки трансформатора: ΔР_м = β ² · Р_к , (10)

где β выражает степень загрузки трансформатора, которая равна отношению тока нагрузки к номинальному току вторичной обмотки:

β = I₂ / I_2н.

Полные потери мощности в трансформаторе будут равны:

ΔР = Р_о+ β ² Р_к. (11)

Метод определения потерь в трансформаторе по опытам холостого хода и короткого замыкания удобен тем, что им можно определить к.п.д. крупных трансформаторов при отсутствии достаточно большой мощности источника энергии и соответствующей нагрузки.

В данной работе исследуется трансформатор малой мощности, в котором потери мощности можно определить как методом холостого хода и короткого замыкания, так и более точным способом - в виде разности между пот­ребляемой мощностью Р₁ и мощностью нагрузки Р₂. Во втором случае трансформатор испытывается под нагрузкой при номинальном первичном напряжении. Мощность нагрузки подсчитывается по известной формуле:

Р₂ = U ₂ I ₂ cos φ ₂. (12)

Коэффициент мощности cos φ ₂ зависит от характера нагрузки. Для ламп накаливания и проволочного реостата он равен единице.