Трансформаторлардың параметрлерін есептеу

«Шымкент аГрарлық  колледжі» МКҚК

АШЫҚ САБАҚ ЖОСПАРЫ

 

Пәні:              «Электрлік машиналар және трансформаторлар»

Тақырыбы:   Трансформаторлардың параметрлерін есептеу

Күні:              09.06.2016ж.

Оқытушы:    Беркимбеков Алиаскар

Тобы:                         Э – 141 

 

 

Дәрістің тақырыбы:                        Трансформаторлардың параметрлерін есептеу

 

Дәрістің мақсаттары:         

Білімділік:                              Оқушыларға трансформатордың параметрлерін есептеуді түсіндіру, оларды жұмыс режимдерінің сұлбаларын салуға үйрету.

Тәрбиелік:                             Оқушыларды трансформатордың параметрлерін есептеу сұлбаларын салдыра отырып, олардың кәсібилік және ізденімпаздық қабілеттерін дамыту.

Дамытушылық:                    Оқушылардың пәнге және мамандыққа деген қызығушылығын арттыра отырып, оларды еңбекке баулу, адамгершілікке тәрбиелеу.

Дәрістің түрі:                        Зертханалық

Оқыту әдісі:                                     Машықтандыру

Әдістемелік қамтамасыз етілуі:

«Электрлік машиналар және трансформаторлар» пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар

Көрнекіліктер:                     1. Үш фазалы трансформатор.

2. Сұлбалар мен плакаттар.

3. Үш фазалы есептегіш.

4. Слайдылар.

ОТҚ:                                      1. Интерактивті тақта.

2. «Электрлік машиналар» стенді.

3. Электрмонтаждау стенді.

4. Электромонтер құралдарының жиынтығы.

Пән аралық байланыс:      1. Электрлік өлшеулер

2. Электр энергиясын есепке алу жүйесін ұйымдастыру

3. Электротехниканың теориялық негіздері.

Қолданылатын әдебиеттер:

1. Негізгі        М.Исаханов, Ш.Өмірзақов, Электр машиналар, Астана, Фолиант, 2010ж.

2. Қосымша  Қ. Қосыбаев, Электртехниканың қысқаша анықтамалығы, Астана, Фолиант, 2010ж.

 

Дәрістің құрылымы мен мазмұны

І. Ұйымдастыру кезеңі:

1. Оқушыларды түгелдеу, дәрісхана тазалығын тексеру, оқушылардың сабаққа дайындығын бақылай отырып, зейінін сабаққа аудару.

2. Өткен білімдерге сүйене отырып, оқу әрекетін дамыту

 

 

ІІ. Үй тапсырмасын сұрау:

1. Үш фазалық трансформатордың негізгі құрамдас бөліктерін атаңыз?
2. Ең көп қолданылатын үш фазалы трансформаторлардың түрін атаңыз?
3. Трансформатор қуатының өлшем бірлігі?
4. ТМГ маркалы трансформатордың қуаты қандай диапазонда болады?
5. Бос жүріс режимі кезінде трансформатордың тұтынатын қуаты неге тең?
6. Қысқа тұйықталу режимін түсіндіріп беріңіз, ол қай кезде қолданылады?
7. Трансформатордың режимдерін атаңыз?

 

ІІІ.  Сабақты өткізуді ұйымдастыру және нұсқау беру:

1. Кіріспе нұсқау және техника қауіпсіздігі.

2. Қысқаша теориялық мәліметтер.

3. Нұсқау карталарын тарату.

4. Жұмыс ретін түсіндіру.

5. Жұмыс орындарын бөлу.

6. Жеке тапсырмалар беру.

7. Тапсырмалардың орындалуын қадағалау.

8. Жұмыс бойынша есеп беруді қабылдау.

 

VІ. Сабақты қорытындылау

1. Практикалық жұмысты қорытындылау.

2. Оқушылар есебін қабылдау.

 

VІІ. Оқушыларды бағалау

1. Оқушылардың негізгі қателерін түсіндіру.

2. Оқушылардың білімін бағалау.

 

VІІІ. Үйге тапсырма беру.

1. М.Исаханов, Ш.Өмірзақов, Электр машиналар, Астана, Фолиант, 2010ж. 58 – 60 беттерді қайталап оқып келу.
2. Қ. Қосыбаев, Электртехниканың қысқаша анықтамалығы, Астана, Фолиант, 2010ж. 48 – 51 беттердегі трансформатор параметрлерін жазып алу.

 

Зертханалық жұмыстың технологиялық нұсқау картасы

 

 

Тақырыбы:                            Трансформаторлардың параметрлерін есептеу.

Құралдар-жабдықтар:          1. Интерактивті тақта.

2. «Электрлік машиналар» стенді.

3. Электрмонтаждау стенді.

4. Электромонтер құралдарының жиынтығы.

5. Үш фазалы трансформатор.

 

р/с	Лабораториялық-практикалық жұмыстың орындалу реті	Жұмыстың орындалуы және техникалық шарттары
1	Техника қауіпсіздігіне кіріспе нұсқау.	Стендті ток көзіне тек қана оқытушы қоса алады.
2	Модулдерді бастапқы қалпына келтіру.	Стендтің ток көзі модулінің QF1 автоматтық ажыратқышының өшірілген қалпында: - бір фазалы трансформатор модулінің  SА2 қайта қосқышын «∞» қалпына қою керек; - ЛАТР модулінің SA1 қайта қосқышын ең төменгі жағдайына қойып, автотрансформатордың бұрағышын сағат тіліне қарсы ең шекті қалпына қою қажет.
3	Қысқа тұйықталу тәжірибесі.	Қысқа тұйықталу тәжірибесінің схемасы 1 – суретте.
4	Трансформатордың бірінші орамасы МИМ арқылы ЛАТР модулінің айнымалы токтың реттелуші көзіне жалғанады.	1. Бірінен соң бірін стендтің ток көзі модулінің QF1 автоматты ажыратқышы мен ток көзі модулінің QF2 автоматты ажыратқыштарын қосу. 2. МИМ модуліндегі «Сеть» кнопкасын қосу. 3. ЛАТР модуліндегі SA1 қайта қосқышын қосу. 4. Трансформатордың бірінші орамасының тогы мен трансформатордың бірінші орамасының номиналды тогы тең болатын жағдайдағы кернеуді орнату керек. 5. Тәжірибенің нәтижелерін 1 – таблицаға енгізу керек.
5	Бос жүріс тәжірибесі.	Трансформатордың бірінші орамасының номиналды кернеуі мен тұйықталмаған екінші орамасы кезінде жүргізіледі. Қосылу сұлбасы 2-суретте көрсетілген.
6	Трансформатордың бірінші орамасы МИМ арқылы МП модулі арқылы айнымалы ток желісіне қосылған. Трансформатордың екінші орамасының кернеуі өлшегіш модулдің РѴ2 өлшеу приборы арқылы өлшенеді.	Бос жүріс тәжірибесін орындау үшін келесі жұмыстар орындалады: 1. Бірінен соң бірін стендтің ток көзі модулінің QF1 автоматты ажыратқышы мен ток көзі модулінің QF2 автоматты ажыратқыштарын қосу. 2. МИМ модуліндегі «Сеть» кнопкасын қосу. 3. Тәжірибе нәтижесінде алынған мәндерді 2 – таблицаға енгізу.
7	Трансформатордың сыртқы сипаттамасы.	Бір фазалы трансформатор ~220В кернеуге ток көзі модулі арқылы қосылады. Жүктеме пайда болу үшін екінші тізбекке реттелетін RP2 кедергісі қосылады. Бірінші ораманың параметрлерін бақылау өлшеуіш модулдің вольтметрі арқылы жүргізіледі. Қосылу сұлбасы 3-суретте көрсетілген.
8	Жұмысты орындау барысы:	1. Бір фазалы трансформатор модулінің (ОдТр) RP2 кедергісі SA2 ажыратып қосқышы арқылы «∞» қалыпқа келтіріліді. Бұл трансформатордың бос жүріс режиміне сәйкес келеді. 2. Автоматтық ажыратқыштарды QF1 (МПС) пен QF2 (МП) бірінен соң бірін қоса отырып, трансформаторға ~220В кернеулі айнымалы ток беріледі. 3. SA2 (ОдТр) ажыратып қосқыштың қалыпын өзгерте отырып, екінші орамадағы токтың мәнін  өзгертіледі (Қосымша А). 4. Тәжірибе нәтижесінде алынған мәндерді 3 – таблицаға енгізу.
9	Есептелетін мәндер.	Есептелетін мәндер арқылы трансформатордың сыртқы сипаттамаларын және трансформатор ПӘК-нің жүктеме коэффициентіне  kНГ  тәуелділігін тұрғызуға болады.               Тәжірибе арқылы және есептеу арқылы алынған трансформатордың сыртқы сипаттамаларын бір графикке сала отырып, оларға талдау жасау керек.
10	Қорытынды және есеп беру.	Практикалық жұмысты қорытындылау. Оқушылардың есеп беруін қабылдау. Оқушылардың негізгі қателерін түсіндіру және олардың  білімін бағалау.
11	Жұмысты аяқтау.	Стендті ток көзінен ажыратуды тек қана оқытушы орындай алады.

 

Бақылау сұрақтары:

1. Кернеу трансформаторының негізгі жұмыс режимін түсіндіріңіз?
2. Трансформатордың төлқұжатында қандай мәліметтер жазылады?
3. Бос жүріс режимі кезінде екінші орамадағы ток неге тең?
4. Бос жүріс режимі кезіндегі трансформатордың тұтынатын қуаты?
5. Қысқа тұйықталу режимін түсіндіріп беріңіз?
6. Қысқа тұйықталу режимінің қандай түрлері болады?
7. Күштік трансформаторлардағы қысқа тұйықталу қуаты неге тең?

 

Жұмыстың орындалу реті:

Бос жүріс және қысқа тұйықталу тәжірибесін өткізу және осы тәжірибенің нәтижесі бойынша трансформатордың жүктеме кезіндегі жұмысын сипаттайтын алмастыру схемасы мен тәуелділіктер параметрлерінің есебін жасау, сонымен қатар трансформатордың екінші орамасындағы кенеттен болған қысқа тұйықталу кезіндегі трансформатордың жағдайын тексеру.

Жұмыстың бағдарламасы:

• трансформатордың алмастыру схемасының параметрлерін анықтау;
• пайыздық қатынаста қысқа тұйықталудың кернеуін есептеу , оның активті және реактивті құрамаларын анықтау;
• ды бос жүріс режимінде зерттеу;
• я коэффициентін өлшеу;
• номиналды бірінші кернеу кезіндегі бос жүрістің ток күші мен қуатының мәндерін анықтау;
• трансформатордың алмастыру схемасы контурының магниттік параметрлерін есептеу;
• активті жүктеме кезіндегі трансформатордың сыртқы сипаттамаларын өлшей отырып оны есептелген мәнмен салыстыру

Жұмысқа түсіндірме:

Зертханалық жұмыс барысында стендтің келесі модулдері қолданылады:

• стендтің ток көзі модулі (МПС);
• ток көзі модулі (МП);
• қуат өлшегіш модуль (МИМ);
• өлшегіш модуль (ИМ);
• модулі (ЛАТР);
• модулі (ОдТр).

Жұмысты бастамастан бұрын модулдерді бастапқы қалпына келтіру қажет. Бұл үшін стендтің ток көзі модулінің QF1 автоматтық ажыратқышының өшірілген қалпында:

- бір фазалы трансформатор модулінің  SА2 қайта қосқышын «∞» қалпына қою керек;

- ЛАТР модулінің SA1 қайта қосқышын ең төменгі жағдайына қойып, автотрансформатордың бұрағышын сағат тіліне қарсы ең шекті қалпына қою қажет.

Зертханалық жұмыста бір фазалы екі орамалы трансформатор қолданылады. Оның каталогтық мәліметтері қосымша А - да келтірілген.

• Қысқа тұйықталу тәжірибесі.

Қысқа тұйықталу тәжірибесі төмендетілген U_1K кернеуі мен трансформатордың бірінші орамасындағы ток күші  I_1K≈I_1H жағдайында жасалады.

Қысқа тұйықталу тәжірибесінің схемасы 1 – суретте көрсетілген.

1 – сурет. Қысқа тұйықталу тәжірибесінің схемасы.

Трансформатордың бірінші орамасы МИМ арқылы ЛАТР модулінің айнымалы токтың реттелуші көзіне жалғанады.

Жұмысты орындау барысы:

1. Бірінен соң бірін стендтің ток көзі модулінің QF1 автоматты ажыратқышы мен ток көзі модулінің QF2 автоматты ажыратқыштарын қосу.

2. МИМ модуліндегі «Сеть» кнопкасын қосу.

3. ЛАТР модуліндегі SA1 қайта қосқышын қосу.

4. Трансформатордың бірінші орамасының тогы мен трансформатордың бірінші орамасының номиналды тогы тең болатын жағдайдағы кернеуді орнату керек.

5. Тәжірибенің нәтижелерін 1 – таблицаға енгізу керек.

1 – таблица. Қысқа тұйықталу тәжірибесі.

Тәжірибе мәндері			Есептелген мәндер
U1K, В	І1к, А	Рк, Вт	cos φ1K	ZК, Ом	rк, Ом	Хк, Ом	UK%	Uка%	UKR%

Тәжірибе аяқталғаннан соң модулдерді бастапқа қалпына келтіру қажет.

Активті қуатты өлшеу кезіндегі қателіктерге байланысты Р_к қысқа тұйықталу тәжірибесінде индуктілі кедергінің мәні  теріс болып шығуы мүмкін.

Бұл жағдайда қысқа тұйықталудың шығындары трансформатор орамаларының кедергілері арқылы алынады:

                                                      

Мұндағы: k - трансформатордың трансформация коэффициенті (Қосымша А).

Қысқа тұйықталу тәжірибесі бойынша келесі мәндер есептеліп шығарылады:

- қысқа тұйықталудың қуат коэффициенті;

                        

- қысқа тұйықталу тәжірибесі кезіндегі трансформатордың толық, активті және индуктивті кедергілерін (трансформатор қысқа тұйықталу параметрлері) есептеулер кезінде жұмысшы температура 75°С-қа теңдеп алынады.

                                                                     

                                                      

                         

- қысқа тұйықталудың кернеуі пайызбен, қысқа тұйықталу кернеуінің активті және реактивті құрамаларын, %

                                                            

                                  

1.2. Бос жүріс тәжірибесі.

Бос жүріс тәжірибесі трансформатордың бірінші орамасының номиналды кернеуі мен тұйықталмаған екінші орамасы кезінде жүргізіледі.

Бос жүріс тәжірибесін жүргізу схемасы 2 – суретте көрсетілген.

2 – сурет. Бос жүріс тәжірибесі схемасы.

Трансформатордың бірінші орамасы МИМ арқылы МП модулі арқылы айнымалы ток желісіне қосылған.

Трансформатордың екінші орамасының кернеуі өлшегіш модулдің РѴ2 өлшеу приборы арқылы өлшенеді.

Жұмысты орындау барысы:

Бос жүріс тәжірибесін орындау үшін келесі жұмыстар орындалады:

1. Бірінен соң бірін стендтің ток көзі модулінің QF1 автоматты ажыратқышы мен ток көзі модулінің QF2 автоматты ажыратқыштарын қосу.

2. МИМ модуліндегі «Сеть» кнопкасын қосу.

3. Тәжірибе нәтижесінде алынған мәндерді 2 – таблицаға енгізу.

2 – таблица.

Тәжірибе мәндері				Есептелген мәндер
U1. B	І0, А	Р0, Вт	U2, В	k	cos φ	Zm, 0м	rm, Ом	Хm, Ом	Іо*

Тәжірибе аяқталғаннан соң модулдерді бастапқа қалпына келтіру қажет.

Есептелетін мәндер.

Трансформатордың трансформация коэффициенті:

                         

Трансформатордың «Т» - тәрізді алмастыру схемасындағы магниттеу контурының толық, активті және индуктивті кедергісі, Ом:

                                                           

                         

Трансформатордың бос жүріс тәжірибесі кезіндегі қуаттылық коэффициенті:

                         

Трансформатордың бірінші орамасының номиналды тогындағы трансформатордың бос жүріс тогының үлесі:

                         

Мұндағы:         I_1H – трансформатордың  бірінші орамасының номиналды тогы. А:

                         

Мұндағы:         S_H – трансформатордың номиналды қуаты, В·А.

1.3. Трансформатордың сыртқы сипаттамалары.

Трансформатордың сыртқы сипаттамасы бұл бірінші кернеу U₁ = U_1H = const және жүктеме сипаттамасы cosφ = const тұрақты болғандағы екінші кернеудің  U₂ жүктеме тогына I₂ тәуелділігі, яғни U₂=f(I₂).

Бір фазалы трансформатор ~220В кернеуге ток көзі модулі арқылы қосылады. Жүктеме пайда болу үшін екінші тізбекке реттелетін RP2 кедергісі қосылады.

Бірінші ораманың параметрлерін бақылау өлшеуіш модулдің вольтметрі арқылы жүргізіледі.

 

3 – сурет. Трансформатордың сыртқы сипаттамаларын анықтауға арналған схема

Жұмысты орындау барысы:

1. Бір фазалы трансформатор модулінің (ОдТр) RP2 кедергісі SA2 ажыратып қосқышы арқылы «∞» қалыпқа келтіріліді. Бұл трансформатордың бос жүріс режиміне сәйкес келеді.

2. Автоматтық ажыратқыштарды QF1 (МПС) пен QF2 (МП) бірінен соң бірін қоса отырып, трансформаторға ~220В кернеулі айнымалы ток беріледі.

3. SA2 (ОдТр) ажыратып қосқыштың қалыпын өзгерте отырып, екінші орамадағы токтың мәнін  өзгертіледі (Қосымша А).

4. Тәжірибе нәтижесінде алынған мәндерді 3 – таблицаға енгізу.

3 – таблица.

Тәжірибе мәндері			Есептелген мәндер
U1, B	U2 , B	I2 , A	kТР	kНГ	І1, А

Тәжірибе аяқталғаннан соң модулдерді бастапқа қалпына келтіру қажет.

Есептелетін мәндер.

Есептелетін мәндер арқылы трансформатордың сыртқы сипаттамаларын және трансформатор ПӘК-нің жүктеме коэффициентіне  k_НГ  тәуелділігін тұрғызуға болады.

                         

Тәжірибе арқылы және есептеу арқылы алынған трансформатордың сыртқы сипаттамаларын бір графикке сала отырып, оларға талдау жасау керек.

Жүктеме коэффициентіне байланысты екінші кернеудің U₂  есептелген мәнін келесі теңдеу арқылы табуға болады:

                         

Мұндағы:         U_2О – трансформатордың бос жүріс режиміндегі екінші орамадағы кернеу, В;

                          ΔU_% - трансформатордың екінші кернеуінің пайыздық өзгеруі;

                           активті жүктеме

 

         

 

           

 

         

 

          

 

---