1 Домашнее задание

1.1 Определить намагничивающий ток, потери в стали сердечника трансформатора и ток холостого хода при номинальном первичном напряженииU_1ном= 25 В (50 Гц), если трансформатор выполнен на ленточном броневом магнитопроводе типа ШЛ16×20 (l_ср= 13.6 см;S_ст= 2.8 см²;G_ст= 295 г) из электротехнической стали марки 2013. При расчётах принять длину воздушного зазораl₀0 мм иW₁= 300 иW₂= 600 витков.

1.2 Ознакомиться с измерительными приборами, указанными в разделе 5, выбрать необходимые приборы для выполнения лабораторной работы.

1.3При выполнении домашнего задания используйте материал, приведённый в приложении А.

2 Рабочее задание

Для материала магнитопровода трансформаторов, выбранного согласно варианту задания, при гармоническом намагничивании для частот f₁и f₂выполнить нижеследующее:

2.1 Определить намагничивание и амплитудную проницаемость материала магнитопровода и построить зависимости:

B_m=f(H_m) и _m=f₁(H_m)

2.2 Определить осциллографическим способом потери на перемагничивание при номинальном первичном напряжении U_1ном=20 В.

2.3 Определить коэффициент трансформации и ток холостого хода трансформатора при номинальном первичном напряжении U_1ном=20 В.

2.4 Параметры магнитопроводов, частоты, на которых производятся измерения, коэффициент А для материала приведены в таблице 1.

Таблица 1

Тип (материал магнитопровода)	Активная площадь сечения магнитопровода, Sст, см^2	Средняя длина магнитной силовой линии, lср, см	Плотность материала магнитопровода, , кг/м^3	Частоты, на которых производятся измерения, Гц	А,
ШЛ 1620 (электротехническая сталь 3422)	2.8	13.6	7800 (0.295)	f1 = 50 f2 = 400	663
Ш 2028 (феррит 1500НМ3)	5.77	14.4	5000 (-)	f1 = 400 f2 = 1000	82
ШЛ 1016 (электротехническая сталь 3422)	1.39	8.5	7800 (0.091)	f1 = 50 f2 = 400	663
ОЛ32/50-25 (электротехническая сталь 3422)	2.25	12.87	7800	f1 = 400 f2 = 1000	663
ШЛ-14а21 (электротехническая сталь 3422)	2.92	7.92	7800	f1 = 50 f2 = 400	663
ШЛ-12а24 (электротехническая сталь 3422)	2.86	6.82	7800	f1 = 50 f2 = 400	663

Примечание:коэффициент А представляет собой потери в единице объёма (см³) приf= 1 Гц и Вт = 1·В·с·см^-2.

3. Порядок выполнения работы

3.1 Динамическая кривая намагничивания при синусоидальном намагничивании определяется следующим образом. Собирается схема, приведенная на рисунке 1.

Рисунок 1

Схема для определения динамических характеристик

Примечание:измерения токов, напряжений производить с помощью осциллографа.

Положение тумблера «1»на панели лабораторной установки соответствует разрыву цепи между зажимами 1 и 2.

Положение тумблера «2»соответственно подключает сопротивлениеRк зажимам 1 и 2.

ГС – генератор сигналов;

Тр – трансформатор;

Изменяя напряжение на выходе генератора (ГС) в диапазоне от 0,1 U_номдо 1,1U_ном, замеряются напряженияU₂иI₁, и рассчитываются амплитудные значения магнитной индукцииB_m, напряженностиH_mи относительной магнитной проницаемости_m.

; (1)

; (2)

, (3)

где ₀=410^-7Гн/м – магнитная постоянная;

K_ф= 1.11 – коэффициент формы.

Результаты измерений заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

Частота, Гц	Материал магнитопровода	Результаты измерений			Результаты расчетов
		U1, В	U2, В	I1, мА	Bm, Тл	Hm,А/м	m
f1	Электротехническая сталь
	Феррит
f2	Электротехническая сталь
	Феррит

Построить зависимости B_m=(H_m) и_m=f(H_m)

3.2 Потери мощности на перемагничивание материала сердечника трансформатора осциллографическим способом определяются следующим образом.

Собрать схему, приведенную на рисунке 2.

Рисунок 2

Схема для определения динамических характеристик осциллографическим способом.

Примечание:подаваемое на схему напряжение измеряется с помощью осциллографа.

Идея осциллографического метода состоит в том, что на магнитный образец накладывают намагничивающую обмотку W₁и обмотку для измерения индукцииW₂. На горизонтальные пластины осциллографа подают напряжениеU_R, пропорциональное намагничивающему току:

; (4)

где H_t– мгновенное значение напряжённости магнитного поля.

На вертикальные пластины подают напряжение с конденсатора U_c, включенного последовательно сW₂ и активным сопротивлением R₁. При соблюдении условияR₁>>X_cнапряжениеU_cпропорционально мгновенному значению индукции в сердечнике:

(5)

В результате сложения отклонений по горизонтали и вертикали электронный луч описывает кривую, изображающую в некоторых масштабах динамическую петлю гистерезиса.

Значения напряженности и индукции подсчитываются по формулам:

и

где: - масштаб по горизонтальной оси,;

а_г– отклонение луча по горизонтальной оси, дел;

- масштаб по вертикальной оси,;

а_в– отклонение луча по вертикальной оси, дел;

m_гиm_в– коэффициенты отклонения горизонтального и вертикального каналов осциллографа, соответственно,;

По полученной осциллограмме определяют удельные потери мощности в материале:

,(6)

где S_П– площадь динамической петли, м²;

γ – плотность материала сердечника, кг/м³;

f– частота, Гц.

Для номинального напряжения U_1ном=20 В иf₁=50 Гц иf₂=400 Гц определить удельные потери мощности. Результаты свести в таблицу 3.

Таблица 3

Частота f, Гц	Материал магнитопровода	Результаты измерений и расчетов
		МГ, А/м	МВ, Тл	SП, см^2	ΔР, Вт/кг
f1	Электротехническая сталь
	Феррит
f2	Электротехническая сталь
	Феррит

3.3 Для определения коэффициента трансформации и тока холостого хода необходимо собрать схему, приведенную на рисунке 3.

Рисунок 3

Схема для определения коэффициента трансформации

и тока холостого хода

Примечание:все измерения производить с помощью осциллографа.

Для номинального первичного напряжения U_1ном=25 В иf₁=50 Гц иf₂=400 Гц определить коэффициент трансформации и ток холостого хода. Полученные результаты свести в таблицу 4.

Таблица 4

Частота f, Гц	Материал магнитопровода	U1, В	U2, В	K=U1/U2	I01, А
50	Электротехническая сталь
	Феррит
400	Электротехническая сталь
	Феррит