JoVE Logo

Sign In

רובוטריקים חד פאזיים

Overview

מקור: עלי באזי, המחלקה להנדסת חשמל, אוניברסיטת קונטיקט, סטורים, CT.

רובוטריקים הם מכונות חשמליות נייחת כי לעלות או למטה מתח AC. הם נוצרים בדרך כלל סלילים ראשוניים ומשניים או פיתולים, שבו המתח על הראשי הוא מועלה או למטה משני, או להיפך. כאשר מתח מוחל על אחד הפיתולים והזרם זורם באותה פיתול, השטף מושרה בליבה המגנטית, צימוד שני פיתולים. עם זרם AC, שטף AC מושרה, וקצב השינוי שלו עורר מתח על המתפתל המשני (החוק של פאראדיי). הקשר בין שתי המפתולים תלוי במספר הפניות של כל פיתול; לכן, אם לפיתולים העיקריים יש יותר פניות מאשר המתפתל המשני, המתח יהיה גבוה יותר על הראשי מאשר על המשני, ולהיפך.

ניסוי זה מאפיין שנאי חד פאזי על ידי מציאת הפרמטרים המעגליים המקבילים שלו. שלוש בדיקות מבוצעות: מבחן במעגל פתוח, מבחן קצר, ובדיקת DC.

Principles

השנאי המשמש בניסוי זה מדורג ב 115 V / 24 V, 100 VA. דירוג המתח נובע מהיכולת של הבידוד של כל פיתול לטפל בבטחה מתחים ספציפיים, בעוד דירוג VA או כוח (וואט) דירוג מגיע מיכולת טיפול הנוכחי של פיתולים אלה, במיוחד עובי חוט. חשוב לא לערבב ראשוני ומשני עם המינוח במתח גבוה ונמוך. לניסוי זה, ההנחה היא שלצד הראשי יש דירוג V 115, בעוד הצד המשני מדורג ב- 24 V. בצד 115 V יש שני מסופים המסומנים IN1 ו- IN2, בעוד שבצד המשני יש שני מסופים המסומנים OUT1 ו- OUT2.

הצד במתח גבוה משמש בדרך כלל לבדיקת קצר חשמלי כדי להשיג רזולוציית מתח רבה יותר. לדוגמה, אם שנאי מדורג עבור 1200 V / 120 V, קצר על 120 V כנראה יש זרם מדורג זורם עם פחות מ 10% של 1200 V, מה שהופך 0-120 V משתנה אוטומטי שנאי (VARIAC) על 1200 V מתאים לבדיקה זו. הצד במתח נמוך משמש בדרך כלל לבדיקת מעגל פתוח, שכן מתח זה נגיש יותר במעבדה. לפיכך, גישה זו מתבצעת כפרקטיקה מקובלת בניסוי זה.

מבחן המעגל הפתוח מסייע להעריך את ההשראות ההדדית בין שתי פיתולים, כמו גם הפסדי כוח הליבה הנגרמים על ידי שטף המושרה בליבה. מבחן קצר מסייע בזיהוי הדליפה של שני הפיתולים, שכן הזרם המרבי נמשך בקצר, וכמה דליפות שטף מהליבה סביב הפיתולים. מבחן DC מסייע במדידת עמידות תיל של שני פיתולים.

Procedure

1. מבחן DC

  1. הפעל את ספק הכוח DC במתח נמוך הזמין על הספסל.
  2. הגדר את יציאת המתח שלו ל- 0 V והגדר את מגבלת הזרם ל- 0.8 A.
  3. בדוק שוב את חיבורי המעגל ולאחר מכן חבר את פלט ספק הכוח על-פני פיתולי הצד הראשיים (IN1 ו- IN2). השאר את פיתולים בצד המשני (OUT1 ו OUT2) פתוח.
  4. הפעל את האספקה והגדיל מעט את המתח עד להגעה למגבלה הנוכחית. שים לב שייתכן שהאספקה כבר מוגבלת כעת כאשר האספקה מופעלת. אל תגדיל את המגבלה הנוכחית.
  5. הקלט את קריאות המתח והזרם מתצוגת ספק הכוח.
  6. הגדר את המתח בחזרה ל- V 0 ונתק את האספקה.
  7. התאם את המגבלה הנוכחית ל- 4 A ולאחר מכן חבר את פלט האספקה על-פני פיתולים בצד המשני (OUT1 ו- OUT2). השאר את פיתולי הצד העיקריים (IN1 ו- IN2) פתוחים.
  8. הפעל את האספקה והגדיל מעט את המתח עד להגעה למגבלה הנוכחית. שים לב שייתכן שהאספקה כבר מוגבלת כעת כאשר האספקה מופעלת. אל תגדיל את המגבלה הנוכחית.
  9. הקלט את קריאות המתח והזרם מתצוגת ספק הכוח. עבור שנאי זה, מתח הכניסה הוא 3.5 V והזרם הוא 0.8 A.
  10. הגדר את המתח בחזרה ל- V 0, כבה את האספקה וניתק אותו.
  11. מדוד את ההתנגדות על פני המפתולים העיקריים עם מרובה מטרים.
  12. מדוד את ההתנגדות על פני פיתולים משניים עם מרובה מטרים.
  13. זה נפוץ יש התנגדות צד מתח גבוה יותר להיות גבוה יותר מאשר התנגדות צד המתח התחתון בשל העובדה כי כוח משני הצדדים הוא שווה באופן אידיאלי, מתח גבוה יותר פירושו זרם נמוך יותר ובכך התנגדות נמוכה יותר. מבחן DC והתנגדות מדודה על מרובה מטר צריך להתאים באופן הדוק.

2. מבחן מעגל פתוח

  1. ודא שהמקור המשולש כבוי.
  2. חבר את המעגל למבחן המעגל הפתוח (איור 1). השתמש במד כוח דיגיטלי.
  3. ודא שה-VARIAC ב-0%.
  4. בדוק שוב שחיבורי המעגלים הם כצפוי מתג 1, ולאחר מכן הפעל את המקור המשולש.
  5. התאם לאט את ידית VARIAC עד שקריאת המתח במד הכוח הדיגיטלי תגיע ל-24 וולט.
  6. הקלט את המתח, הזרם, הכוח האמיתי ואת גורם הכוח של מד הכוח.
  7. הגדר את ה- VARIAC בחזרה ל- 0%, כבה את המקור המשולש ונתק את פלט VARIAC.
  8. במבחן המעגל הפתוח או ללא עומס, תגובה ממגנטת (Xm) והתנגדות אובדן הליבה (RC) נמצאים מן הזרם (IOC), מתח (VOC), ו כוח (POC) מדידות כדלקמן:
    RC= VOC2/POC (1)
    ו Xm= VOC2/ QOC (2)
    איפה QOC2=(VOCIOC)2 - P OC2 (3)

Figure 1
איור 1: סכמטי בדיקת DC. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

3. מבחן קצר חשמלי

  1. ודא שהמקור המשולש כבוי.
  2. חבר את המעגל למבחן קצר חשמלי (איור 2). ודא ש- IN1 ו- IN2 מחוברים לפלט VARIAC.
  3. ודא שה-VARIAC ב-0%.
  4. חשב את זרם הקלט המדורג של השנאי. זה נמצא על ידי חלוקת דירוג VA לפי דירוג המתח בצד הכניסה. לדוגמה, אם הקלט הוא 115 V ודירוג VA הוא 100 VA, דירוג הנוכחי של הקלט הוא 100/115 = 0.87 A.
  5. בדוק את המעגל ולאחר מכן להפעיל את המקור תלת פאזי.
  6. התאם לאט ובזהירות את ידית VARIAC עד שהקריאה הנוכחית במד הכוח הדיגיטלי תגיע לזרם קלט מדורג.
  7. הקלט את המתח, הזרם, הכוח האמיתי ואת גורם הכוח במד הכוח.
  8. הגדר את ה- VARIAC בחזרה ל- 0%, כבה את מתג הניתוק וניתק את פלט VARIAC. השאר את הכבל המשולש VARIAC מחובר.
  9. הסר את קצר להציב על פני שנאי משני.
  10. במבחן קצר, תגובת הדליפה (X1+X2'=Xeq)והתנגדות חוט (R1+R2'=Req)של שתי הפיתולים נמצאים מהזרם (ISC), מתח (VSC), ועוצמה (PSC) מדידות כדלקמן:
    Req=PSC/ISC2 (4)
    ו Xeq= QSC/ISC2 (5)
    איפה QSC2=(VSC ISC)2 - P SC2 (6)
  11. ההנחה היא ש- X1 שווה ל- X2', בעוד שניתן להשתמש ב- R1 ו- R2' מבדיקת DC (או לפחות אחד מהם). אם בדיקת DC אינה מבוצעת, מקובל להניח כי R1 ו- R2' שווים.

Figure 2
איור 2: סכמטי מבחן קצר חשמלי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

4. בדיקת עומס

בדיקות עומס מראות כיצד ערכי הזרם והמתח מתואמים בין צדי הכניסה והפלט של השנאי כאשר באופן אידיאלי, V1/V2 = I2/I1 = N1/N2 = a where N הוא מספר הסיבובים, כתבים משניים 1 ו- 2 הם עבור הצדדים הראשיים והמשניים, בהתאמה, ו- a הוא יחס הסיבובים. העכבה בצד המשני המשתקפת לצד הראשי היא R'=2R או X'=2X.

  1. ודא שהמקור המשולש כבוי.
  2. חבר את המעגל למבחן העומס (איור 3). ודא ש- IN1 ו- IN2 מחוברים לפלט VARIAC.
  3. ודא שה-VARIAC ב-0%.
  4. חבר בדיקת מתח דיפרנציאלית של אוסצילוסקופ על-פני הראשי עם הגדרה של 1/200. התאם את מדידת הבדיקה עבור היסט V 0 עם גורם קנה מידה מתאים.
  5. חבר בדיקה זרם oscilloscope כדי למדוד את זרם העומס. התאם את מדידת הבדיקה עבור היסט של 0 mV עם גורם קנה מידה של פי 1 עבור הגדרה של 100 mV/A.
  6. בדוק את המעגל ולאחר מכן הפעל את מתג הניתוק תלת-פאזי.
  7. כוונן לאט את ידית VARIAC עד VP קורא 115 V.
  8. הקלט את המתח, הזרם, הכוח האמיתי ומקדם הכוח של שני מדי הכוח הדיגיטליים.
  9. לכוד את מסך האוסצילוסקופ עם לפחות שלושה מחזורים מוצגים.
  10. כבה את המקור המשולש והגדר את ה- VARIAC ב- 0%.
  11. החלף את 100 Ω נגד בשלושה 100 Ω נגדים במקביל.
  12. הפעל את המקור המשולש וכוון לאט את ידית VARIAC עד ש- VPיקרא V 115 V.
  13. הקלט את שתי קריאות מד הכוח הדיגיטלי בלבד (ללא לכידת מסך אוסצילוסקופ).
  14. הגדר את ה- VARIAC בחזרה ל- 0%, כבה את בורר הניתוק ונתק את ההתקנה.

Figure 3
איור 3: סכמטי בדיקת טעינה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Results

על-ידי ביצוע בדיקות DC, מעגל פתוח, קצר ועומס, זוהו הפרמטרים המקבילים של השנאי; לכן, הדמיה, הפעלה וניתוח של התנהגות שנאי מציאותית הופכים לאפשריים.

מבחן קצר מבוצע בדרך כלל על ידי החלת מתח גובר בצד המתח הגבוה, שכן רק מתחים קטנים בצד זה עלולים לגרום לזרם מדורג לזרום בצד המתח הנמוך המקוצר. זה שימושי בהפעלת השנאי בזרם מדורג, ולכן, בדיקה עבור יכולת נשיאה נוכחית.

עבור בדיקה זו, מתח קצר הוא 11.9 V, זרם קצר הוא 0.865 A, ואת כוח קצר הוא 7.11 W. מידות קצר משמשות לאחר מכן לחישוב תגובת דליפה, שהיא 9.94Ω במקרה זה. הצד העיקרי המתקבל ותגובה צדדית משתקפת הם כל 4.97Ω. ההתנגדות הכוללת של חוט מחושבת כ- 9.502Ω. חיסור ההתנגדות של המתפתל העיקרי (4.375Ω) נותן 5.127

באשר לבדיקת המעגל הפתוח, כדאי להבטיח כי יכולות בידוד מתח שנאי מתקיימות בעת הפעלת מתחים מדורגים. בדיקות אחרות, כגון בדיקות בידוד סיר גבוה עבור פירוק חומר בידוד, בדיקות רטט מכני, וכו ', מבוצעים גם אבל עבור יישומים מתקדמים יותר.

עבור שנאי זה, מתח המעגל הפתוח הוא 23.8 V, זרם המעגל הפתוח הוא 335.5 mA והספק המעגל הפתוח הוא 2.417 W. ממדידות אלה, התנגדות אובדן הליבה, Rc, ותגובה הדדית, Xm, ניתן לחשב כמו 234.35Ω ו 74.67Ω בהתאמה.

Application and Summary

הבדיקות המתוארות הן קריטיות בהערכת העכבה של שנאי בקביעת הפרמטרים המעגליים המקבילים לו. מאז יישומי שנאי להשתנות מטענים פשוטים להעברת AC בהספק גבוה, כראוי אפיון שנאים שונים עבור יישומים שונים הוא חיוני. עכבה שנאי משמש במערכות כוח כדי לקבוע מכשולי תקלה אפשריים משני צדי שנאי, משוער היעילות של שנאי, לחשב את הקו שלה ויסות עומס, ולדמות את השנאי כחלק ממערכות חשמליות גדולות יותר.

Tags

Single Phase TransformersPower SuppliesAC VoltagesAC CurrentsElectrical IsolationLaboratory InstrumentsMedical DevicesTransformer ComponentsTransformer AnalysisTransformer DesignElectrical ParametersTestsPrimary WindingSecondary WindingCoreSteel CoreFerrite CoreAir CoreMagnetic CouplingMagnetic FieldMagnetic FluxMutual InductionFaraday s LawInduced Voltage

Skip to...

0:06

Overview

1:05

Principles of Single-phase Transformers

4:25

DC Test for Winding Resistance

6:26

Open Circuit Test

7:46

Short Circuit Test

9:06

Applications

10:30

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

רובוטריקים חד פאזיים

Electrical Engineering

20.2K Views

article

אמצעי זהירות חשמליים וציוד בסיסי

Electrical Engineering

144.6K Views

article

אפיון רכיבים מגנטיים

Electrical Engineering

15.0K Views

article

מבוא ללוח עמודי החשמל

Electrical Engineering

12.4K Views

article

ממיר האצת DC/DC

Electrical Engineering

56.9K Views

article

ממיר DC/DC Buck

Electrical Engineering

21.1K Views

article

ממיר Flyback

Electrical Engineering

13.2K Views

article

מפסקים חד פאזיים

Electrical Engineering

23.4K Views

article

מאמת תיריסטור

Electrical Engineering

17.5K Views

article

מהפך חד פאזי

Electrical Engineering

17.9K Views

article

מנועי DC

Electrical Engineering

23.4K Views

article

אפיון מנוע אינדוקציה AC

Electrical Engineering

11.6K Views

article

מכונת אינדוקציה AC הניזונה מ- VFD

Electrical Engineering

6.9K Views

article

סינכרון מחשב סינכרוני AC

Electrical Engineering

21.6K Views

article

אפיון מכונה סינכרוני AC

Electrical Engineering

14.3K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved