close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2310.Испытания трансформаторов лаб. практикум [для бакалавров напр

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Лабораторный практикум
Электронное издание
Красноярск
СФУ
2012
УДК 621.314.2(07)
ББК 31.261.8я73
И887
Составители: Л.Ф. Силин, С.А. Встовский, Н.Е. Полошков
Рецензент: С.И. Мурашкин, доцент кафедры ЭТКиС
И887 Испытания трансформаторов: лаб. практикум [Электронный ресурс] /
сост. Л.Ф. Силин, С.А. Встовский, Н.Е. Полошков. – Электрон. дан. –
Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – Систем. требования: PC не ниже
класса Pentium I; 128 Mb RAM; Windows 98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и
выше. – Загл. с экрана.
В лабораторном практикуме представлены две лабораторные работы
по курсу «Испытания трансформаторов».
Предназначен для бакалавров укрупненной группы направления 140400
«Энергетика и электротехника».
УДК 621.314.2(07)
ББК 31.261.8я73
© Сибирский
федеральный
университет, 2012
Учебное издание
Подготовлено к публикации редакционно-издательским
отделом БИК СФУ
Подписано в свет 07.09.2012 г. Заказ 9081.
Тиражируется на машиночитаемых носителях.
Редакционно-издательский отдел
Библиотечно-издательского комплекса
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел/факс (391)206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru
http://rio.sfu-kras.ru
2
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
В начале работы необходимо ознакомиться с лабораторными стендом,
измерительными приборами и аппаратами, установленными на стенде, схемами
испытаний. Перед сборкой каждой схемы следует определить возможные предельные значения измеряемых величин и выбрать соответствующие приборы
или пределы измерений. В соответствии с программой испытаний подготовить
протокол для записи результатов измерений. Схемы опытов и необходимые
графические зависимости следует рисовать аккуратно с помощью чертежных
инструментов. Графики вычерчивать в масштабе, удобном для практического
использования (размером не менее 100 × 100 мм 2 ). Оси координат градуировать
так, чтобы единицы длины соответствовали 1; 2; 5; 10; 100 и.т.д. единицам измерения изображаемых величин.
ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ
Работать следует только на стенде указанном преподавателем. Сборку
схем испытаний и все необходимые пересоединения в схемах выполнять только
при отключенном напряжении. Вновь собранные и частично измененные схемы
включать под напряжение только после проверки и с разрешения преподавателя. Перед включением напряжения на схему испытаний следует предупредить
студентов бригады и убедиться в том, что нет людей, находящихся в опасной
близости от включаемой схемы.
Не касаться частей схемы, находящихся под напряжением.
При обнаружении неисправностей или ненормальной работы установки
немедленно отключить схему от сети и сообщить об этом преподавателю.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
Стенд для испытания трансформаторов выполнен на базе лабораторного
стола. За лицевой панелью стола установлены испытываемые трансформаторы,
трансформаторы тока и напряжения, переключатели и выполнены необходимые электрические соединения.
Все лабораторные исследования проводят на трех однофазных сухих
трансформаторах типа ОСМ-0,4УЗ. Мощность одного трансформатора
400 В·А. Номинальные напряжения обмоток ВН – 220 В, НН – 110 В.
Совместно с измерительными приборами, расположенными на лицевой
панели стенда, для измерения фазных и линейных напряжений, токов и активной мощности одной из обмоток трансформатора используют измерительный
комплект К505.
В левом верхнем углу лицевой панели установлен автоматический выключатель 1 (рис. 1), предназначенный для включения напряжения на стенд.
Нерегулируемое переменное напряжение 220 В подается на схему испытаний с
3
клемм 3, регулируемое – с клемм 4. В качестве регулятора напряжения РН использован индукционный регулятор, установленный в левой нижней части
стенда. Для доступа к ручке управления регулятором нужно открыть левые
дверки стола.
1 3
5
11 12
6
РН
4
7 9 8
10
13 16
17
0
110
0
0
220
110
0
220
0
110
0
220
14 15
18 19
20 21 22 24
25 23
Рис. 1. Схема лабораторного стенда
Вольтметры 5, 6 постоянно подключены к зажимам 110 В обмоток испытываемых трансформаторов. Пределы измерения вольтметра 5 составляют от 0
до 250 В. В зависимости от схемы соединения обмоток и положения переключателя 7 вольтметр 5 показывает линейные напряжения UAB, UBC, UCA или фазные UA, UB, UC (в схеме «звезда») напряжения на обмотках 0 – 110 В. Для измерения фазных напряжений нулевую точку «звезды» испытываемых трансформаторов соединяют с нулевой клеммой 9 вольтметра.
Вольтметр 6 с пределами измерений 0 – 10 В используется только в опыте
короткого замыкания для измерения линейного напряжения короткого замыкания UAB,UBC, UCA. При выполнении других опытов и при работе с измерительным комплектом К505 вольтметр 6 должен быть выключен. Для защиты обмотки комплекта установлен предохранитель 10.
Вольтметр 17 постоянно подключен к зажимам 220 В обмоток испытываемых трансформаторов. Пределы измерения вольтметра 17 составляют
от 0 до 250 В. В зависимости от схемы соединения обмоток испытываемых
трансформаторов и положения переключателя 18, вольтметр 17 показывает линейные напряжения UAB, UBC, UCA или фазные UA, UB, UC (в схеме «звезда») напряжения на обмотках 0 – 220 В. Для измерения фазных напряжений нулевую
точку «звезды» испытываемых трансформаторов соединяют с нулевой клеммой
19 вольтметра.
Активную мощность одной из обмоток трансформатора измеряют ваттметром 13 с переключателями 14, 15, расположенными под ваттметром. При
работе с измерительным комплектом К505 ваттметр 13 не используется, а переключатели 14, 15 устанавливают на максимальные пределы измерения:
4
TT - 5/1, TH – 220/110.
На лицевой панели стенда схематически изображены обмотки 0 – 110 В и
0 – 220 В испытываемых трансформаторов. Концы обмоток присоединены к
клеммам на панели стенда и обозначены соответственно 0, 110 и 0, 220. В схеме
«звезда» клеммы 0 объединяют в общую точку. Напряжения подводят или
снимают с клемм 110, 220.
Для измерения токов испытуемых трансформаторов на лицевой панели
стенда расположены вертикальные ряды амперметров 11, 12, 16, 20, 21. Амперметры 11 имеют предел измерений 0 – 1 А. Остальные амперметры с пределом
измерений 0 – 5 А.
Подключать нагрузку к вторичной обмотке трансформатора следует через
клеммы 22 в правом верхнем углу лицевой панели автоматическим выключателем 23. В качестве нагрузки использованы наборы активных сопротивлений,
соединенных по схеме звезда. Сопротивления нагрузки меняют ступенями при
помощи трех переключателей, расположенных справа на верхней части крышки
стенда.
Лабораторная работа 1
ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
Программа работы:
1.1. Определение номинальных линейных и фазных токов и напряжений первичной и вторичной обмоток трансформатора.
1.2. Опыт холостого хода.
1.3. Опыт короткого замыкания.
1.4. Внешняя характеристика трансформатора.
1.5. Определение параметров Т – образной схемы замещения по данным
опытов холостого хода и короткого замыкания.
1.6. Определение составляющих напряжения короткого замыкания, изменения вторичного напряжения; расчет внешней характеристики трансформатора.
1.7. Расчет коэффициентов трансформации линейных и фазных напряжений.
1.8 Расчет зависимости коэффициента полезного действия от загрузки
трансформатора.
1.9. По результатам опытов и расчетов начертите графики характеристик: холостого хода I1фх , P1х , cosϕ1х = f (U1фх ) , короткого замыкания I1фк , P1к ,
cosϕ1к = f (U1фк ) ; опытной и расчетной внешней характеристики U 2 = f ( I 2 ) , а
также η = f (kз ) .
5
Пояснения и указания к работе:
РН
Измерительный
комплект К505
3 ~ 50 Гц, 220 В
Рассчитать номинальные линейные и фазные токи и напряжения первичной и вторичной обмоток. Собрать схему испытаний по рис. 2. Использовать в
качестве первичных обмотки трансформатора 0 – 110 В, в качестве вторичных 0
– 220 В.
Клеммы 4 (рис. 1) выхода регулятора напряжения РН соединить с клеммами измерительного комплекта К505: А, В, С, под которыми написано «генератор». Клеммы 110 обмоток испытываемых трансформаторов соединить с
клеммами измерительного комплекта К505 А, В, С, под которыми написано
«нагрузка».
110
0
0
220 pA
110
0
0
220
110
0
0
220 pA
pA
Рис. 2. Схема испытания трансформаторов
Измерительный комплект К505 измеряет активную мощность, напряжение и ток в каждой фазе для схемы «звезда» независимо от схемы включения
обмоток трансформатора. Вследствие того, что исследуются симметричные режимы работы трансформатора, токи, напряжения и мощности всех фаз примерно равны. Поэтому в опытах холостого хода и короткого замыкания допускается проводить все измерения в одной фазе. При переводе переключателя фаз измерительного комплекта в положение 0 все приборы комплекта отключаются.
Порядок выполнения работы:
Опыт холостого хода. Характеристики холостого хода I1фх , P1х ,
cosϕ1х = f (U1фх ) . Опыт холостого хода проводят при разомкнутой вторичной
обмотке. Нагрузка отключена автоматическим выключателем 23. Установить
переключателями измерительного комплекта пределы измерения: по напряжению – 150 В; по току – 1 А.
Подать напряжение на схему испытаний. Регулятором РН установить напряжение U1фх = 1,1 U1н . Записать фазные токи, напряжение и мощность, потребляемую из сети в табл. 1. Второе измерение выполнить при номинальном
напряжении
U1фх = U1н .
Далее
уменьшать
напряжение
до
6
Режим холостого хода
U1фх = (0,3 − 0,4) U1н через 10 – 15 В, результаты измерений записывать в табл.
1.
Таблица 1
Результаты опыта холостого хода
Ток, А
Мощность, Вт
№ Напряжение, В
п/
U1
cosϕ1
UA UВ UС
IA IВ IС I1ф PA PВ PС P1
п
ф
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
При построении характеристик холостого хода и расчетах использовать
средние значения фазных токов, напряжений и суммарную потребляемую
мощность трансформатора:
I1фх = I1ф =
I A + I B + IC
;
3
U1фх = U1ф =
(1)
U A + U B + UC
;
3
(2)
P1x = PA + PB + PC .
(3)
Коэффициент мощности при холостом ходе, о.е.:
cos ϕ1x = cos ϕ1 =
P1x
3 ⋅ U1фx ⋅ I1фx
.
(4)
При выполнении измерений в одной фазе (например, в фазе А) принять
средние значения напряжения и тока равными измеренным фазным значениям
напряжения и тока, а мощность трансформатора утроенному значению мощности фазы:
I1фx = I1ф = I A ;
7
(5)
U1фx = U1ф = U A ;
(6)
P1x = Р1 = 3 ⋅ PA .
(7)
Опыт короткого замыкания. Характеристика короткого замыкания
I1фк , P1к , cosϕ1к = f (U1фк ) . Регулятором напряжения РН уменьшить первичное напряжение до минимального значения и отключить трансформатор от сети. Установить предел измерения по току – 5 А. При отключенном автоматическом выключателе 23 замкнуть накоротко клеммы 24.
Подать напряжение на схему испытаний включением автоматического
выключателя 1. Убедившись, что напряжение на первичной обмотке трансформатора минимально, замкнуть накоротко вторичную обмотку трансформатора
включив выключатель 23. После этого установить на измерительном комплекте
предел измерения по напряжению 30 В.
№
п/
п
1.
2.
3.
4.
Результаты опыта короткого замыкания
Напряжение, В
Ток, А
Мощность, Вт
U1
cosϕ1
UA UВ UС
IA IВ IС I1ф PA PВ PС P1
ф
Режим короткого
замыкания
Таблица 2
Регулятором напряжения РН увеличить первичное напряжение до напряжения «короткого замыкания», при котором ток в первичной обмотке равен
номинальному I1фк = I1н . Произвести измерения фазных напряжений, токов и
мощностей. Показания приборов записать в табл. 2. Постепенно уменьшая напряжение на первичной обмотке выполнить все необходимые измерения для 3 –
4 значений тока короткого замыкания. Для повышения точности измерений при
токах короткого замыкания ниже номинальных рекомендуется устанавливать
регулятором РН первичные напряжения, соответствующие 20, 15 и 10 делениям
на шкале вольтметра.
По окончании опыта необходимо уменьшить напряжение регулятором
напряжение РН на зажимах первичной обмотки до минимального значения. Установить на измерительном комплекте пределы измерения по напряжению –
300 В, по току – 10 А. Переключатель измерительного комплекта перевести в
8
положение 0. Выключить оба автоматических выключателя, снять перемычки с
клемм 23 нагрузки.
При построении характеристик короткого замыкания и расчетах использовать средние значения фазных токов, напряжений и суммарную потребляемую мощность трансформатора:
I1фк = I1ф =
I A + I B + IC
;
3
U1фк = U1ф =
(8)
U A + U B + UC
;
3
P1к = Р1 = PA + PB + PC .
(9)
(10)
Коэффициент мощности при коротком замыкании, о.е.:
cos ϕ1к = cos ϕ1 =
P1к
3 ⋅ U1фк ⋅ I1фк
.
(11)
При выполнении измерений в одной фазе (например, в фазе А) принять
средние значения напряжения и тока равными измеренным фазным значениям
напряжения и тока, а мощность трансформатора утроенному значению мощности фазы:
I1фк = I1ф = I A ;
(12)
U1фк = U1ф = U A ;
(13)
P1к = Р1 = 3PA .
(14)
9
Внешняя характеристика трансформатора U 2 = f ( I 2 ) . Подать напряжение на схему испытаний. Убедится, что напряжение на клеммах регулятора
минимальное. На измерительном комплекте установить пределы измерения по
току – 5 А, по напряжению – 150 В. При отключенной нагрузке увеличить первичное напряжение до номинального. Меняя положение ручки переключателя
18, вольтметром 17 измерить линейные вторичные напряжения U2АВ, U2ВC, U2СА;
результаты измерений записать в табл. 3. Подключить нагрузку и постепенно
нагрузить трансформатор до I 2 = I 2н , поддерживая первичное напряжение постоянным. На каждой ступени нагрузки в табл. 3 записывать линейные вторичные напряжения U2АВ, U2ВC, U2СА и токи I2А, I2В, I2С.
При расчетах и построении внешних характеристик использовать средние
вторичные линейные напряжения и токи:
U2 =
U 2 AB + U 2 BC + U 2CA
;
3
(15)
I2 =
I 2 A + I 2 B + I 2C
.
3
(16)
Таблица 3
№
п/
п
1.
2.
3.
4.
U2А
В
Результаты опыта внешних характеристик
Напряжение, В
Ток, А
Расчетные величины
U2В U2С
Δu,
U2, В
U2 I2А I2B I2C I2
кЗ=I2/I2лн
%
С
А
Расчет параметров Т - образной схемы замещения. Параметры (сопротивления) намагничивающего контура определяют по данным опыта холостого
хода при номинальном напряжении на первичной обмотке:
U1фх
;
(17)
z0 =
I1фх
r0 =
P1х
;
2
3 ⋅ I1фх
x0 = z 0 2 − r0 2 ,
10
(18)
(19)
где P1х , I1фх – мощность и фазный ток первичной обмотки трансформатора из опыта холостого хода при номинальном первичном напряжении
U1фх = U1фн .
Параметры главной ветви Т – образной схемы замещения определяют по
данным опыта короткого замыкания при токе короткого замыкания равном номинальному:
zк =
rк =
U1фк
;
(18)
P1к
;
3 ⋅ ( I1фн ) 2
(19)
I1фн
xк = ( zк ) 2 − (rк ) 2 ,
(20)
где P1к , U1фк – мощность и фазное напряжение трансформатора из опыта
короткого замыкания при номинальном токе I1фк = I1фн .
Определение составляющих напряжения короткого замыкания, изменения вторичного напряжения; расчет внешней характеристики трансформатора. Напряжение короткого замыкания и его активная и реактивная составляющие, % :
I1фн ⋅ zк
uк =
U1фн
u ка =
uкp =
⋅ 100 ;
(21)
⋅ 100 ;
(22)
⋅ 100 ,
(23)
I1фн ⋅ rк
U1фн
I1фн ⋅ xк
U1фн
где zк , rк , xк – параметры главной ветви схемы замещения Ом, определенные из опыта короткого замыкания.
Изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке, %:
Δu = к з (uка cos ϕ2 + uкр sin ϕ2 ) ,
11
(24)
где kЗ=I2/I2лн – коэффициент загрузки трансформатора;
sin ϕ2 = 0 , так как нагрузка чисто активная.
cos ϕ2 = 1 ,
Внешняя характеристика трансформатора, В:
Δu ⎞
⎛
U 2 = U 2н ⎜1 −
⎟,
⎝ 100 ⎠
(25)
где U 2н – линейное вторичное напряжение при U1ф = U1н и токе I 2 = 0 по
табл. 3.
Результаты расчета внешней характеристики записать в табл. 3. Расчетную внешнюю характеристики начертить на одном графике с опытной.
Расчет коэффициентов трансформации линейных и фазных напряжений. Коэффициент трансформации фазных напряжений, о.е.:
kф =
U1ф
U 2ф
,
(26)
где U1ф = 110 В номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, U 2ф напряжение вторичной обмотки трансформатора при номинальном
первичном напряжении из опыта внешней характеристики при токе I 2 = 0
(табл. 3).
Линейные напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора,
В:
U1л = 3U1ф ;
(27)
U 2л = U 2ф .
(28)
Коэффициент трансформации линейных напряжений, о.е.:
kл =
U1л
.
U 2л
(29)
Расчет зависимости коэффициента полезного действия от загрузки
трансформатора. Зависимость КПД трансформатора от загрузки, о.е.:
р0 + (kз ) 2 ⋅ ркн
η =1−
,
к з ⋅ Р2н + р0 + (kз ) 2 ⋅ ркн
12
(30)
где р0 ≈ Р1х − постоянные (магнитные) потери из опыта холостого хода
при номинальном первичном напряжении U1фх = U1фн ; pкн ≈ Р1к − переменные
(электрические) потери из опыта короткого замыкания при номинальном первичном токе I1фк = I1фн .
Номинальная активная мощность, Вт:
P2н = 3 ⋅ U 2н ⋅ I 2н ⋅ cos ϕ2 ,
(31)
где U 2н , I 2н – номинальные линейные напряжение и ток вторичной обмотки.
Рассчитать КПД для значений коэффициента загрузки kз =0,25; 0,5; 0,75;
1; 1,25. Результаты расчета записать в табл. 4.
Таблица 4
kз
I2
η
0,25
Расчетные данные
0,5
0,75
1,0
1,25
По результатам расчетов построить зависимости η = f (kз ) или η = f (I 2 ) .
Вопросы и задания для самопроверки
1.
Конструкция трехфазного масляного трансформатора.
2.
Принцип действия трансформатора.
3.
Какие материалы применяют для изготовления магнитных систем
трансформаторов?
4.
Какие конструкции магнитных систем применяют в трехфазных
трансформаторах.
5.
Написать уравнения и построить векторную диаграмму приведенного трансформатора.
6.
Что такое коэффициент трансформации? Как определить коэффициент трансформации опытным путем?
7.
Как проводят опыт холостого хода?
8.
Объяснить нелинейный характер зависимости тока холостого хода
от первичного напряжения.
9.
Почему мал ток холостого хода?
10. Почему ток холостого хода содержит активную и реактивную составляющие?
13
11. Почему уменьшается коэффициент мощности при увеличении первичного напряжения в режиме холостого хода?
12. Какие потери мощности в трансформаторе Вы знаете?
13. В каких частях трансформатора выделяются потери мощности при
холостом ходе? Какие из потерь преобладают?
14. Как проводят опыт короткого замыкания? Что такое напряжение
короткого замыкания?
15. Объясните вид зависимости тока короткого замыкания от первичного напряжения.
16. Почему коэффициент мощности остается практически постоянным
при изменении первичного напряжения в режиме короткого замыкания?
17. В каких частях трансформатора выделяются потери мощности при
коротком замыкании? Какие из потерь преобладают?
18. Как определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора по данным опытов холостого хода и короткого замыкания?
19. Объясните физический смысл параметров схемы замещения трансформатора.
20. Почему изменяется вторичное напряжение при нагрузке трансформатора?
21. Почему увеличивается ток первичной обмотки при нагрузке трансформатора?
22. Объясните вид внешних характеристик трансформатора при активной, активно-индуктивной, активно-емкостной нагрузках.
23. Объясните зависимость КПД трансформатора от коэффициента загрузки?
24. Вывести формулу для расчета КПД через одну из мощностей Р1
или Р2 и постоянные и переменные потери. При каких условиях КПД достигает
максимального значения?
14
Лабораторная работа 2
ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ГРУППЫ ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ НАГРУЗКАХ
Программа работы:
1.1. Испытать трансформатор в режиме двухфазной нагрузки при соединении обмоток по схеме Y/Y.
1.2. Испытать трансформатор в режиме однофазного короткого замыкания при соединении обмоток по схеме Y/Yн.
1.3. Испытать трансформатор в режиме однофазной нагрузки при соединении обмоток по схеме Δ/Yн.
1.4. Исследовать работу трансформатор в режиме открытого треугольника.
1.5. По данным опытов 1.1, 1.2 начертить демонстрационные векторные
диаграммы вторичных напряжений, поясняющие физический смысл процессов
в трехфазных групповых трансформаторах со схемами соединения обмоток
Y/Y, Y/Yн при несимметричной нагрузке, диаграммы линейных и фазных токов
по опыту 1.4 (схемы Δ/Δ и L/L).
Пояснения и указания к работе:
В опытах 1.1, 1.2, 1.3 использовать в качестве первичных обмотки испытуемых трансформаторов 0 – 220 В, вторичных обмотки 0 – 110 В. Первичные
обмотки в этих опытах (1.1, 1.2, 1.3) включать на напряжение сети без регулятора напряжения РН. При измерении напряжений следует помнить, что вольтметр 5 постоянно соединен с обмоткой 0 – 110 В, а вольтметр 17 с обмоткой 0 –
220 В, и не путать первичные и вторичные напряжения. В опыте 1.4 в качестве
первичных использовать обмотки 0 – 110 В, вторичных 0 – 220 В, напряжение
на первичную обмотку подать от регулятора напряжения РН.
Порядок выполнения работы:
Испытание трансформатора в режиме двухфазной нагрузки при соединении обмоток по схеме Y/Y. Собрать схему испытаний в соответствии с
рис. 3. Для измерения токов включить в схему амперметры с пределами измерения 0 – 5 А.
15
pA
220
0
0
110
220
0
0
110
0
110
3 ~ 50 Гц, 220 В
pA
pA
220
0
pA
pA
Рис. 3. Схема испытания трансформатора при двухфазной нагрузке
Таблица 5
IА,
А
IВ,
А
IС,
А
IА,
А
IВ,
А
IС,
А
Результаты опыта при двухфазной нагрузке
П Е Р В И Ч Н А Я О Б М ОТ К А
UAВ UВС UСА UA, UВ, UС,
Схема
Режим
В
, В ,В , В В
В
Y/Y
Холостой ход
Y/Y
2-х фаз. нагр.
Y/Yн Холостой ход
Y/Yн 1 фаз. К.З.
Δ/Yн
Холостой ход
Δ/Yн
1 фаз. нагр.
В Т О Р И Ч Н А Я О Б М ОТ К А
UAВ UВС UСА UA, UВ, UС,
Схема
Режим
В
, В ,В , В В
В
Y/Y
Холостой ход
Y/Y
2-х фаз. нагр.
Y/Yн Холостой ход
Y/Yн 1 фаз. К.З.
Δ/Yн
Холостой ход
Δ/Yн
1 фаз. нагр.
Нулевые точки обмоток соединить с нулевыми точками переключателей
соответствующих вольтметров. Подать на первичную обмотку напряжение
при отключенной нагрузке. Записать линейные токи первичной обмотки, ли16
3 ~ 50 Гц, 220 В
нейные и фазные напряжения первичной и вторичной обмоток в табл. 5. Нагрузить трансформатор, до номинального тока. Записать показания приборов в
табл. 5.
Испытание трансформатора в режиме однофазного короткого замыкания при соединении обмоток по Y/Yн. Собрать схему испытаний в соответствии с рис. 4. В первичную обмотку включить амперметры с пределами измерений 0 – 1 А.
pA
pA
pA
220
0
0
110
220
0
0
110
220
0
0
110
pA
Рис. 4. Схема испытания трансформатора в режиме короткого замыкания
Подать на первичную обмотку напряжение при разомкнутой вторичной.
Результаты измерений в режиме холостого хода записать в табл. 5.
Включить выключатель нагрузки, переведя трансформатор в режим однофазного короткого замыкания. Записать показания приборов в табл. 5.
Испытание трансформатора в режиме однофазной нагрузки при соединении обмоток по схеме Δ/Yн. Отключить провод, соединяющий нулевую
точку звезды испытуемых трансформаторов на стороне 220 В с нулевой точкой
переключателя вольтметра. Собрать схему испытаний в соответствие с рис. 5. В
первичной и во вторичной обмотках использовать амперметры с пределами измерения 0 – 5 А. Результаты измерений в режимах холостого хода и нагрузки
записать в табл. 5.
3 ~ 50 Гц, 220 В
pA
pA
pA
220
0
0
110
220
0
0
110
220
0
0
110
pA
Рис. 5. Схема испытания трансформатора в режиме однофазной нагрузки
17
Исследование работы трансформатора в схеме открытого треугольника. Полностью разобрать схему испытаний пункта 5. Соединить клеммы А,
В, С регулятора напряжения РН с клеммами 220. Подать напряжение на стенд и
в случае необходимости по вольтметру 17 установить минимальное напряжение.
Собрать схему испытаний в соответствии с рис. 6. В качестве первичных
использовать обмотки трансформатора – 110 В, вторичных – 220 В. Включить в
схему амперметры с пределами измерений 0 – 5 А для измерения фазных и линейных токов.
Подать напряжение на первичную обмотку трансформатора. Подключить
нагрузку к вторичной обмотке и вывести две ступени сопротивления нагрузки.
Увеличить напряжение регулятором РН до 110 В.
3 ~ 50 Гц, 220 В
pA pA
РН
pA
pA
pA pA
110
0
0
220
110
0
0
220
110
0
0
220
pA pA
pA pA
pA pA
Рис. 6. Схема испытания трансформатора в режиме
открытого треугольника
Результаты измерений записать в табл. 6.
Регулятором РН уменьшить напряжение до минимального и отключить
схему от сети. Отсоединить одинаковые фазы, например А, в первичной и вторичной обмотках. Для этого снять провода, идущие к клеммам 0 фазы А, на
сторонах ВН и НН.
Подать напряжение на схему открытого треугольника и увеличивать его
регулятором до 110 В, пока линейные токи в первичной обмотке не достигнут
прежних значений. Показания приборов записать в табл. 6.
По окончании опыта уменьшить регулятором РН напряжение до минимума и отключить схему от сети.
18
Таблица 6
Результаты опыта по схеме открытого треугольника
UAВ,
В
UВС,
В
ПЕРВИЧНАЯ ОБМОТКА
I ,
I ,
IВФ, А СФ
UСА, В IАЛ, А IВЛ, А IСЛ, А AФ
А
А
Схема
Δ/Δ
L/L
UAВ,
В
UВС,
В
ВТОРИЧНАЯ ОБМОТКА
I ,
I ,
IAФ,
IВЛ, А СЛ
IВФ, А IСФ, А Схема
UСА, В АЛ
А
А
А
Δ/Δ
L/L
Графические построения:
По результатам первых двух опытов построить векторные диаграммы
вторичных напряжений, поясняющие физический смысл процессов в трехфазных групповых трансформаторах со схемами соединения обмоток Y/Y, Y/Yн
при несимметричной нагрузке, диаграммы линейных и фазных токов со схемами соединений Δ/Δ и L/L.
Вопросы и задания для самопроверки
1.
Чем вызвана несимметрия токов и напряжений трансформатора при
симметричном питающем напряжении?
2.
Какой метод применяют для анализа несимметричных режимов
трансформатора? В чем заключается смысл этого метода?
3.
Какие составляющие токов (прямой, обратной, нулевой последовательностей) оказывают наиболее неблагоприятное влияние на работу трансформатора? Почему?
4.
В каком трансформаторе (стержневом или групповом) будет большее смещение нулевой точки звезды фазных напряжений из центра тяжести
треугольника линейных напряжений при соединении обмоток по схеме Y/Yн?
Почему?
5.
Почему при двухфазной нагрузке и соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Y, наблюдаются незначительные искажения напряжения?
19
6.
По какой схеме следует соединять первичную обмотку группового
трансформатора, если вторичная соединена по схеме Yн?
7.
Какое влияние оказывает несимметричная нагрузка на работу группового трансформатора при соединении обмоток по схеме Y/Yн?
8.
Какое влияние оказывает несимметричная нагрузка на работу
стержневого трансформатора при соединении обмоток по схеме Y/Yн?
9.
Какое практическое значение имеет работа группового трансформатора по схеме открытого треугольника?
10. Что такое схема открытого треугольника?
11. Как замыкаются потоки нулевой последовательности в магнитопроводах различной конструкции при соединении обмоток по схеме Y/Yн?
12. Чем вызвано изменение напряжений в режиме однофазного короткого замыкания при соединении обмоток по схеме Y/Yн?
13. Почему в схеме открытого треугольника происходит изменение
первичного и вторичного токов по величине и фазе при симметричной нагрузке?
14. Нарисуйте схему подключения обмоток трансформатора для работы в режиме открытого треугольника.
20
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Вольдек, А. И. Электрические машины. Введение в электромеханику.
Машины постоянного тока и трансформаторы: учеб. для вузов / А. И. Вольдек,
В. В. Попов. – СПб.: Питер, 2007. – 320 с.
2. Копылов, И. П., Электрические машины: учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб. // И.П. Копылов – М.: Высш. шк.; Логос, 2000.– 607 с.
3. Вольдек, А. И., Электрические машины // А. И. Вольдек – Л.: Энергия,
1978. – 840 с.
4. Сергеенков, Б.Н., Электрические машины: Трансформаторы // Б.Н.
Сергеенков, В.М. Киселев, Н.А. Акимова – М.: Высшая школа, 1989 г. – 352 с.
5. Силин, Л. Ф., Испытания трансформаторов. Метод. указания. // Л. Ф.
Силин, С. А. Встовский. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003 – 27 с.
21
ОГЛАВЛЕНИЕ
Общие указания…………….……………………………………………………......3
Правила безопасной работы…………….…………………………………………..3
Описание лабораторного стенда…………………….……………………………...3
Лабораторная работа 1…………………………………………….……….………..5
Лабораторная работа 2……………………………………………………………..15
Библиографический список .....…………………………………………………...21
22
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
44
Размер файла
272 Кб
Теги
напра, практикум, 2310, трансформатор, лаб, бакалавр, испытаний
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа