З Лабораторна робота № 2 - Т

 

Тема: Випробування трифазного трансформатора в дослідах холостого ходу та короткого замикання.

 

Мета роботи - вивчити фізичні процеси в трансформаторі при холостому ході та короткому замиканні, згідно дослідів холостого ходу та короткого замикання дати оцінку втрат та ККД трансформатора.

 

Порядок виконання роботи

3.1.1 Випробувати трансформатор в досліді холостого ходу. Згідно паспортних данних з заводського щитка або з лабораторної роботи № І-Т підібрати вимірювальні прилади і скласти схему (рис. 3.1) для зняття характеристик холостого ходу:

I_X, P_X, cosj_x = ¦(U₁) при ¦-50Гц, I₂ = 0.

Ввімкнути автомат АП5 та тумблери Т4, Т5, Т6, Т7, Т8. Тумблери Т9 та Т15 ввімкнути в положення 2 (линійне). Після перевірки схеми викладачем ввімкнути автомат АП2.

Зовнішнє коло вторинної обмотки трансформатора розімкнене. Напругу, підведену до первинної обмотки, змінювати в межах (0.4 1.2)U_1Н. через 0,2U_1Н.

Виміряні і розрахункові данні записати в табл. 3.1.

 

Таблиця 3.1 - Виміряні та розрахункові данні характеристик холостого ходу

Данні вимірювань

Розрахункові данні

U1

U2

I1A

I1B

I1C

a1

a2

UX*

Ix

Ix*

SХ

РX

РX*

xX

rX

cosjx

zX

k

В

В

А

А

А

діл

діл

в.о

А

в.о

ВА

Вт

во

Ом

Ом

-

Ом

-

Рисунок 3.1 - Схема випробування трансформатора в режимсе

холостого ходу

Розрахункові данні в табл. 3.1 визначити по формулам:

U₁* = U₁/U_1Н,

де U_1Н = 380 В

 

, А;

де I_x* - середний струм холостого ходу у відносних одиницях.

;

I_нф - визначити з данних роботи №1-Т.

Потужність холостого ходу

S_Х = mU_1ФI_СР

P_x - втрати при холостому ході:

P_x = C_W×(a₁,+a₂) Вт,

де С_W - постійна ватмeтрів

a₁, a₂ - показання ватметрів, ділень;

P_x* - витрати при холостому ході у відносних одиницях:

P_x* = ;

де S - потужність трансформатору, визначена у попередній роботі №1-Т, Вт

cosj_X, - коефіцієнт потужності при холостому ході:

_;

r_x - активний опір фази намагнічуючого контура:

r_X = P_K/(3I²_КФ), Ом;

x_x - індуктивний опір фази намагнічуючого контуру:

x_x = , Ом;

z_х - повний опір холостого ходу:

, Ом;

k - коефцієнт трансформації: k =

Фазні опори r₁,x₁, z₁ первинної обмотки складають 1-2% фазних опорів намагнічуючого контуру r₁₂, x₁₂, z₁₂ тому можна прийняти r_x = r₁₂, x_x = x₁₂, z_x = z₁₂ .

Згідно данних табл 3.1 накреслити характеристику холостого ходу I_х*, P_x*, cosj_x = ¦(U₁*).

Використовуючи характеристику I_х^* = ¦(U₁ *) визначити коє­фіцієнт насичення сталі трансформатора.

Для номінальної напруги U₁* = 1.0 визначити I_хн%, P_хн%, cos¦_хн і порівняти їх з данними, рекомендованими держстандартами для

S_н = 5 ¸75 кВ×А; I_хн% = 10 ¸7.5 %; P_хн% = 1.2¸1.0 %; cosj_хн =0.1¸0.2 %

Накреслити схему заміщення трансформатора при холостому ході, вказати її параметри.

3.1.2 Випробувати трансформатор в досліді короткого замикання. Згідно паспортним данним трансформатора з заводського щитка або лабораторної роботи №1-Т підібрати вимірювальні прилади і скласти схему (рис. 3.2)

для зняття характеристик короткого замикання:

I_1к=(U_1к), P_к=¦(U_к), cosj_x=¦(U_к).

 

Ввімкнути автомати АП5, АП8, А1, А2, АЗ, АПЗ, АП4. Напруга короткого замикання встановлюється по вольтметру VЗ. Тумблер Т11 ввімкнути в положення 2. Після перевірки схеми викладачем ввімкнути автомат АП2.

Вторинна обмотка закорочена, U₂ = 0. Під час досліду слід намагатись того, щоб зміна активного опору обмоток, обумовлена їх нагріванням, була мінімальна. Тому не слід допускати збільшення струму короткого замикання більше ніж I_k = 1.5×I_н і трансформатор залишати під напругою лише мінімально необхідний для досліду час.

При проведенні досліду виміряти температуру обмоток, яка в охолодженому стані дорівнює температурі навколишнього середовища. При знятті характеристик КЗ до первинної обмотки

Рисунок 3.2 - Схема випробування трансформатора

в режимі короткого замикання.

 

трансформатора підводити знижену напругу від регулювача напруги таку щоб получити слідуючі значення струму короткого замикання:

I_1k = (0.25; 0.5, 0.75, 1.0, 1.25)×I_н

Виміряні і розрахункові данні записати в табл. 5.2.

Таблиця 3.2 - Виміряні та розрахункові данні характеристик короткого замикання

Данні вимірювань

Розрахункові данні

I1

I2

Uk

a1

a2

I1ф*

Uкф

Uкф*

Pk

Рk*

Sk

cosjk

rk

xk

zk

А

А

В

діл

діл

в.о.

В

в.о

Вт

во.

ВА

-

Ом

Ом

Ом

Для трифазного трансформатора при з¢єднанні первинної обмотки в зірку розрахункові данні в табл. 3.2 визначити по формулам:

; I_н- взяти з роботи 1Т

Потужність короткого замикання

S_к = mU_кФI₁

P_k - втрати при короткому замиканні:

Р_k = (a₁±a₂)×C_w×C_тт,Вт,

де a - число ділень по шкалі ватметру;

С_w, - постійна ватметру, Вт/діл;

С_тт. - коефіцієнт трансформації (С_тт = 3);

a₁, a₂ – показання ватметрів, ділень;

P_К* - витрати при холостому ході у відносних одиницях:

P_К* = P_К/S;

де S - потужність трансформатору, визначена у попередній роботі №1-Т, Вт

cosj_k - коефіцієнт потужності трансформатора при короткому замиканні:

r_k - активний опір короткого замикання:

, Ом;

x_k, - індуктивний опір короткого замикання:

, Ом;

z_k - повний опір короткого замикання:

, Ом;

Значення r_k , z_k , cosj_k, вимірянні при температурі навколишнього середовища q_окр привести до номінальної робочої температри обмотки +75°С; вважати що x_k, не залежить від температури:

Втрати короткого замикання, знайдені в досліді, приводяться до температури +75°С:

Вт.

Згідно з данними табл. 3.2 накреслити характеристики короткого замикання:

I_1k = f(U_1k), P_k = ¦(U_k), cosj_k = ¦(U_k).

Для номінального струму визначити напругу КЗ і порівняти ії з рекомендованою в держстандартах.

Накреслити схему заміщення трансформатора при короткому замиканні, вказати її параметри.

3.1.3 По данним режимів холостого ходу і короткого замикання визначити параметри схеми заміщення трансформатора. Накреслити схему заміщення навантаженого трансформатора, при цьому прийняти:

 

3.1.4 Побудувати векторну діаграму трансформатора для U_2нф, I_2нф , cosj₂=0.8. З векторної діаграми визначити U_1н, I_1н, cosj_1н.

3.1.5 Розрахувати і накреслити характеристику відсоткової зміни напруги êU%=¦(S_·) та зовнішню характеристику трансформатора U₂%=¦(S_·) при U_1н = const, cosj₂=0.8, ¦=50 Гц.

Відсоткову зміну напруги і зовнішню характеристику рекомендується розраховувати у слідуючий послідовності:

а) задатись відносним навантаженням трансформатора:

S*_·=

б) визначити зміну вторинної напруги трансформатора, %:

 

 

де - активна складова напруги короткого замикання при номінальному струмі, %

- реактивна складова на пруги К3, %.

г) розрахунки êU% і U₂% звести в табл. 3.3., прийнявши cosj₂=0.8, sinj₂=0.6

Таблиця 3.3 - Данні для характеристики процентної зміни напруги i зовнішньої характеристики

S·, %		0.25	0.5	0.75	1.0	1.25
Uka%=S*×Uka%×cosj2, %
Ukp%=S*×Ukp%×sinj2 %
êU%
U2%=100-êU%, %

3.1.6 Записати в табл 3.4 додаткові номінальні паспортні данні і порівняти їх з величинами, рекомендованими державними стандартами.

Таблиця З.4 - Паспортні данні трансформатора, розраховані і рекомендовані державними стандартами

Номінальні величини	Одиниця	Данні з досліду	Рекомендовані держстан­дартами
Uk	В		-
Uk%	%		3.8…10.05
Pkн	Вт		-
Ркн	%		3.0…3.7
Рхн	Вт		-
Рхн	%		1.0…1.2
cosjk	-		0.4...0.6

3.1.7 Розрахувати і накреслити характеристику коефіцієнта корисної дії (ККД) трансформатора в залежності від відносного навантаження h=¦(S*). По данним дослідів холостого ходу і короткого замикання визначити коефіцієнт корисної дії трансформатора,

, %:

де P_x - втрати холостого ходу при номінальній напрузі, Вт.

- відносне навантаження трансформатора, в.о;

- втрати короткого замикання при номі-нальному струмі і температурі обмоток +75^°С, Вт.

S_н - номінальна потужність трансформатора, В×А.

Розрахунок коефіцієнта корисної дії звести в табл.З.5.

Таблиця 3.5 -Данні для розрахунку коефіцієнта корисної дії

S*, в.о.		0.25	0.5	0.75	1.0	1.25
P2= S*× Sн×cosj2, Вт.
P*, відн.один.
S*^2×Pкн, Вт.
S*×Sн×cosj2+Px+ S*×Pкн, Вт.
h, %

 

Визначити відносне навантаження трансформатора, при якому коефіцієнт корисної дії буде максимальним. Відомо, що максимальний ККД трансформатора буде при однаковості постійних втрат (втрат холостого ходу) і змінних втрат (втрат короткого замикання) P^· = S^·2×P_кн , звідки відносне навантаження трансформатора при якому коефіцієнт корисної дії буде максимальним, визначасться

S*(h_мах) =

1.8 Привести данні про відповідність випробуванного трансформатора вимогам держстандартів.

 

Вказівки по обсягу звіту

 

Звіт повинен мати:

•схеми, таблиці з данними вимірювань і розрахунковими величинами;

• графіки з поясненням змін кривих;

• схеми заміщення трансформатора;

•векторну діаграму трансформатора при активно-індуктивному навантаженні RL;

•характеристику відповідної зміни напруги і зовнішню характеристику;

•характеристику коефіцієнта корисної дії;

•висновки про відповідність випробуваного трансформатора вимогам державних стандартів.

Питання до самопідготовки

 

І Як по характеристиці холостого ходу визначити номінальну напругу?

2 Від чого залежить сила струму холостого ходу?

3 На що витрачається підведена до трансформатора потужність при холостому ході і при короткому замиканні?

4 Від яких параметрів залежить коротке замикання?

5 Як визначити параметри намагнічуючого контуру?

6 Як визначити силу сталого струму короткого замикання?

7 При яких умовах ККД трансформатора буде максимальним?

8 При якому навантаженні коефіцієнт корисної дії буде максимальним?

9 Чи зміниться напруга короткого замикання у відсотках від номінального, якщо дослід провести зі сторони низької напруги, вищої напруги трансформатора?

Лабораторна робота № 3 - Т

 

Тема: Паралельна робота трихфазних трансформаторів і визначення груп з¢єднання обмоток.

 

Мета роботи - вивчити умови вмикання трансформаторів на паралельну роботу; перевірити вплив окремих факторів на режим паралельної роботи; вивчити групи з¢єднань обмоток трансформатора.