Дослідження трифазного трансформатора

 

Метою роботи є вивчення конструкції та властивостей трифазного трансформатора на основі дослідів холостого ходу та короткого замикання, а також залежностей струмів холостого ходу та короткого замикання від напруги.

 

Підготовка до роботи

1.1 Вивчіть теоретичний матеріал з трифазних та однофазних трансформаторів, використовуючи конспект лекцій та відповідні розділи підручників.

1.2 Підготуйте бланк звіту з лабораторної роботи, використовуючи цi методичні вказівки.

 

Робоче завдання

2.1 Зберіть схему для проведения досліду холостого ходу, зображену на рисунку 8.1.

2.2 Проведіть дослід холостого ходу. Результати вимірювань занесіть до таблиці 8.1.

2.3 Зніміть залежність величини струму холостого ходу від напруги на первинній обмотці. Результати вимірювань занесіть до таблиці 8.2.

2.4 Зберіть схему для проведення досліду короткого замикання, зображену на рисунку 8.2.

2.5 Проведіть дослід короткого замикання. Результати вимірювань занесіть до таблиці 8.3.

2.6 Зніміть залежність струму первинної та струму закороченої вторинної обмоток від напруги на первинній обмотці. Результати вимірювань занесіть до таблиці 8.4.

 

Методичні вказівки

3.1 Напруга трифазної мережі на стенд подається від індукційного регулятора. Для запобігання пошкодження приладів та обладнання будь-який дослід починати з мінімальної напруги. Перемикач напруги на приладі К-500 повинен бути ввімкнений на межу 450 В.

3.2 Дослід холостого ходу проводиться для одного значення напруги на обмотці, рівній номінальній. Магнітна система трифазного тристержневого трансформатора, який використовується для дослідження, несиметрична, несиметрична також лінійна напруга мережі живлення. У цьому разі за напругу та струм холостого ходу приймайте середнє арифметичне значення з трьох значень фазних напруг та струмів відповідно. Досліди холостого ходу та короткого замикання виконуйте, вимірюючи фазні величини струмів та напруг. Схема заміщення також будується для однієї фази трансформатора. Номінальна фазна напруга досліджуваного трансформатора рівна 220В, лінійна - 380 В.

3.3 Залежність струму холостого ходу від напруги фактично є кривою намагнічування трансформатора. Для одержання цієї кривої змінюйте напругу індукційним регулятором від мінімальної до 250-260 В. Записуйте тільки тi результати, які лежать у межах рівня вимірювальних приладів.

3.4 Дослід короткого замикання виконуйте для одного значення струму, рівного номінальному. Оскільки напруга короткого замикання мала, цей дослід обов'язково починайте з мінімальної напруги. За величину номінального первинного струму приймається такий струм, при якому струм вторинної обмотки дорівнює (для досліджуваного трансформатора) 0,4 А.

3.5 Залежність первинного та вторинного струмів у режимі короткого замикання від напруги знімайте, підвищуючи напругу до тих пip, поки вторинний струм не стане рівним 0,5-0,6 А.

 

Обробка результатів

4.1 Розрахуйте параметри схеми заміщення за результатами дослідівXX та КЗ, накресліть схему заміщення та проставте значення розрахованих oпopiв.

4.2 Побудуйте графік залежності U_2x=f(U₁) та поясніть її вигляд.

4.3 Побудуйте графік залежності I_1K=f(U₁) та I_2K=f(U₁) в одній системі координат та поясніть вигляд залежностей.

4.4 Розрахуйте та побудуйте залежність для =0,8 (відставання) чи іншого ( за завданням викладача). Результати розрахунку занесіть до таблиці 8.5.

4.5 Заповніть таблиці 8.6-8.9 номінальних параметрів та розрахованих величин.При заповненні таблиць враховуйте, що за номінальні значення в трансформаторі приймаються фазні значення напруги та струму, а втрати потужності холостого ходу та короткого замикання, струм холостого ходу та напруга короткого замикання вказуються у відносних одиницях.

4.6 Підготуйтеся до відповіді на всі поставлені питання.

4.6.1 Завдяки чому існує ЕРС в обмотках?

4.6.2 Завдяки чому існує магнітний потік у трансформаторі?

4.6.3 Скільки відсотків (приблизно) складає струм холостого ходу по відношенню до номінального?

4.6.4 Що таке потік розсіювання?

4.6.5 Як здійснити режим короткого замикання трансформатора?

4.6.6 Чому дослід короткого замикання проводиться при зниженій напрузі?

4.6.7 Що таке напруження короткого замикання?

4.6.8 При якій напрузі на первинній обмотці проводиться дослід холостого ходу?

4.6.9 Які втрати в трансформаторі перебільшують у режимі холостого ходу? Чому?

4.6.10 Які втрати в трансформаторі перебільшують у режимі короткого замикання? Чому?

4.6.11 Якщо опір первинної обмотки збільшиться у два рази, як зміниться струм холостого ходу? Чому?

4.6.12 Що таке опір намагничуючого контуру?

4.6.13 Що таке приведені величини?

4.6.14 Намалюйте схему заміщення трансформатора та вкажіть фізичне значення всіх елементів.

4.6.15 Намалюйте спрощену схему заміщення трансформатора та вкажіть фізичне значення всіх елементів.

4.6.16 Поясніть, як влаштований трифазний трасформатор.

4.6.17 Чим визначається нахил зовнішньої характеристики трансформатора?

4.6.18 Сформулюйте умови максимума ККД.

4.6.19 Напишіть формулу для ЕРС трансформатора.

 

Розрахункові формули

5.1 .

5.2 .

5.3 .

5.4

.

5.5 .

5.6 Z_Б=U_1H/I_1H.

 

Примітка. 1 P₀ та P_K - значення для однієї фази.

2 Будь-яке відповідне значення опору обчислюється за відношенням до Z_Б.

Таблиця 8.1 – Результати досліду холостого ходу

UA	UB	UC	JA	JB	JC	Ua	Ub	Uc	POA	POB	POC

 

Таблиця 8.2 – Залежність струму холостого ходу від напруги

U1, В
J1X, А

 

Таблиця 8.3 – Результати досліду короткого замикання

UA	UB	UC	JA	JB	JC	РA	РB	РC	J2H

 

Таблиця 8.4 – Залежність струму короткого замикання від напруги

U1, B
I1K, А
I2K, А

 

Таблиця 8.5 – Результати розрахунків

					ΔU	U2/UН

 

Таблиця 8.6

U1Н, В	U2Н, В	I2H, А	I2H, А	SH, ВА	сosφH	UK,%	, %	Схема з’єднань

 

Таблиця 8.7

U1H, В	U2H, %	I0, А		РK, В т		Р0, В т

 

Таблиця 8.8

Zm, O м		Xm		Zm, O м		ZK, О м

Таблиця 8.9

rk, О м		, О м		X1, О м	X2, О м	, О м	К

 

Рисунок 8.2

 

 

Лабораторна робота 9

Позначення виводів обмоток трифазного трансформатора

 

Метою роботи є вивчення методів визначення початків та кінців обмоток та їx взаємного розташування у трифазному трансформаторі, ознайомлення зі схемами та групами з'єднання обмоток.

 

 

Підготовка до роботи

1.1 Вивчіть теоретичний матеріал, використовуючи підручники та конспект лекцій, ознайомтеся з влаштуванням стенду.

1.2 Підготуйте бланк звіту з лабораторної роботи у відповідності з завданням та методичними вказівками з даної роботи.

 

Робоче завдання

2.1 Визначте пари виводів, які належать одній обмотці.

2.2 Визначте обмотки ВН та НН.

2.3 Визначте обмотки ВН та НН, які розташовані на одному стержні.

2.4 Визначте початки та кінці обмоток ВН.

2.5 Визначте початки та кінці обмоток НН.

2.6 Зберіть схему та групу з'єднань обмоток трансформатора за вказівкою викладача. Побудуйте векторну діаграму ЕРС.

2.7 Виміряйте та розрахуйте міжфазні напруги обмоток трансформатора.

2.8 Поясніть результати роботи.

 

Методичні вказівки

3.1 На горизонтальну панель стенду виведені 12 кінців обмоток трифазного трансформатора. Визначення парних виводів, які належать кожній обмотці, проводиться за допомогою приладу-індикатора, розташованого на вертикальній панелі стенду. До виводу № 1 приєднайте один кінець індикатора та визначте другий вивід обмотки під'єднанням другого кінця індикатора до клем №2-№ 12. Далі знайдіть виводи всіх обмоток подібним способом серед невизначених кінців. Дані вимірювань слід занести до таблиці 9.1.

3.2. Визначення обмоток ВН та НН проводиться ввімкненням однієї з обмоток, виводи якої визначені в п.3.1, на понижену напругу 20-50 В. Напруга виставляється керівником роботи. Провести вимірювання напруги на виводах інших обмоток трансформатора за допомогою вольтметра, розташованого на вертикальній панелі стенда. При ввімкненні вольтметра межу вимірювань слід встановити до 500 В ввімкненям тумблера в положення 1:10! У процесі вимірювань межу вимірювань змінюйте у відповідності з величиною напруги на виводах обмоток. Дані вимірювань занесіть до таблиці 9.1 та проаналізуйте отримані результати. Якщо виміряна напруга не перевищує рівень підведеної напруги, то вона підведена до обмотки ВН, на інших обмотках ВН напруга буде приблизно вдвічі меншою, якщо напруга підведена до обмотки, розташованої на середньому стержні осердя. Якщо напруга підведена до обмотки, розташованої на одному з крайніх стержнів, то напруга на обмотці ВН середнього стержня буде приблизно 2/3 підведеної, а на другому крайньому стержні - 1/3, iнші виводи будуть належати обмоткам НН, напруга на яких буде нижче порога чутливості вольтметра.

Якщо виміряна напруга перебільшить подачу, то вона буде підведена до виводів обмотки НН. На обмотці ВН, яка розташована на одному стержні з обмоткою НН, на яку подана нaпpyгa, напруга буде найбільшою. Якщо цей стержень середній, то на інших обмотках ВН напруга буде приблизно рівною половині напруги обмотки ВН середнього стержня. На інших обмотках НН напруга буде суттєво нижче підведеної. Дані вимірювань занесіть до таблиці 9.1 та вкажіть у цій таблиці обмотки ВН та НН.

3.3 Для визначення обмоток, розташованих на одному стержні, слід подати на обмотку НН понижену напругу 20-50 В. Напруга встановлюється керівником роботи. Виміряти напругу на обмотках ВН, використовуючи вольтметр на межі вимірювань до 500 В. Максимальна напруга буде на шуканій обмотці ВН. На інших обмотках ВН напруга буде значно нижчою. Діючи подібним способом, слід визначити пари обмоток, розташованих на інших двох стержнях. Дані вимірів напруг та розподіл обмоток по стержнях чи фазах занесіть до таблиці 9.1, позначивши пари обмоток фазами А, а; В, b; С, с.

3.4 Для визначення початків та кінців обмоток слід з'єднати послідовно дві обмотки ВН, наприклад, фази A i В. Подати на них понижену напругу до 220 В (встановлюється керівником роботи) та виміряти напругу на обмотці ВН вільної фази С. Якщо вона буде суттєво нижче підведеної, то кінці, куди підведена напруга, будуть початком обмотки ВН фаз А i В. Кінці цих обмоток позначаються Х та Y. Якщо напруга на вільній фазі С буде співрозмірною з підведеною, то напруга підведена до початку фази А та до кінця другої фази Y (або початку В та до кінця X), iншi виводи обмоток ВН слід позначити Х та В (або Y та А). Щоб переконатися в цьому, після зняття напруги в останньому вapiaнтi слід поміняти полярність однієї з обмоток ВН. Після подачі напруги повинен повторитися перший варіант ввімкнення.

Для визначення полярності обмотки ВН фази С її слiд ввімкнути послідовно з однією з визначених обмоток. На другій визначеній обмотці слід виміряти напругу. За результатами вимірювання слід визначити полярність обмотки ВН фази С. Позначити початок - С, кінець - Z.

3.5 Для позначення виводів обмоток НН слід з'єднати обмотки ВН тa НН однієї фази, подати на обмотку ВН напругу до 220 В (за вказівкою викладача) та виміряти напругу на колі двох обмоток. Якщо вона буде більше поданої, то з'єднати кінець 6-ої фази обмотки ВН з початком фази обмотки НН. Якщо менше, то кінець фази обмотки ВН з кінцем фази обмотки НН. Дані визначення полярності обмоток НН занесіть до таблиці 9.1.

3.6 Схема з'єднань трансформатора може бути зіркою або трикутником (схема "зигзаг" у даній роботі не розглядається). Для з'єднання обмоток зіркою слід з'єднати разом кінці обмоток трьох фаз. Для з'єднання трикутником кінець фази А з'єднується з початком В, кінець фази В з'єднується з початком С, кінець фази С з'єднується з початком А. Напруга подається (знімається) на початок фаз.

 

Група з'єднання трансформатора визначається кутом зрушення фаз лінійних ЕРС первинної та вторинної обмоток. У трифазних системах вказаний кут кратний 30°. Остання обставина дозволяє приймати позначення групи в часових частках на циферблаті годинника. Вектор первинної лінійної ЕРС скеровується на цифру 12 (або 0), вектор вторинної однойменної ЕРС вказує групу. Наприклад, група 11 еквівалентна зміщенню на 30°, група 0 визначає синфазні ЕРС.

При побудові векторної діаграми для заданої керівником групи з'єднань необхідно на діаграмі з’єднати точки початків обмоток А та а. Фазні ЕРС обмоток ВН та НН скеровані від кінців обмоток до їх початків i будуть для кожної фази (стержня) збігатися по фазі (будуть паралельні). Лінійна ЕРС Е_АВ направлена від А до В, Е_ЗВ - від а до b i т.д. Користуючись вказаними правилами, слід побудувати векторну діаграму первинних та вторинних ЕРС, відповідаючих заданій гpyпi з’єднань. 3ібрати схему та групу з'єднань трансформатора у відповідності з завданням.

3.7 Поясніть дані таблиці 9.1, розглядаючи магнітні потоки взаємної індукції в тристержневому трансформаторі. Підготуйтеся до захисту звіту з poбoти.

3.7.1 Як працює та як улаштований трансформатор?

3.7.2 Які застосовуються схеми та групи з’єднань для обмоток трифазного трансформатора? Що характеризує група з’єднань?

3.7.3 Який вид має схема заміщення трансформатора та її призначення? Який фізичний смисл мають її параметри?

3.7.4 Чому у трансформаторі при зміні струму вторинної обмотки відбувається зміна струму в первинній обмотці?

3.7.5 Як можна регулювати напругу вторинної обмотки трансформатора?

3.7.6 Які умови й чому необхідно виконувати при включенні трансформаторів на паралельну роботу?

Лабораторна робота 10