Описание моделей трехфазного трансформатора

Модель трехфазного трансформатора при включении звездой или треугольником показана на рисунке 2.5.

 

 

Рисунок 2.5 – Модель трехфазного трансформатора при включении звездой или треугольником (файл Trans3.1).

 

 

Модель содержит:

– первичный источник переменного трехфазного напряжения UA,UB,UC;

– исследуемый трехфазный трансформатор, состоящий из трех однофазных Т1, Т2, Т3, вторичные обмотки которого могут соединяться звездой или треугольником переключателями S1, S2, S3;

– нагрузочные резисторы RH, коммутируемые переключателями S4, S5, S6 в звезду или треугольник (в каждой фазе резисторы RH приняты одинаковыми);

– вольтметры U2 и Ubc служат для измерения фазного и линейного напряжений на вторичной стороне трансформатора;

– амперметры I1, I2 и IL соответственно измеряют фазный ток первичной обмотки, вторичной и линейный ток;

– осциллограф предназначен для измерения угла сдвига фаз между напряжением и током.

Модель трехфазного трансформатора при включении зигзагом приведена

на рисунке 2.6.

 

 

Рисунок 2.6 – Модель трехфазного трансформатора, включенного

зигзагом (файл Trans3.2)

Модель содержит:

– генераторы напряжения переменного тока (UA, UB, UC);

– две части обмотки вторичной цепи трансформатора в каждой фазе (фаза а – Т11, Т12; фаза b – Т21, Т22; фаза c – T31, T32);

– измерительные приборы U21, U22 UPE3 для определения напряжения на первой, второй частях вторичной цепи и результирующего напряжения;

– осциллограф – для измерения фазового сдвига между напряжением генератора и UPE3.

 

Порядок выполнения работы

1 В соответствии со своим вариантом (номером бригады) выберите исходные данные из таблицы 2.1 и запустите файл Trans 3.1.

Таблица 2.1 – Исходные данные для трехфазного трансформатора

 

Параметры	Номер бригады
U1,В
f,Гц
N		2,5				2,5	1,5			1,5
R1,Ом
R2, Ом
RH, Ом

 

2 Задайте напряжения генераторов UA=UB=UC=U1 и частоту, открыв последовательно окна этих источников напряжения переменного тока (рисунок 2.7).

 

 

Рисунок 2.7 – Окно источника переменного тока

 

3 Задайте параметры модели трансформатора, для этого двойным щелчком

по значку трансформатора откройте панель Transformer Properties. Нажмите EDIT, открывается панель Sheet1 (рисунок 2.8) с основными характеристиками трансформатора,

 

Рисунок 2.8 – Панель Sheet1 модели трансформатора

 

где N – коэффициент трансформации (задается в соответствии с вариантом); R1,R2 – сопротивления обмоток; LE – индуктивность рассеяния (LE = 0,1 Гн); LM – индуктивность намагничивания (LM = 5 Гн). После установки параметров выход через клавишу ОК.

 

4 Выполните соединение вторичных обмоток трансформатора звездой с помощью переключателей S1, S2 и S3, используя клавиши 1,2 и 3. Способ соединения нагрузки (звезда или треугольник) должен соответствовать способу соединения вторичных обмоток. Коммутация нагрузки выполняется посредством переключателей S4, S5 и S6.

5 Включите схему клавишей в правом верхнем углу экрана. Подождите, пока установятся показания приборов и запишите их. Проверьте соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями.

Постройте в масштабе векторную диаграмму, используя схему исследуемой модели и показания приборов. Определите группу соединения трехфазного трансформатора.

С помощью осциллографа измерьте угол сдвига между напряжением и током, потребляемым от сети (j₁) в одной фазе А. Для этого увеличьте чувствительность по каналу В, подведите визирные линии как показано на рисунке 2.9 и запишите интервал времени T2 – T1.

 

 

Рисунок 2.9 – Определение фазового сдвига

 

Для нахождения фазового сдвига в градусах, необходимо измерить период напряжения или тока T. Тогда угол в градусах равен .

6 Определите полную и активную потребляемые мощности и КПД трехфазного трансформатора:

(нагрузка активная!). Результаты измерений и расчетов сведите в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Результаты определения КПД трансформатора

 

Измеренные параметры	Расчетные параметры
U1 В	I1 А	cosj1	U2 В	I2 А	P1 Вт	S2 ВА	h %
x	x	x	x	x	x	x	x

7 Выполните соединение вторичных обмоток трансформатора треугольником с помощью переключателей S1, S2 и S3, используя клавиши 1,2 и 3. Способ соединения нагрузки (звезда или треугольник) должен соответствовать способу соединения вторичных обмоток. Коммутация нагрузки выполняется посредством переключателей S4, S5 и S6.

8 Повторите пункты 5 и 6. Все результаты запишите в отчёт.

9 Запустите файл Trans 3.2.

Установите параметры генераторов (U1, f) и трансформаторов (R1, R2, N) согласно таблице 2.1, RH=500 Ом для всех вариантов.

11 Включите схему. Запишите показания вольтметров: U21, U22 и UРЕЗ. Измерьте фазовый сдвиг (j) между вектором напряжения первичной обмотки и результирующим вектором напряжения на вторичной обмотке при помощи осциллографа. Постройте в масштабе векторную диаграмму. Пример построения векторной диаграммы приведён на рисунке 2.10.

 

 

 

Рисунок 2.10 – Построение векторной диаграммы

 

Измеренный фазовый сдвиг (j) между вектором напряжения первичной

обмотки и результирующим вектором напряжения должен совпадать с углом, полученным в результате построения по измеренным напряжениям: U21, U22 и UРЕЗ. Обоснуйте погрешность, полученную по результатам построения.

 

Результаты работы

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

 

2.7 Контрольные вопросы

1 Какие существуют способы соединения обмоток трехфазных трансформаторов?

2 Какие мощности различают в сетях переменного тока?

3 Какое соотношение витков первой и второй части вторичной обмотки трансформатора, соединенного в зигзаг, необходимо выполнить, чтобы получить фазовый сдвиг между векторами U₂₁ и Uрез, равным 30⁰?

4 Укажите известные ВАМ способы охлаждения трансформаторов.

5 Что называется коэффициентом трансформации? Как определить его опытным путем?

6 Как изменятся потери в магнитопроводе трансформатора при переключении первичной обмотки со звезды на треугольник?

7 Почему ток холостого хода несинусоидален при синусоидальном приложенном напряжении?

8 Почему в режиме холостого хода трехстержневого трансформатора токи в фазах А и С отличаются от тока в фазе В (предполагается, что фаза В размещена на среднем стрежне)?

9 Как Вы будете снимать внешние характеристики трансформатора? От чего зависит наклон внешних характеристик?

10 Почему по обмотке, соединенной треугольником, протекает ток не только основной, но и тройной частоты, не зависящий от нагрузки?

11 Каков принцип определения токов в первичной цепи трансформатора при разных схемах соединения обмоток, если известны токи нагрузки?

12 По какой схеме соединяют первичную обмотку группового трансформатора, если вторичные обмотки соединены в Y₀? Почему?

13 Как изменится ток холостого хода при увеличении зазора в местах стыка магнитопровода?

 

Лабораторная работа № 3