Программа лабораторных исследований

1 Ознакомиться с конструкцией и паспортными данными исследуемого трансформатора (Тр).

2 Исследовать клеммный щиток Тр и определить сопротивления обмоток постоянному току.

2.1 Определить выводы, принадлежащие одной обмотке.

2.2 Определить сопротивления обмоток постоянному току и выводы высшего и низшего напряжений.

2.3 Найти пары обмоток, находящиеся на одном стержне.

2.4 Найти физические начала и концы обмоток.

 

 

Пояснения к исследованиям

Объектом исследования является трёхфазный силовой Тр с несимметричной магнитной системой, размещенный в металлическом корпусе. Трансформатор служит для преобразования параметров электрической энергии – повышает или понижает напряжение (ток). Работа трансформатора основана на использовании закона электромагнитной индукции, который отражает взаимосвязь ЭДС, наведённой в обмотке с числом витков w, с изменением во времени потокосцепления обмотки

.

Схематически Тр изображен на рисунке 1.1. На каждом стержне магнитопровода располагаются по две фазные обмотки – одна обмотка высшего напряжения (ВН) с числом витков и одна обмотка низшего напряжения (НН) с числом витков (). Фазные обмотки каждого напряжения (высшего или низшего) соединяются по одной их трёхфазных схем – звездой или треугольником, итого получаются две трёхфазные обмотки. Поэтому Тр называется двухобмоточным.

В печатном тексте соединения в звезду и треугольник обозначаются соответственно русскими буквами У и Д, а на рисунках и чертежах – значками Y и D [9].

 

Определение выводов, принадлежащих одной обмотке

На клеммный щиток Тр на лабораторном стенде выведены 12 выводов, принадлежащих трём фазным обмоткам ВН и трем фазным обмоткам НН (рисунок 1.2). Два вывода, принадлежащие одной обмотке, определяются, как показано на рисунке 1.2, с помощью источника напряжения и индикатора, позволяющего установить наличие тока в цепи.

Рисунок 1.1 – Трёхфазный трёхстержневой двухобмоточный

трансформатор с несимметричной магнитной системой

Рисунок 1.2 – Клеммный щиток испытуемого Тр и схема опыта по определению

зажимов, принадлежащих одной фазной обмотке

В качестве индикатора можно использовать лампочку или вольтметр, рассчитанные на напряжение источника. Опыт можно проводить как на постоянном, так и на переменном токе.

Измерение сопротивлений обмоток постоянному току

Сопротивление обмоток измеряют методом моста или методом вольтметра-амперметра. Схема опыта для измерений сопротивлений обмоток, меньших 1 Ом, методом вольтметра-амперметра показана на рисунке 1.3.

При проведении опыта вольтметр во избежание его повреждения подключается при практически установившемся значении тока в обмотке (контроль по амперметру), а отключается до отключения тока. Отсчёты по приборам производятся при установившихся показаниях.

 

Рисунок 1.3 – Схема опыта для измерения сопротивления

обмотки методом вольтметра-амперметра

Сопротивление обмотки вычисляется по формуле , где U – показание вольтметра; I – показание амперметра.

Чтобы исключить влияние случайных факторов, измерение сопротивления одной обмотки провести при нескольких (2…4) различных значениях тока и взять среднеарифметическую величину сопротивления.

За сопротивление фазы обмотки ВН и НН принимается среднеарифметическое значение из сопротивлений трёх фаз соответственно ВН или НН.

Данные опыта по измерению сопротивлений обмоток записываются в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

№ п/п	Номера зажимов обмоток	U, В	I, А	r, Ом	Среднее значение r, Ом

Определение обмоток ВН и НН

В обмотках ВН и НН переменным потоком взаимной индукции наводятся соответствующие ЭДС, действующие значения которых

и ,

где f – частота питающего напряжения (эту же частоту имеют переменный ток в обмотках ВН и НН, а также переменный поток взаимной индукции в сердечнике Тр); – число витков в первичной и вторичной обмотках.

Коэффициентом трансформации называют отношение ЭДС в первичной фазной обмотке к ЭДС во вторичной фазной обмотке, созданных основным магнитным потоком,

.

В отношении первичного и вторичного напряжений в первом приближении можно считать и . Пренебрегая потерями мощности в Тр, приравняем полные потребляемую и отдаваемую мощности , откуда следует .

Таким образом, повышая напряжение, Тр понижает ток, и наоборот. Обмотка фазы высшего напряжения (имеется в виду номинальное фазное напряжение) имеет в k раз большее число витков, чем обмотка фазы низшего напряжения. Кроме того, сечение фазного провода обмотки ВН в k раз меньше, чем обмотки НН. Поэтому сопротивление обмотки ВН постоянному току больше примерно в раз, чем обмотки НН.

Если сопротивления обмоток достаточно велики (больше 0,5 Ом) и существенно отличаются друг от друга (в 1,5 и более раз), то для разделения обмоток на ВН и НН можно использовать тестер.