ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_ЕМ_Ч1

вою методикою випробування трансформатора. Дослід х.х. проводиться з метою:

2.1Отримання характеристик х.х. трансформатора;

2.2Визначення параметрів х.х. трансформатора;

2.3Визначення потужності магнітних втрат в трансформаторі;

2.4Визначення величини струму х.х. трансформатора при номінальній напрузі U1н.

2.5Визначення коефіцієнту трансформації трансформатора.

3Зібрати електричну схему випробування трансформатора в режимі к.з. (рис. 5.2) і провести дослід к.з. трансформатора у відповідності з типовою методикою випробування трансформатора. Дослід к.з. проводиться з метою:

3.1Отримання характеристик к.з. трансформатора;

3.2Визначення параметрів к.з. трансформатора;

3.3Визначення потужності електричних втрат в трансформаторі;

3.4Визначення напруги к.з. трансформатора.

4Обробити дослідні дані та на основі їх аналізу пояснити в висновках по роботі результати досліду х.х. і к.з. трансформатора.

5Визначити за даними досліду х.х. і к.з. значення параметрів схеми заміщення трансформатора.

6Оформити звіт по лабораторно-практичній роботі №5.

Основні теоретичні положення і вказівкі по виконанню

Методика проведення досліду холостого хода. Електрична схема включення трансформатора в досліді х.х. приведена на рис. 5.1. Первинна обмотка через автотрансформатор або індукційний регулятор напруги включається в мережу змінного струму. Вторинна обмотка трансформатора розімкнена.

Методика проведення досліду х.х. трансформатора полягає в наступному. На первинну обмотку трансформатора, при розімкненій вторинній обмотці, подається напруга змінного струму, що регулюється. Номінальна частота струму складає f1Н =50 Гц. В досліді х.х. напруга, що підводиться до первинної обмотки змінюється в таких межах: (0,25…1,5)U1н.

51

~3, 50Гц, 220 В

QF	FU	ІР	КВ
А				А	X	a	x
В				В	Y	b	y
С				С	Z	c	z

ІР - індукційний регулятор напруги; КВ - комплект вимірювальний.

Рисунок. 5.1 – Електрична схема досліду холостого хода трифазного силового трансформатора

При кожному значенні напруги вимірюються струми та потужності х.х. в фазах трансформатора. Всього знімається 5…6 точок. Обов’язково проводиться дослід при U10 =U1н. Результати вимірювань заносяться до таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Експериментальні та розрахункові дані досліду х.х.

UАВ UВС UАС U0 I0А I0В I0С I0 Р0А Р0В Р0С Р0 cos 0

В В В В А А А А Вт Вт Вт Вт в.о.

Ð Ð

Ð

Ð

ñî s

Ð

;

0

;

0

0

0 A

0 B

0C

3U

I

0

0

I

1

I

I

I

;

U

1 U

U

U

.

0

3

0 A

0 B

0C

0

3

AB

BC

AC

(5.1)

Побудова характеристик холостого хода трансформатора. Ха-

рактеристики х.х. трансформатора представляють собою графічні залежності

I0 , P0 ,cos 0 f (U0 ), при І2=0

52

Характеристики х.х. будуються за даними наведеними в таблиці 5.1. Приблизний вигляд характеристик х.х. трансформатора представлені на рис. 5.2.

Необхідно провести аналіз і вміти пояснити вид характеристик х.х.

І0 Р0 соs φ0

	І0
	соs φ0
	Р0
	U0
0	Uн

Рисунок 5.2 – Характеристики холостого хода силового трансформатора

Визначення параметрів холостого хода трансформатора. Пара-

метрами х.х. трансформатора називаються активний, індуктивний та повний опір х.х. трансформатора R0 , X 0 і Z0 .

Рівняння для розрахункового визначення параметрів х.х. можуть бути отримані на основі наступних схем заміщення трансформатора в режимі х.х., що були отримані на основі точної схеми заміщення трансформатора [1,2].

53

	R	1	jX	1
			I0	Rm			I0	R0		I0
U	10					U	10		U10	Z
										0
				jX	m			jX	0
	а)						б)			в)

а) точна схема заміщення трансформатора в досліді х.х; б) розрахункова схема заміщення трансформатора в досліді х.х;

в) спрощена схема заміщення трансформатора в досліді х.х Рисунок 5.3 – Схеми заміщення трансформатора в досліді х.х.

Згідно рис. 5.3

Z	0

		U
		I

10 0

, при цьому

Z	0	R	jX	0
		0

(5.2)

Із схеми на рис 5.3, б.

R
0

виходить, що

P
0			, при цьому
3I		2
	0

R R		R
0	1	m

(5.3)

Значення індуктивного опору визначається шенню

X0		2	2
		Z0	R0 .

по відомому співвідно-

(5.4)

Параметри х.х. необхідно розрахувати при U0=U1н і значеннях Р0 та

І0 при U10=U1н .

Визначення потужності магнітних втрат в трансформаторі.

За стандартом за потужність магнітних втрат в трансформаторі приймається потужність холостого хода Р0 при номінальному значенні напруги

U1н (U0=U1н). Тому в досліді х.х. потужність магнітних втрат	P	визна-
	ìã
чається ватметром, приймаючи
Рмг Р0н при U1н		(5.5)

54

Значення потужності Р0н при номінальному значенні напруги приведено в паспортних даних силових трансформаторів. Магнітні втрати в трансформаторах прийнято відносити до сталих втрат, незалежних від струмів завантаження трансформатора.

Визначення струму холостого хода трансформатора. Струм хо-

лостого хода трансформатора визначається безпосереднім вимірюванням при напрузі х.х. U0=U1н. Зазвичай струм х.х. трансформатора прийнято виражати в відсотках від номінального значення струму трансформатора І1н

i		²		0	100%
0%		²
			1í

(5.6)

При цьому

Значення струму х.х.

i0%

	I1í		S		í	.	(5.7)
			3	U
						1í

силових трансформаторів також приво-

диться в паспортних даних силових трансформаторів, і знаходиться в ме-

жах

i0%

2...

3%

для трансформаторів малої потужності.

Визначення коефіцієнта трансформації трансформатора. Кое-

фіцієнт трансформації трансформатора за даними досліду холостого хода визначається співвідношенням

ê	U1ô		Å1ô	.	(5.8)
U2ô			Å2ô

При цьому величина к визначається при значеннях U1ф≤0,5U1фн.

Методика проведення досліду короткого замикання. Електрична схема включення трансформатора в досліді к.з. приведена на рис. 5.4. Первинна обмотка через автотрансформатор або індукційний регулятор напруги включається в мережу змінного струму на досить знижену напругу в порівнянні з номінальною. Вторинна обмотка замкнена накоротко.

55

~3, 50Гц, 220 В

QF	FU	ІР	КВ
А				А	X	a	x
В				В	Y	b	y
С				С	Z	c	z

ІР – індукційний регулятор напруги; КВ – комплект вимірювальний.

Рисунок 5.4 – Електрична схема досліду короткого замикання трифазного силового трансформатора

Методика проведення досліду к.з. трансформатора полягає в наступному. В досліді к.з. знижена напруга, що підводиться до первинної обмотки змінюється в таких межах, щоб струм к.з. дорівнював (0,5…1,5) Iн. Всього знімається 5…6 точок. При цьому значення струму к.з. Ік вимірюються значення струмів, потужності к.з. Рк і напруги Uк в фазах трансформатора. Обов’язково проводиться дослід при Ік= Iн. Результати вимірювань заносяться до таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 – Експериментальні та розрахункові дані досліду к.з.

UкАВ UкВС UкАС Uк IкА IкВ IкС Iк РкА РкВ РкС Рк cos

к

В В В В А А А А Вт Вт Вт Вт в.о.

Ð Ð Ð Ð ;

I

1

I

I

I

;

ê

êÀ

êÂ

êÑ

ê

êÀ

ê êÑ

3

(5.9)

1

U

êÀÑ ;

Ðê

U

UêÂÑ U

ñî s ê

;

êÀÂ

3

3Uêë Iê

56

Ік Рк соs φк

ІК=ІН

соs φк

Ік

Рк

Uк

0		Uкл

Рисунок 5.5 – Характеристики короткого замикання силового трансформатора

Побудова характеристик короткого замикання трансформато-

ра. Характеристики к.з. трансформатора представляють собою графічні залежності

I	, P ,cos	ê	f (U	)	, при U2=0
ê	ê		ê

Характеристики к.з. строяться за даними наведеними в таблиці 5.2. Характеристики строяться для лінійних значень напруг Uкл. Приблизний вигляд характеристик к.з. трансформатора представлені на рисунку 5.5.

Необхідно провести аналіз і вміти об’яснити вид характеристик к.з.

Визначення параметрів короткого замикання трансформатора.

Параметрами к.з. трансформатора називаються активний, індуктивний та повний опір к.з. трансформатора Rê , Xê ³ Zê . При цьому

де ра [1,2]. 5.6.

R ; R		; X	; X
1	2	2	2

Досліду к.з.

R

R R

,

X

ê

X

1

X

;

ê

1

2

2

(5.10)

R

jX

2

X

2

Z

àáî Z

R

,

ê

ê

ê

ê

ê

ê

- параметри точної схеми заміщення трансформатовідповідають схеми заміщення, що приведені на рис.

57

	R	1	jX	1
			Iк	R'	2			Iк	R		Iк
									к
U	кф						U	кф		Uкф	Z
											к
				jX'		2			jX	к
	а)							б)			в)

а) точна схема заміщення трансформатора в досліді к.з.; б) розрахункова схема заміщення трансформатора в досліді к.з.;

в) спрощена схема заміщення трансформатора в досліді к.з. Рисунок 5.6 – Схеми заміщення трансформатора в досліді к.з.

У відповідності зі схемами заміщення на рис. 5.6 рівняння розрахун-

кового визначення параметрів к.з. можуть бути отримані виді:

Z

U

êô

;

R

P

;

X

Z

2

ê

I

ê

ê

3I

2

ê

ê

ê

ê

в наступному

2	(5.11)
Rê .

Параметри к.з. розраховуються при Ік=Ін і значеннях Рк і Uк при

Ік=Ін.

Визначення потужності електричних втрат в трансформаторі.

За стандартом за потужність електричних втрат в трансформаторі приймається потужність короткого замикання Ркн при струмі короткого замикання що дорівнює номінальному Ік=Ін. Тому потужність електричних втрат в трансформаторі визначається безпосереднім вимірюванням ватметрами при Ік=Ін, приймаючи

Ð

Ð

Ð

ï ðè

²

1í

å1

å2

ê

При цьому

Ð

m²

2

R ; Ð

m I

2

R

mI

2

R

;

Ð

m²

2

R

,

1

2

1í

å1

1

å2

2

2

2

êí

ê

(5.12)

де m – число фаз трансформатора.

Електричні втрати в трансформаторі відносяться до змінних втрат. Значення потужності Ркн наведено в паспортних даних силових трансформаторів.

58

Визначення напруги короткого замикання трансформатора. На-

пругою короткого замикання трансформатора називається така лінійна напруга (Uкл ), що подається на первинну обмотку трансформатора при замкненою накоротко вторинної обмотки, коли по обмоткам трансформатора протікають номінальні струми (Ік=Ікн).

Зазвичай напругу к.з. трансформатора наводять у відсотках від номінального значення напруги первинної обмотки трансформатора

	u			U
		ê %		U

êë 1í

100%

(5.13)

Значення напруги к.з. силових трансформаторів знаходиться в ме-

жах	u	ê %	3 8%	у силових трансформаторів. Значення	u	ê %	приводяться

в паспорті силового трансформатора і є одною з важливих величин, що визначають експлуатаційні властивості трансформатора. Напругу к.з. може бути виражено через активну ( uêà % ) і реактивну ( uêð % ) складові напруги к.з. трансформатора

u

u

2

u

2

ê %

êà%

êð%

При цьому

u

êà%

u

ê %

cos

ê

u

êð%

u

ê %

sin

ê

.

(5.14)

(5.15)

Крім того, значення напруги к.з. і його активної та реактивної складових визначаються через параметри короткого замикання трансформатора за наступними рівняннями

u			I	í	Z	ê	100%;
	ê %		U
					1í ô

			I	í	R	100%;
u					ê
	êà%		U
					1í ô

(5.16)

u			I	í	X		ê	100%.
	êð%		U
						1í ô
Визначення параметрів схеми заміщення трансформатора. До
параметрів схеми заміщення	трансформатора відносяться опори

59

R ; R		; X		; X
1	2		1
			³ X 2
R1 R2

	; R
2	m

X

згідно

то

2

(5.10)

Rê

R	R	³ X	ê
1	2

X	1

X 2

,

так як

R R			R	;	X		X		X		;
			ê							ê
1	2		2			1	2		2

(5.17)

Неприведені значення активного та індуктивного опорів вторинної обмотки трансформатора визначаються за рівняннями

R		R		;	X			X		.
			2						2
2		k	2			2		k	2

Активний і індуктивний опори контуру, що намагнічує, схеми заміщення ( Rm ³ X m ) визначаються за рівняннями

	R
	m
Значення параметрів	R0	та

лостого ходу трансформатора.

R
	0
X	m

R1;

можна

Xm X0 X1

(5.18)

використовувати із досліду хо-

Оформлення звіту

Звіт по лабораторно-практичній роботі №5 повинен містити:

1Електричну схему досліду х.х. і к. з. трансформатора (рис.5.1 і 5.4).

2Заповнені таблиці з даними вимірювань та розрахунковими даними.

3Характеристики холостого хода і короткого замикання трансформатора, побудовані за даними досліду х.х. і к.з. з поясненням виду характеристик.

4Значення параметрів х.х. і к.з. трансформатора.

5Значення потужності втрат холостого хода і короткого замикання..

6 Значення струму холостого хода трансформатора в відсотках i0% . Значення напруги короткого замикання трансформатора uê % та його акти-

вної а реактивної складових

u	êà%	;	u	.
			êð%

7Технічну характеристику силового трансформатора, а також обладнання і вимірювальних приладів, що використовувалися в досліді х.х. і к.з.

60