3. Обробка результатів випробувань

   1. Холостий хід трансформатора. Коефіцієнт трансформації визначається відношенням фазних ЕРС первинної і вторинної об-

283. моток трансформатора:

284. k=El=W

285. E W

286. 2ф 2

287. Експериментально його визначають у режимі холостого ходу одночасним виміром напруги на затискачах первинної і вторинної обмоток за допомогою двох вольтметрів. Оскільки при холосто­му ході ^Е1ф « ^U1L і ^Е2ф “ ^U2ф, то k = U_1L/U_2l .

288. Для трифазних трансформаторів значення k на практиці час­то знаходять за лінійними напругами:

289. k = UJ U 2л.

290. При однаковій схемі з'єднання первинної і вторинної обмоток (Y/Y або А/А) фазний і лінійний коефіцієнти трансформації рівні, при різноманітних схемах з'єднання вони відрізняються в V3 разів. За даними п. 3.1 обчислюють значення k і заносять у табл. 5.3, а потім визначають його середнє арифметичне значення; розрахо­вують також струм холостого ходу І₀, потужність холостого ходу Р₀ і коефіцієнт потужності холостого ходу cos9₀.

291. Таблиця 5.3

     № п/п

     иіл

     и2л

     k

     І0, А

     Ро, Вт

     cosj0

     zo

     Го

     xo

     В

     Ом

     1

293. У трифазних тристрижневих трансформаторів у режимі холо­стого ходу струм в обмотках, які розташовані на крайніх стриж­нях, більший, ніж струм в обмотці на середньому стрижні. Тому І₀ визначають як середнє значення струмів у фазах.

294. Потужність розраховують як суму потужностей у фазах:

295. ^Р0 = ^Р0 A + ^Р0 B + ^P0C .

296. Коефіцієнт потужності визначають за формулою

297. cos9₀ _

298. Результати обчислень заносять у табл. 5.3 і за цими даними

299. будують характеристики холостого ходу І₀ ,Р₀, cos9₀ _ / (U₁), з

300. яких знаходять значення струму І потужності Р_0н і со^ф_0н, що

301. відповістей подано на рис. 5.2.

302. С

     Рис. 5.2

     трум холостого ходу виража­ють у відсотках від номінального струму трансформатора:

303. /о_Но/₀=(/оеДе)-ЮО %.

304. Струм холостого ходу складає незначну величину (2... 10 %), і тому на холостому ході втрати в міді об­моток мізерно малі в порівнянні з ут­ратами в сталі. Таким чином, Р₀ ~ р_с. При заданій частоті / втрати в

305. сталі p_c = B^ = Ф²_т = Е1ф ~ Ц²_ф, тобто Р₀ практично пропорційна

306. и₁²ф; у той же час збільшення напруги, а отже, і насичення магніт­ного кола трансформатора викликає більш швидке, у порівнянні з магнітним потоком Ф_т, зростання НС і струму І чим і визнача­ються вигляд характеристики холостого ходу і закономірності

307. зміни параметрів холостого ходу z₀ _ r₀ + jx₀ _ Ц_1ф/І₀, що розра­ховуються за формулами:

308. -Ц^. _r _ А

309. л/310 ^{; 0} 310²

310. Результати цих розрахунків також заносять у табл. 5.3.

2. Трифазне коротке замикання. Фазний струм, що протікає по обмотках трансформатора, у режимі короткого замикання 34

341. & _e U 1к = U^ = U 1_К

342. к . / . •

343. ^Z1 + ^Z2 ^z к ^Гк + j^X к

344. де U_1к - фазна напруга, яка підводиться до первинної обмотки; г_к, х_к, ^_к - параметри короткого замикання.

345. У режимі короткого замикання напруга мала; таким чином,

346. невеликий і магнітний потік (ф = Ф_m) . При цьому магнітне коло

347. трансформатора не насичене і параметри короткого замикання практично не змінюються. Отже, струм І_к змінюється пропорцій­но напрузі, а втрати в сталі дуже незначні, тобто потужність у режимі короткого замикання майже цілком витрачається на втра­ти в міді обмоток (Р_к ~ Р_м) і тому пропорційна І_к².

348. Ці закономірності визначають вигляд характеристик корот­кого замикання І_к, Р_к, coso_к = /(U_к) (рис. 5.3).

349. Д

     

     Рис. 5.3
     ля побудови характерис­тик за даними п. 2.2 розрахову­ють значення U , І, Р , coso і

350. к к к к

351. заносять у табл. 5.4. При цьо­му струм І_к і напругу U бе­руть середніми за трьома фаза­ми, а потужність короткого за­^{микання} Р к = Рка + Ркв + Ркс •

352. Коефіцієнт потужності

353. cosфк = р7 (U к І к).

354. Таблиця 5.4

     № п/п	Uk, В	Ік, А	Рк, Вт	СОБфк	^ZK	Г к	^XK
     					Ом
     1

355. Ці величини дозволяють розрахувати параметри короткого замикання при з'єднанні первинної обмотки трансформатора зіркою:

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН 1

Електричні машини постійного струму і трансформатори 1

ВСТУП 3

ВИМОГИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ТА ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТІВ 4

ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ 5

1. Обсяг роботи 5

2. Вказівки до виконання роботи 6

1. Обсяг роботи 15

3.19. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНА ПАРАЛЕЛЬНОГО ЗБУДЖЕННЯ 20

3.144. О 0,5Р2н Р2н Р2 О 0,5/д.н і 27

3.188. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНА ЗМІШАНОГО ЗБУДЖЕННЯ 32

1. Обсяг роботи 38

^икг% = U ^{К 100} % = V^й2.н ^{- и2}а . 46

Р₂ _ к_н._г£_н^ф₂ . 48

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА 53

ЗМІСТ 53

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН 54

^ZK = і ; к = і 2 ; ^xк = V^zк к

Результати заносять у табл. 5.4.

За характеристиками короткого замикання знаходять напру­гу -_кн потужність Р_кн і коефіцієнт потужності cosф_кн, які відпові­дають номінальному струму короткого замикання, та визнача­ють у відсотках напругу короткого замикання і її активну й реак­тивну складові:

_м = ^• 100 % = • 100 %.

^к.Н% -н Ц, ^;

и _ка % = ^ -100 % = -100 % = ^ -100 %•

^Ка % U н U н І_н S н ^;

^икг% = U ^{К 100} % = V^й2.н ^{- и2}а .

^ н

3. Відсоткова зміна напруги трансформатора визначаєть­ся розрахунковим шляхом:

^Аи% = (^ика%cos92 + ^икг%sin92 )^кн.г ’

де k_нг = 1₂/1_2н - коефіцієнт навантаження трансформатора; cos9₂ - коефіцієнт потужності вторинного кола.

Задаючись при визначеному coso₂ рядом значень k у межах від 0 до 1,5 (наприклад, 0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25), одержують за­лежність або в іншому масштабі Аи% = /(/₂) . Результати слід навести в табл. 5.5.

Таблиця 5.5

№ п/п	k ^Н.Г	^р2	^Р0н	k^2 Р ^ н.г^ к.н	^Р0н + ^кН.г^Рк.н	^р1	h
1

Значення coso при розрахунках беруть відповідно до номера бригади з табл. 5.6.

4. ^К

   № п/п	1	2	3	4	5
   cosj	0,95	0,90	0,80	0,75	0,70

   КД транс- Таблиця.5.6 форматора визна­чається відношенням корисної потужності

P₂, яка віддається трансформатором у навантаження, до по­тужності Р₁, що споживається з мережі:

П = Р₂/Р .

У силу високих значень ККД трансформаторів прямий метод виміру потужностей Р₂ і Р₁ призводить до великих похибок, тому практично ККД трансформаторів визначається тільки побічно - методом окремих утрат. Оскільки Р₁ = Р₂ + р_с + р, то

^

п =

² або п= 1 ^{Р р}—.

^Р2 + Рc + Р ^Р2 + Рс + Р

Утрати в міді при номінальному струмі р = Р_{к н}, а при струмі,

відмінному від номінального, р = k _гР_{к н}.

Утрати в сталі на холостому ходу при номінальній напрузі р_с = Р_0н . Але оскільки при зміні струму навантаження трансфор-

матора в межах до номінального ЕРС Е₁ф лише незначно (до 5 %)

відрізняється від поданої напруги U^, то величини магнітного стру­му Ф_т, індукції B_m, а отже, і втрати в сталі змінюються дуже мало. Цими змінами можна нехтувати. Таким чином, р_с = Р_0н = const.

Корисна потужність трансформатора виражається через його номінальну повну потужність

Р₂ _ к_н._г£_н^ф₂ .

Тоді

Р + k² Р

^0н ^ %./к.н

п_ 1 --

Фі + ^Р0н + ^кн².г^Рк.н '

Максимальне значення ККД досягається при к^_гР_кн _ Р_0н, тоб­то коли змінні втрати (втрати в міді) рівні постійним (утратам у сталі).

Р

AU% ' 5,0

езультати розрахунку ККД заносять у табл. 5.5, за даними якої будують залежності А и % _ / (к_н._г) і п_ / (к_нг) - див. рис. 5.4. Т| А 3.5. Параметри заступної схе-

1

^1^1
і/	''A U%

2,5

0,5

і

0,5 Рис. 5.4

,01 ми трансформатора (рис. 5.5) виз­

начаються через параметри холо­стого ходу і короткого замикан­ня. У режимі холостого ходу

Z_Q=Z_X + Z_m, а оскільки Z₁<<Z_m, то можна вважати Z_m ~ Z₀, г_т ~ г₀

x₀, де параметри холосто-

1,0£_н._гго ходу відповідають номінальній первинній напрузі U .

У режимі короткого замикання Z_к « Z₁ + Z2 , тому r₁ + r₂^/ « г_к і x₁ + x2 « х_к , причому приблизно можна взяти r ~ r₂^/ _ г_к /2;

= = х /2.

x/ r₂^/

„/

x

Хі

3.6. Навантаження транс­форматора. За результатами досліду навантаження запов­нюється табл. 5.7.

U

Ui

2

І1, A	и1л	и2л	Р1, Вт	cos ф1		Ря, Вт		^и2л, В (розрахунок)
	В

У таблиці І₁ - середнє за фазами значення струму; Р₁ - по­тужність, яка споживається трансформатором із мережі;

_co_so₁ = Р₁ /((u^/₁) - коефіцієнт потужності трансформатора в

режимі навантаження; Р_я = U /_я - потужність, що віддається в на­вантаження генератором постійного струму.

7. П обудова точної векторної діаграми здійснюють таким чином: обравши масштаби для струму і напруги, відкладають вектори фазної на­пруги U і струму І_х під кутом ф₁ (рис.

5.6); до кінця вектора С&₁ додають спад напруги на активному й індуктивному опорах первинної обмотки І^ і -/ І_х x₁

та одержують вектор ЕРС - E₁, а також рівний йому і протилежно спрямований вектор E2 = E₁^/. Перпендикулярно век- І тору E₁ будують вектор магнітного

U'

струму в масштабі потокозчеплення _&/ ^

^Ф = Е_х /Лд/2/ . _j_j

За напрямком цього вектора відкла- Р_ис. 5.6

дають складову намагнічування струму

холостого ходу І₀ = І₀^тф_0н і перпендикулярно їй - активну складову І_0a = І_0н cosф_0н, одержуючи вектор І₀. Віднімаючи з ньо­го вектор І₁, одержують струм І₂ . Прибудовуючи до кінця век-

39

тора E&2 спад напруги на активному й індуктивному опорах вто­ринної обмотки (-І2/г2 і ~jl^x2,), знаходять вектор вторинної на­пруги U2.

Отримане значення Ц⁷ перераховують, беручи до уваги ко­ефіцієнт трансформації, до дійсного значення і порівнюють із до­слідним для цього ж режиму роботи.

Для побудови розрахункової залежності U₂ = / (І₂) викорис­товують спрощену векторну діаграму заміщеного трансформа­тора. Вона утворюється з точної, якщо в ній замінити всі вектори, що відносяться до вторинної обмотки, протилежними і нехтувати

струмом І₀. При цьому І₂ = -/ . Побудувавши, як і в попередньо­му випадку, вектори струму І і напруги Ц, до кінця останнього прибудовують трикутник короткого замикання таким чином, щоб його катет и_кг = jl₁( x₁ + x₂) був перпендикулярний вектору стру­му, а u _ка = І₁( г₁ + г/) - паралельний (рис. 5.7). У результаті одер­жують вектор и/. При зміні величини струму сторони трикутни­ка змінюються пропорційно струму.

Перераховуючи значення U₂^; до дійсних, останні заносять в табл. 5.7, а потім будують дослідну і розрахункову криві

U ₂ = / (ij) або в іншому масштабі U₂ = / (І₂) - рис. 5.8.

Запитання для самоконтролю

1. Що таке трансформатор?

2. Які типи магнітопроводів трансформаторів існують?

3. Що таке заступна схема трансформатора і як вона вигля­дає?

4. Як спрощується заступна схема трансформатора для ре­жимів холостого ходу та короткого замикання?

5. Коли трансформатор має максимум ККД?

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. йольдек АЖ Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с.

2. Жерве Л^. Промышленные испытания электрических ма­шин. - Л.: Энергия, 1984. - 248 с.

3. Жванов-Смоленским А5. Электрические машины. - М.: Энер­гия, 1980. - 928 с.

4. ^оиылов Ж.Ж Электрические машины. - М.: Энергоатомиз- дат, 1986. - 360 с.

5. Костенко М.Ж., Жиот^овским ^.М. Электрические маши­ны. - Л.: Энергия, 1972. - Ч. I. - 544 с.

6. ^цун М.Л. Електричні машини: Навч. посібник. - Л.: Вид- во Державного університету "Львівська політехніка", 1999.

ЗМІСТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН 1

Електричні машини постійного струму і трансформатори 1

ВСТУП 3

ВИМОГИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ТА ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТІВ 4

ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ 5

1. Обсяг роботи 5

2. Вказівки до виконання роботи 6

1. Обсяг роботи 15

3.19. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНА ПАРАЛЕЛЬНОГО ЗБУДЖЕННЯ 20

3.144. О 0,5Р2н Р2н Р2 О 0,5/д.н і 27

3.188. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНА ЗМІШАНОГО ЗБУДЖЕННЯ 32

1. Обсяг роботи 38

^икг% = U ^{К 100} % = V^й2.н ^{- и2}а . 46

Р₂ _ к_н._г£_н^ф₂ . 48

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА 53

ЗМІСТ 53

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН 54

Олег Юрійович КІМСТАЧ Олександр Павлович КОНОВАЛОВ Андрій Андрійович СТАВИН

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН

Частина 1

Електричні машини постійного струму і трансформатори

Під редакцією А.А. Ставинського

Видавництво УДМТУ, 54002, м. Миколаїв, вул. Скороходова, 5

Свідоцтво про внесення суб'єкта видавничої справи до Державного реєстру видавців, виготівників і розповсюджувачів видавничої продукції ДК № 1150 від 12.12.2002 р.

Редактор М.Д. Бєлікчі Комп’ютерна правка Ю.В. Зайцева Комп’ютерна верстка К.М. Рябенко Коректор Н.О. Шайкіна

Підписано до друку 27.04.01. Формат 60x84/16. Папір офсетний.

Ум. друк. арк. 2,4. Обл.-вид. арк. 2,6. Тираж 200 прим.

Вид. № 14. Зам. № 377. Ціна договірна.

I = —^Р + ^р = і + і

^д смФп смФп ^{2 0}'

де /₀ - струм холостого ходу;

Зі збільшенням корисної потужності Р₂ потік Ф, унаслідок дії реакції розмагнічування якоря, дещо зменшується, при цьому ча­стота обертання також зменшується, тому опуклість кривої І_д = =/ (Р₂) буде спрямована в бік осі абсцис.