 |
Исследование трёхфазного двухобмоточного трансформатора
|
|
|
|
Цель работы: освоение методики опытного определения основных параметров и исследование рабочих свойств трёхфазного двухобмоточного трансформатора.
Содержание работы:
1. Ознакомиться с конструкцией исследуемого трансформатора и определить его паспортные данные.
2. Определить сопротивление обмоток трансформатора постоянному току.
3. Снять и построить характеристики холостого хода.
4. Определить коэффициент трансформации.
5. Снять и построить характеристики короткого замыкания.
6. На основании данных п.3 и п.5 определить мощности холостого хода РXН и короткого замыкания РКН, ток холостого хода в процентах IX%, напряжение короткого замыкания uк %.
7. По данным п.2-5 определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора и вычертить её с указанием значений параметров.
8. Снять и построить внешние характеристики при cosφ2=1 и cosφ2=0 и определить по ним для номинальной нагрузки величину процентного изменения напряжения ΔU%. Рассчитать и построить зависимость ΔU% = ƒ(cosφ2) при β=const.
9. Для нескольких значений коэффициента загрузки β рассчитать КПД трансформатора при cosφ2 =1 и построить зависимость η= ƒ(β). Определить коэффициент загрузки трансформатора βопт, при котором КПД достигается максимум, и оценить значение ηмах.
10. Дать оценку результатам испытаний.
Выполнение работы
При знакомстве с конструкцией исследуемого трансформатора необходимо выяснить тип магнитопровода, конструктивное выполнение, количество и конструкцию обмоток, расположение их на магнитопроводе и крепление. Определить характер системы охлаждения. Ознакомиться с выводным щитком и маркировкой концов обмоток. Необходимо записать все паспортные данные трансформатора. При отсутствии некоторых паспортных данных полного перечня дополнить таблицу паспортных данных результатами исследования и расчётов (табл.5.1). Если отсутствуют значения номинальных токов обмоток, то их рассчитывают по формулам:
|
|
|
I1H = 
; I2H = 
.
1. Измерение сопротивления обмоток трансформатора.
Измерение сопротивления обмоток постоянному току при испытании трансформаторов производится для выявления дефектов в электрической части трансформатора. Результаты измерения сопротивления обмоток могут быть
Таблица 5.1.
Паспортные данные исследуемого трансформатора
| Наименование паспортной величины | Услов. обознач. | Ед. измер. | Значение величины | |
| Номинальная мощность трансформатора | SН | кВА | ||
| Номинальная частота | f1 | Гц | ||
| Число фаз | m1 | - | ||
| Обмотка высокого напряжения ВН: | Номинальное напряжение: звезда Y треугольник Δ | U1Н -“- | B -“- | |
| Номинальный ток: звезда Y треугольник Δ | I1Н -“- | A -“- | ||
| Обмотка низкого напряжения НН: | Номинальное напряжение: звезда Y треугольник Δ | U2Н -“- | B -“- | |
| Номинальный ток: звезда Y треугольник Δ | I2Н -“- | A -“- | ||
| Коэффициент трансформации | кт | - | ||
| Ток холостого хода | Iхн | А | ||
| Ток холостого хода в процентах от номинального | Iх% | % | ||
| Потери холостого хода | Рхн | вт | ||
| Напряжение короткого замыкания | Uк% | % | ||
| Потери короткого замыкания | Ркн | вт |
использованы также для выделения добавочных потерь из общих потерь короткого замыкания.
Измерение сопротивлений обмоток трансформатора осуществляется с помощью измерительного моста или методом амперметра и вольтметра (рис. 5.1). Измеряются сопротивления всех фаз первичной и вторичной обмоток.
|
|
|
измерение сопротивления производится не менее трёх раз при различных значениях тока (метод амперметра и вольтметра). Чтобы исключить влияние нагрева обмоток на результаты измерений, ток при опыте не должен превышать 20% номинального тока обмотки.
Данные измерений записываются в таблицу 5.2.Сопротивления обмоток определяют из соотношения r = U/I при комнатной температуре tК. Потом рассчитывается среднеарифметическое сопротивление rср:
rCP = 
.
Полученные сопротивления должны быть приведены к расчётной рабочей температуре, которая для масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости А, Е и В составляет 348К (75оС), а для классов F и H (сухие трансформаторы) – 388К (115оС). Приведём сопротивления обмоток трансформатора к температуре 75оС по следующим формулам:
для обмоток из алюминия
r75 = 
;
для обмоток из меди
Таблица 5.2
Данные измерений для расчета сопротивлений
обмоток
| Обмо тка | №п.п. | Фаза 1 | Фаза 2 | Фаза 3 | Ср.значение | |||||||
| U | I | r1 | U | I | r2 | U | I | r3 | rср | r75 | ||
| В | А | Ом | В | А | Ом | В | А | Ом | Ом | Ом | ||
| Первичная обмотка | r1CP | r1 75 | ||||||||||
| Вторичная обмотка | r2CP | r2 75 | ||||||||||
r75 = rCP 
.
Опыт холостого хода.
Характеристики холостого хода трансформатора представляют зависимости тока IX, потребляемой мощности РX и соs φX от напряжения первичной обмотки U1Х при разомкнутой вторичной обмотке:
IX, РX, соs φX = ƒ(U1Х) при f = fH = const и I2=0.
Опыт холостого хода проводят по схеме рис.5.2. Опыт холостого хода можно проводить как со стороны обмотки высокого напряжения ВН, так и со стороны обмотки низкого напряжения НН. Этот опыт входит в число обязательных приемо-сдаточных испытаний, которым подвергается каждый силовой трансформатор на заводе-изготовителе.
Для изменения первичного напряжения испытуемый трансформатор включают в сеть через индукционный регулятор ИР. Ток холостого хода измеряют в каждой фазе обмотки трансформатора, так как вследствие несимметрии магнитной цепи трёхфазного стержневого трансформатора намагничивающие токи крайних стержней больше, чем намагничивающий ток среднего стержня.
|
|
|
При выборе измерительных приборов следует иметь в виду, что для нормальных силовых трансформаторов IX ≈ (2÷10)%IН; верхний предел соответствует трансформаторам малой мощности, нижний – трансформаторам большой мощности.
Для повышения точности измерения мощности холостого хода трансформаторов малой мощности обмотки напряжения ваттметров включают непосредственно на зажимы испытуемого трансформатора. В схеме рис 5.2 использован измерительный комплект типа К505, который позволяет измерять напряжение, ток и мощность в каждой фазе трансформатора.
Опыт проводят в следующей последовательности. Перед включением схемы ротор индукционного регулятора устанавливают в положение, обеспечивающее минимальное напряжение на зажимах трансформатора при включении, так как ток включения может в несколько раз превысить номинальное значение и повредить приборы.
В начале опыта проверяют симметрию первичных и вторичных напряжений трансформатора. Система напряжений считается симметричной, если разница между линейными или фазными напряжениями данной обмотки не превышает 1% от их номинального значения. Напряжение вторичной обмотки измеряется вольтметром V1. Изменение напряжения во время опыта производят с помощью индукционного регулятора от 1,2UH до 0,6UH, снимая 6-7 точек характеристик через равные промежутки. Результаты измерений и вычислений заносятся в табл.5.3. При проведении опыта холостого хода целесообразно снять точку, соответствующую номинальному напряжению первичной обмотки.
Таблица 5.3.
|
|
|
