Пояснения к лабораторной работе

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 

Цель работы

Экспериментальное исследование влияния вида схем соединения обмоток трехфазного трансформатора на степень несимметрии вторичных напряжений.

Программа работы

1. Проведение измерений фазных и линейных напряжений трехфазного трансформатора для следующих схем соединения обмоток - Y/Y₀, Y₀/Y₀, Δ/Y₀, Y/Z₀, при симметричных и несимметричных режимах работы.

2. Обработка результатов экспериментов.

Описание лабораторной установки

 

Подача напряжения на стенд производится кнопкой SB1 «ПУСК» (зеленой), снятие напряжения - кнопкой SB2 «СТОП» (красной). В лабораторной работе используется следующее оборудование.

Объектом исследования (T4) является трехфазный многообмоточный трансформатор. Номинальные данные трансформатора приведены в табл. 7.1.

Трансформатор снабжен коммутационным устройством, позволяющим изменять схемы соединений первичной и вторичной обмоток. Изменение схем соединений первичных обмоток (Y, Y₀, Δ) осуществляется многопозиционным переключателем SA3, изменение схем соединений вторичных обмоток (Y₀, Z₀, Δ, Y₀/ ₀, Y/Δ) и их включение - переключателем SA2. Переключатели SA2, SA3 расположены на лицевой панели лабораторного стенда. Принципиальные схемы вторичной и первичной обмоток трансформатора Т4 и схемы их коммутирующих устройств приведены на рис. 7.1.

Включение и отключение трансформатора Т4 производится кнопками SB5 «ПУСК» и SB6 «СТОП».

Таблица 7.1

 

Номинальные данные исследуемого трансформатора Т4

 

Схема соединения обмоток	S НОМ, ВА	U 1НОМ, В	I 1НОМ, А	U 2НОМ, В	I 2НОМ, А
Y/Y0			0.173		1.0
Δ/Y0			0.173		1.0
Y/Z0			0.150		1.0

 

Рис. 7.1

 

Измерительный комплект. Для измерения вторичных линейных и фазных напряжений, линейных токов трансформатора на стенде имеется трехфазный измерительный комплект. Электрическая схема и мнемосхема комплекта приведены на рис. 7.2-а и б, соответственно. Для измерения линейных и фазных напряжений используются одни и те же вольтметры (V_a(ab), V_b(bc), V_c(ca)), включаемые на линейное или фазное напряжение переключателем Q8.

Нагрузочный реостат. В качестве нагрузки трансформатора используется трехфазный нагрузочный реостат, схема которого приведена на рис. 7.3. Изменение сопротивления фаз осуществляется ступенчато выключателями Q31 – Q36. Величины всех сопротивлений резисторов R реостата одинаковы и равны 40 Ом.

Рис. 7.2 Рис. 7.3

Пояснения к лабораторной работе

Несимметричные режимы работы трехфазных трансформаторов возникают при неравномерной нагрузке фаз при питании однофазных и несимметричных трехфазных приемников. Несимметрия фазных токов приводит к несимметрии напряжений, что неблагоприятным образом сказывается на работе трехфазных приемников.

Влияние несимметрии фазных токов на несимметрию напряжений обусловлено двумя причинами:

- различными падениями напряжения на сопротивлениях короткого замыкания в различных фазах и, соответственно, степень влияния этого фактора на несимметрию напряжений определяется величиной напряжения короткого замыкания трансформатора U_К;

- возникновением первичных и вторичных токов (магнитных потоков) нулевой последовательности, величина которых определяется сопротивлением нулевой последовательности и, следовательно, зависит от схем соединения первичной и вторичной обмоток.

Так на рис. 7.4-7.7 показаны пути замыкания токов нулевой последовательно- сти (рис.7.4а-7.5а) и диаграммы магнитных потоков (рис.7.4б-7.5б) для исследуемых схем соединения обмоток.

Рис. 7.4.

Рис. 7.5.

Рис. 7.6.

Рис. 7.7.

 

Экспериментальная часть

Экспериментальные исследования проводятся на одном и том же трехфазном трансформаторе Т4 с четырьмя вторичными обмотками с первичной обмоткой с переключаемыми схемами соединения первичных обмоток (рис.7.4). Изменение схемы соединений первичных обмоток осуществляется многопозиционным переключателем SA3, вторичной – подключением

Рис. 7.4

нагрузки к соответствующим клеммам обмотки (рис. 7.4) и установкой переключателя SA2 в необходимое положение. Нагрузочный реостат позволяет получать три режима работы трансформатора в каждой фазе – холостой ход, работу с током IФ = 0.5 IНОМ и номинальный режим - IФ = 1.0 IНОМ. Изменение режима работы трансформатора осуществляется переключением выключателей Q31 – Q36 (рис. 7.3).

Последовательность проведения экспериментов. Для всех сочетаний схем соединений обмоток - Y/Y₀, Y₀/Y₀, Δ/Y₀, Y/Z₀, эксперименты проводятся одинаковым образом, описанным ниже.

· Установить требуемую схему соединений первичных обмоток переключателем SA3.

· Соединить требуемую вторичную обмотку трансформатора (Y₀, Z₀)с нагрузочным реостатом и установить переключатель SA2 в соответствующее положение.

· Включить стенд и подать напряжение на трансформатор Т4.

· Провести измерения величин токов, фазных и линейных вторичных напряжений для режима холостого хода и несиммеричных режимов работы.

В качестве несимметричных режимов взять режим предельной несимметрии токов, когда одна фаза нагружена, а две остальные работают на холостом ходу. Первый опыт провести при токе I_Ф = 0.5 I_НОМ, второй – при токе I_Ф = 1.0 I_НОМ.

Работающая фаза (А, В или С) указывается преподавателем для каждой бригады отдельно.

· Результаты измерений заносить в соответствующие таблицы (табл. 7.2. - 7.5.)

· По завершении исследования каждой схемы отключать питание трансформатора Т4.

1. Исследование схемы соединения Y/Y₀. Электрическая схема экспериментальной установки приведена на рис. 7.6.

 

Рис. 7.6

Таблица 7.3

 

Экспериментальные данные для схемы соединения обмоток Y/Y₀

 

режимы	I1Ф, А	Uаb , В	Ubc , В	Uca , В	Ua , В	Ub , В	Uc , В	Ia , А	Ib , А	Ic , А
ХХ		37,8	38,5	38,1	21,4	21,7	21,7
несимм. 0.5 .IНОМ		36,7	38,4		20,2	22,1	21,3	0,52
несимм. 1.0 .IНОМ		35,7	38,4	36,1		22,5		1,01

2. Исследование схемы соединения Y₀/Y₀ . Электрическая схема экспериментальной установки приведена на рис. 7.7.

 

Рис. 7.7

Таблица 7.2

 

Экспериментальные данные для схемы соединения обмоток Y₀/Y₀

 

режимы	I1Ф, А	Uаb , В	Ubc , В	Uca , В	Ua , В	Ub , В	Uc , В	Ia , А	Ib , А	Ic , А
ХХ		37,8	38,3		21,7	21,7	21,8
несимм. 0.5 .IНОМ		36,9	38,4	37,2	20,5	21,9	21,8	0,53
несимм. 1.0 .IНОМ			38,4	36,2	19,4		21,8	1,03

3. Исследование схемы соединения Δ/Y₀. Электрическая схема экспериментальной установки приведена на рис. 7.8.

 

Рис. 7.8

Таблица 7.4

 

Экспериментальные данные для схемы соединения обмоток Δ/Y₀

 

режимы	I1Ф, А	Uаb , В	Ubc , В	Uca , В	Ua , В	Ub , В	Uc , В	Ia , А	Ib , А	Ic , А
ХХ		37,5	37,7	38,2	22,1	21,6	22,1
несимм. 0.5 .IНОМ		36,5	37,7	37,2	20,8	21,7	22,1	0,54
несимм. 1.0 .IНОМ		35,6	37,7	36,3	19,7	21,6	22,1	1,05

 

4. Исследование схемы соединения Y/Z₀ . Электрическая схема экспериментальной установки приведена на рис. 7.9.

 

Рис. 7.9

Таблица 7.5

 

Экспериментальные данные для схемы соединения обмоток Y/Z₀

 

режимы	I1Ф, А	Uаb , В	Ubc , В	Uca , В	Ua , В	Ub , В	Uc , В	Ia , А	Ib , А	Ic , А
ХХ		32,6	32,8	32,3	18,8	19,1	18,9
несимм. 0.5 .IНОМ		31,6		31,3	17,5			0,45
несимм. 1.0 .IНОМ					16,8			0,9