Порядок выполнения работы. Рис. 2. Принципиальная схема для исследования распределения напря­жения по цепи




При выполнении всех пунктов программы гирлянда и колонка изоляторов подключаются к выводам высоковольтного испытательного трансформатора (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Принципиальная схема для исследования распределения напря­жения
по цепи изоляторов

 

Для построения кривой распределения напряжения по гирлянде используется метод поочередного измерения потенциалов ее промежуточных электродов V2 по отношению к земле с помощью электростатического киловольтметра типа С-100. Перед началом измерений по киловольтметру устанавливается величина напряжения, подводимого ко всей гирлянде, равная 50 кВ. В дальнейшем при всех измерениях потенциалов величина подводимого напряжения остается неизменной, что контролируется по вольтметру V1 в первичной обмотке ИТ. По полученным данным, записанным в таблицу, строится кривая распределения напряжения по изоляторам гирлянды.

 

Распределение напряжения на гирлянде

Номер электрода изоляторов гирлянды U 2,кВ Примечание
Без защитной арматуры С пробитым изолятором С защитной арматурой
опыт расчет опыт расчет опыт расчет
              U 1 = В Отсчет номера изолятора от линейного провода

 

Пробитый изолятор в гирлянде имитируется путем его шунтирования проводником.

Для построения кривой распределения напряжения в колонке используется метод искрового промежутка (ИП), который подключается параллельно тому изолятору, падение напряжения на котором необходимо измерить. К колонке подводится высокое напряжение, постепенно повышаемое до тех пор, пока не произойдет пробой в ИП. В момент пробоя приложенное по всей колонке напряжение фиксируется по показанию вольтметра, включенного в первичную обмотку трансформатора. Опыт повторяется последовательно для всех изоляторов колонки.

Пусть D U – напряжение пробоя ИП. Эта величина напряжения неизменна, так как не меняется расстояние между электродами искрового промежутка. Обозначим величины напряжений, прикладываемых ко всей колонке, при которых происходит пробой ИП на 1, 2, …, n изоляторов через U 1в, U 2в,..., Un в. Тогда отношения

 

 

будут представлять собой доли напряжения, приходящегося на отдельный изолятор от напряжения, приложенного ко всей колонке:

 

Следовательно, доля напряжения, приходящаяся на i -й изолятор колонки,

 

Содержание отчета

1. Программа работы;

2. Принципиальные схемы испытаний;

3. Таблицы опытных данных и расчета; при расчете принять К = 50 пФ, С з = 5 пФ, С п = 1 пФ;

4. Графики кривых U 2 = f (N изол) по п. 1...4 и a i = f (N изол) по п. 3, 4;

5. Выводы по работе.

 

 

Лабораторная работа 10

 

ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫВ ОБМОТКАХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

Цель работы – изучение процесса распространения волн напряжения вдоль обмоток тяговых электрических машин и трансформаторов и методики определения параметров обмо­ток, характеризующих этот процесс.

Общие сведения. При воздействии импульсов перенапряжений на обмотки электрических машин и трансформаторов в последних возникают переходные процессы, которые по характеру сходны с процессами в однородной ЛЭП. Однако схема за­мещения этих обмоток (рис. 1) сложнее схемы замещения ЛЭП. В начальный момент времени при набегании волны напряжения ток, проходящий через индуктивные элементы обмотки, равен нулю.

 

 

Рис. 1. Схема замещения обмоток трансформаторов и электрических машин

 

Следовательно, для этого момента схема замещения обмоток состоит только из емкостей К 0 и С 0, и распределение напряжения между витками определяется только емкостными токами i1>i2 >…> in.

Закон изменения напряжения u = f(x)t = 0в различных точках обмотки относительно земли при воздействии прямоугольной длинной волны с максимальным значением U 0определяется при заземленном конце обмотки

 

u(x)t = 0 = U 0 ,

 

при разомкнутом –

u(x)t = 0 = U 0 ,

где

l – длина обмотки, м.

Напряжение u уст изменяется по нисходящей прямой при заземленном конце обмотки, по горизонтальной прямой – при разомкнутом (рис. 2). В связи с тем, что элементы обмоток представляют собой колебательные контуры, переход от начального распределения потенциалов при t = 0 к установившемуся при t = ¥ протекает в форме свободных колебаний, амплитуда которых равна разности мгновенных значений на­чального и установившегося напряжений:

u (x)max = u (х)уст + u (х)св.

u (x, t)
u (x, t)
u max ~ 2 uc
u max

Рис. 2. Кривые начального и установившегося процессов распределения потенциалов обмотки трансформатора с заземленным (а)и изолированным (б)концами

В различных точках обмотки эти потенциалы достигают максимальных значений в разные моменты времени, поэтому строят кривую u max, огибающую эти наибольшие значения (рис. 2). Она позволяет оценить величину напряжения, воздействующего в переходном процессе на корпусную изоляцию обмотки.

Рис. 3. Схема для исследования электростатических связей в обмотках трансформатора
В трансформаторах пе­реход волны напряжения с одной обмотки на другую обусловлен наличием элек­тромагнитных и электростатических связей между этими обмотками. Элек­тромагнитная связь в основном осуществляется через магнитопровод трансформатора. Электростатические связи трансформатора (рис. 3) проявляют себя при большой крутизне воздействую­щего импульса напряжения.

Величина импульса напряжения U 2, передающегося по электростатическим связям, определяется по формуле

 

,

 

где U 1– напряжение воздействующего импульса на первичную обмотку транс-форматора;

C 12 – емкость между обмотками;

C 23 – емкость между вторичной обмоткой и землей.

При увеличении дополнительной емкости (C доп) можно уменьшать коэффициент электростатической передачи.

Для определения напряжения u (х, t)и тока i (x, t)в любой точке обмотки электрической машины при заданной воздействующей волне напряжения на входе U 0 необходимо знать обобщенные параметры:

v – скорость распространения волны, м/мкс;

Z в – волновое сопротивление обмотки (для неискажаю­щей линии – активное), Ом;

b– коэффициент затухания волны, 1/мкс.

Скорость распространения электромагнитной волны в обмотке можно определить по формуле

 

,

 

где l – длина одной параллельной ветви обмотки;

t ок– время, в течение которого волна проходит от начала до конца ветви обмотки.

Чаще скорость распространения волны в обмотке определяют по данным измерения периода собственных колебаний напряжения в линии, т. е. интервала времени между периодически повторяющимися всплесками напряжения, наблюдаемыми на осциллограмме волны. Всплески напряжения можно рассматривать как результат наложения на подающую волну положительных волн, появляющихся при многократных отражениях от начальной и конечной точек линии. В данной работе разрядное сопротивление ГИНа мало, поэтому начальную точку обмотки можно считать заземленной, а конец обмотки разомкнутым (Z ок = ¥). Величина Т (период собственных колебаний напряжения) может быть определена наложением на осциллограмму меток времени. После чего скорость vопределяется по формуле

 

.

 

Для экспериментального определения волнового сопротивления осциллографируют волну напряжения на разомкнутом конце обмотки. На осциллограмме отмечают ординату, равную половине амплитуды волны, т. е. определяют амплитуду волны на конце обмотки в случае, когда отраженная волна отсутствует. Оставляя щуп в конечной точке обмотки, постепенно уменьшают сопротивление резистора, включенного последовательно с обмоткой до тех пор, пока амплитуда на осциллограмме не уменьшится вдвое. Сопротивление магазина при этом будет равно волновому сопротивлению обмотки:

 

Uх max = U 0max e b t.

 

Коэффициент затухания b можно определить, зная амплитуды волн напряжения в двух различных точках обмотки в режиме Z ок = Z в и расстояние х между этими точками. Для этого используют график зависимости амплитуд волн напряжения в функции расстояния от начала обмотки.

В связи с неизбежным отклонением отдельных участков экспериментальной кривой от экспоненты коэффициент затухания необходимо рассчитать несколько раз, используя различные пары точек:

 

 

Напряжение, действующее на витковую изоляцию, определяют как разность мгновенных значений напряжений (с учетом их сдвига во времени), действующих на корпусную изоляцию двух смежных витков обмотки.

На практике зачастую ограничиваются опреде­лением максимального напряжения, приходящегося на витко­вую изоляцию первого витка. Рассмотрим сущность этого упрощенного метода. На рис. 4а показана схема простой левоходовой волновой обмотки (2 р = 4, S = K = 195), указан путь волны по одной из двух параллельных ветвей обмотки. Во время движения волны от начальной точки «а» первого витка до начальной точки «е» смежного с ним 195-го витка потенциал последней точки остается неизменным, а потенциал начальной точки первого витка изменяется по закону, представленному осциллограммой падающей волны в этой точке (рис. 4б). Для рассматриваемого примера максимальное витковое напряжение U в max определя­ется ординатой «ее'».

 

а)

 

 

б)

 

Рис. 4. Схема волновой обмотки электрической машины (а)
и осциллограмма падающей волны (б)

Программа работы

1. Экспериментальное определение распределения потенциалов по длине высоковольтной обмотки трансформатора в режимах заземленной и разомкнутой нейтрали;

2. Исследование электростатической передачи импульсного напряжения в трансформаторе;

3. Экспериментальное определение обобщенных параметров обмотки электрической машины;

4. Осциллографирование волн напряжения, действующих на корпусную изоляцию обмотки, в различных ее точках и режимах конца обмотки (Z ок=¥, Z ок=0, Z ок= Z в);

5. Определение максимального напряжения, действующего на витковую изоляцию.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: