Цель работы
1.1 Проведение опытов холостого хода и короткого замыкания и расчет по данным этих опытов параметров схемы замещения и некоторых других зависимостей, характеризующих работу трехфазного трансформатора при нагрузке
Программа работы
2.1 Исследовать трансформатор в режиме опыта короткого замыкания:
2.2 Исследовать трансформатор в режиме холостого хода:
2.3 Снять внешнюю характеристику трансформатора при активной нагрузке при соединении обмоток по схеме «звезда/звезда».
2.4 Снять внешнюю характеристику трансформатора при активной нагрузке при соединении обмоток по схеме «звезда/треугольник».
2.5 Исследовать трансформатор при несимметричной нагрузке без нулевого провода.
2.6 Исследовать трансформатор при несимметричной нагрузке с нулевым проводом.
Приборы и оборудование
В лабораторной работе используются следующие модули:
- модуль питания стенда (МПС);
- модуль питания (МП);
- модуль измерителя мощности (МИМ);
- модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);
- модуль однофазных трансформаторов (МОТ);
- модуль ввода/вывода (МВВ);
- силовой модуль (СМ).
Порядок выполнения работы
4.1 Перед проведением работы необходимо привести модули в исходное состояние.
4.2 В работе используется трехфазный трансформатор на основе трех однофазных двухобмоточных трансформаторов, данные которого приведены в Приложении А.
4.3 Для проведения данной работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая лабораторная работа.
4.4 Опыт короткого замыкания
Схема для проведения опыта короткого замыкания трехфазного трансформатора представлена на рисунке 1
|
|
Рисунок 1 – Схема для проведения опыта короткого замыкания
Опыт проводится в следующей последовательности:
- включить последовательно автоматические выключатели QF1 модуля питания стенда и QF2 модуля питания;
- включить кнопку «Сеть» МИМ;
- переключателем SA1 модуля МОТ изменять сопротивление в первичной ветви до тех пор, пока ток приблизительно не будет равен номинальному: 
(Приложение А), где 
– полная номинальная мощность трансформатора, В•А.
Данные опыта занести в таблицу 1.
Таблица 1 – Данные опыта
| Данные опыта | Расчётные данные | ||||||||
| U1К | I1К | PК | 
| zК | rK | xK | UK | UKA | UKR |
| В | А | Вт | Ом | Ом | Ом | % | % | % | |
U1К – среднее значение линейного напряжения.
I1К – среднее значение линейного тока.
PК – мощность короткого замыкания трех фаз.
Расчётные данные.
Коэффициент мощности при опыте короткого замыкания: 
.
Полное, активное и индуктивное сопротивления трансформатора при опыте короткого замыкания (приводят к расчетной рабочей температуре 75° С):
; 
; 
.
Напряжение короткого замыкания в процентах, активная и реактивная составляющие, %: 
.
4.5 Опыт холостого хода
Опыт холостого хода проводится при номинальном напряжении первичной обмотки и разомкнутой вторичной обмотке трансформатора. Схема для проведения опыта холостого хода представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема для проведения опыта холостого хода.
Опыт проводится в следующей последовательности:
- включить последовательно автоматические выключатели QF1 модуля питания стенда и QF2 модуля питания;
- включить кнопку «Сеть» МИМ.
|
|
Данные опыта занести в таблицу 2.
Таблица 2 – Данные опыта
| Данные опыта | Расчётные данные | ||||||||
| U10 | I0 | P0 | U20 | K | 
| zm | rm | xm | I0* |
| В | А | Вт | В | Ом | Ом | Ом | % | ||
U10 – среднее значение линейного напряжения.
I0 – среднее значение линейного тока.
P0 – мощность короткого замыкания трех фаз.
Расчётные данные.
Коэффициент трансформации трансформатора: 
.
Полное, активное и индуктивное сопротивления намагничивающего контура «Т» – образной схемы замещения трансформатора, Ом:
; 
; 
.
Коэффициент мощности при опыте холостого хода трансформатора: 
.
Ток холостого хода трансформатора в долях номинального тока первичной обмотки трансформатора: 
,, где 
– номинальный ток первичной обмотки трансформатора, А: 
.
4.6 Внешние характеристики трансформатора при соединении обмоток по схеме «звезда/звезда».
Внешние характеристики представляют собой зависимости вторичного напряжения трансформатора от тока нагрузки U2=f(I2) при U1 = U1H = const; 
. Схема для снятия внешних характеристик представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема для снятия внешней характеристики трансформатора при соединении
обмоток по схеме «звезда/звезда».
Опыт проводится в следующем порядке:
- переключатель SA1 модуля МОТ установить в положение «∞», что соответствует режиму холостого хода трансформатора;
- включить автоматические выключатели QF1 и QF2 модулей питания;
- изменением положения переключателя SA1 модуля МОТ увеличивать нагрузку до тех пор, пока ток вторичной обмотки приблизительно не будет равен номинальному току: 
(Приложение А).
|
|
Данные опыта занести в таблицу 3.
Таблица 3 – Данные опыта
| U1 | I1 | UА1N1 | UB1N1 | UC1N1 | I21 | I22 | I23 | KНГ |
| В | А | В | В | В | А | А | А | |
Коэффициент нагрузки: 
, где 
– среднее значение линейных токов вторичной обмотки, А: 
.
По данным таблицы 3 построить следующие зависимости:
UА1N1 = f(I21); UB1N1 = f(I22); UC1N1 = f(I23).
4.7 Внешние характеристики трансформатора при соединении обмоток по схеме «звезда/треугольник». Схема для снятия внешних характеристик представлена на рис. 4
Рисунок 4 – Схема для снятия внешней характеристики трансформатора
при соединении обмоток по схеме «звезда/треугольник»
Опыт проводится в следующем порядке:
- переключатель SA1 модуля МОТ установить в положение «∞», что соответствует режиму холостого хода трансформатора;
- включить автоматические выключатели QF1 и QF2 модулей питания;
- изменением положения переключателя SA1 модуля МОТ увеличивать нагрузку до тех пор, пока ток вторичной обмотки приблизительно не будет равен номинальному току: 
(Приложение А).
Данные опыта занести в таблицу 4.
Таблица 4 – Данные опыта
| U1 | I1 | UА1B1 | UB1C1 | UC1A1 | I21 | I22 | I23 | KНГ |
| В | А | В | В | В | А | А | А | |
Коэффициент нагрузки: 
, где – среднее значение линейных токов вторичной обмотки, А: 
.
По данным таблицы 4 построить следующие зависимости:
UА1B1 = f(I21); UB1C1 = f(I22); UC1A1 = f(I23).
4.8 Несимметричная нагрузка трансформатора без нулевого провода
Схема для исследования трансформатора при несимметричной нагрузке без нулевого провода представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Схема для исследования трансформатора при несимметричной нагрузке
без нулевого провода
Опыт проводится в следующей последовательности:
- переключателем SA1 модуля МДС2 установить сопротивление в пределах
20...80 Ом;
- переключатель SA1 модуля МОТ установить в положение «∞»;
- включить автоматические выключатели QF1 и QF2 модулей питания;
- переключателем SA1 модуля МОТ увеличивать нагрузку трансформатора до тех пор, пока 
. Данные опыта занести в таблицу 5;
- переключатель SA1 модуля МОТ установить в положение «∞»;
- переключателем SA1 модуля МДС2 изменить добавочное сопротивление;
- повторить опыт.
Таблица 5 – Данные опыта
| RД = | |||||||
| U1 | I1 | UА1N1 | UB1N1 | UC1N1 | I21 | I22 | I23 |
| В | А | В | В | В | А | А | А |
По данным таблицы 5 построить следующие зависимости:
UА1N1 = f(I21); UB1N1 = f(I22); UC1N1 = f(I23).
4.9 Несимметричная нагрузка трансформатора с нулевым проводом
Схема для исследования трансформатора при несимметричной нагрузке без нулевого провода представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Схема для исследования трансформатора при несимметричной
нагрузке с нулевым проводом
Опыт проводится в следующей последовательности:
- переключателем SA1 модуля МДС2 установить сопротивление в пределах
20...80 Ом;
- переключатель SA1 модуля МОТ установить в положение «∞»;
- включить автоматические выключатели QF1 и QF2 модулей питания;
- переключателем SA1 модуля МОТ увеличивать нагрузку трансформатора до тех пор, пока . Данные опыта занести в таблицу 6;
- переключатель SA1 модуля МОТ установить в положение «∞»;
- переключателем SA1 модуля МДС2 изменить добавочное сопротивление;
- повторить опыт.
Таблица 6 – Данные опыта
| RД = | ||||||
| UА1N1 | UB1N1 | UC1N1 | I21 | I22 | I23 | I0 |
| В | В | В | А | А | А | A |
По данным таблицы 6 построить следующие зависимости: UА1N1 = f(I21); UB1N1 = f(I22); UC1N1 = f(I23).
5 Контрольные вопросы
5.1 Почему ток холостого хода трансформатора очень мал и составляет несколько процентов от номинального тока?
5.2 Как объяснить, что при опыте короткого замыкания 
?
5.3 Какова роль нулевого провода при несимметричной нагрузке?
5.4 В чем разница между соединениями обмоток по схеме «звезда/звезда» и схеме «звезда/треугольник»?
Вывод: