Исследование трёхфазного двухобмоточного трансформатора

Цель работы

Провести опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора и рассчитать по данным этих опытов параметры схемы замещения и некоторые зависимости, характеризующие работу трансформатора при нагрузке и построить векторную диаграмму напряжений трансформатора при нагрузке.

Программа работы

1. Ознакомиться с конструкцией исследуемого трансформатора, записать его паспортные данные и выбрать измерительные приборы для проведения опытов.

2. Исследовать трансформатор в режиме холостого хода:

· измерить коэффициент трансформации для различных схем соединения;

· собрать схему для проведения опыта холостого хода;

· снять и построить характеристики холостого хода;

· определить значения тока и мощности холостого хода при номинальном напряжении;

3. Исследовать трансформатор в режиме короткого замыкания:

· собрать схему для проведения опыта короткого замыкания;

· снять и построить характеристики короткого замыкания;

· определить напряжение короткого замыкания и его активную и реактивную составляющие.

4. Рассчитать и построить зависимости процентного изменения напряжения трансформатора от коэффициента нагрузки и коэффициента мощности вторичной цепи.

5. Рассчитать и построить зависимости КПД трансформатора от коэффициента нагрузки при заданном коэффициенте мощности вторичной цепи.

6. Определить параметры схемы замещения трансформатора.

7. Построить векторную диаграмму трансформатора для номинального вторичного тока при заданном коэффициенте мощности вторичной цепи.

Экспериментальные исследования

Определение коэффициента трансформации

Коэффициент трансформации определяется для схем соединения обмоток трансформатора У/У, У/Д, Д/У, которые изображены на рис. 4.1.

· Обмотку высшего напряжения (ВН), являющуюся в данном случае первичной, необходимо включить в сеть через индукционный регулятор (для регулирования подводимого напряжения);

· обмотку низшего напряжения (НН), в данном случае вторичную, оставить разомкнутой;

· подключение трансформатора к сети можно также осуществлять со стороны обмотки низшего напряжения;

· подводимое напряжение должно составлять несколько десятков процентов от номинального напряжения. Рекомендуется установить первичное напряжение равное номинальному напряжению.

· результаты измерений заносить в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Определение коэффициента трансформации для разных схем соединения обмоток

В табл. 4.1 приняты следующие обозначения величин:

U_АВ, U_ВС, U_СА – линейные первичные напряжения;

U_ab, U_bc, U_ca, – линейные вторичные напряжения;

k _л1, k _л2, k _л3 – соответствующие коэффициенты трансформации линейного напряжения между фазами А и В, В и С, А и С;

k _ср – средний коэффициент трансформации линейного напряжения.

Опыт холостого хода

Для проведения опыта холостого собирают схему (рис. 4.2). Первичную обмотку через регулировочный автотрансформатор или индукционный регулятор включают в сеть переменного тока номинальной частоты, а вторичную оставляют разомкнутой.

Мощность регулировочного автотрансформатора или индукционного регулятора должна быть в несколько раз больше мощности испытуемого трансформатора, чтобы исключить искажение напряжения на зажимах трансформатора от несинусоидальных токов холостого хода, протекающих по регулирующим устройствам. Так как ток средней фазы трёхстержневого трансформатора может значительно отличаться от токов крайних фаз вследствие магнитной несимметрии, то ток холостого хода следует измерять в каждой фазе, что позволяет делать измерительный комплект, либо в каждую из трёх фаз необходимо включить амперметр. Напряжение можно измерять линейное или фазное, в зависимости от типа измерительного комплекта. Мощность измеряется в каждой фазе, в этом случае мощность холостого хода трансформатора находится как суммарная мощность фаз, или измеряется мощность холостого хода трансформатора.

При выборе измерительных приборов или комплекта измерений необходимо учитывать следующее. Ток холостого хода силовых трансформаторов при номинальном напряжении составляет (0,5…4)% от номинального тока. При увеличении напряжения на 20% этот ток может возрасти более чем в 2 раза вследствие насыщения магнитопровода. В соответствии с этим и должны быть выбраны пределы измерения по току измерительного комплекта или амперметры. Предел измерения вольтметра должен обеспечивать измерение линейного напряжения от до , либо фазного – от до , где , – соответственно номинальное первичное линейное и фазное напряжение трансформатора.

Опыт холостого хода выполняется в следующей последовательности:

· перед включением трансформатора необходимо снизить напряжение до минимально возможного, иначе ток включения может превысить в несколько раз номинальный ток холостого хода и вызвать повреждение измерительных приборов;

· после включения трансформатора напряжение увеличить до , записывая показания измерительных приборов в каждой фазе;

· плавно уменьшая напряжение до возможного минимума, регистрировать показания приборов при 5–6 значениях линейного напряжения;

· внимание! Необходимо записать показания приборов, соответствующие номинальному напряжению;

· данные опыта заносить в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Данные опыта холостого хода

Продолжение табл. 4.2

В табл. 4.2 приняты следующие обозначения величин:

U_АВ, U_ВС, U_СА – линейные первичные напряжения; U ₁ – среднее значение фазного напряжения; I_А, I_В, I_С –фазные токи; I ₀ – среднее значение фазного тока; Р _А, Р _В, Р _С – потребляемые мощности фаз; Р ₀ – мощность холостого хода;

cos j ₀ – коэффициент мощности холостого хода; z ₀ – полное сопротивление трансформатора в режиме холостого хода; r ₀ – активное сопротивление трансформатора в режиме холостого хода; x ₀ – реактивное сопротивление трансформатора в режиме холостого хода.