Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Рецензент – кандидат технических наук В.П. ГринченковИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ТРЁХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Методические указания к лабораторным работам по курсу “Электромеханика”
НОВОЧЕРКАССК 2006
УДК (076.5) 001.57:621.314.25
Рецензент – кандидат технических наук В.П. Гринченков
Составитель Пахомин С.А. Исследование силовых трёхфазных трансформаторов: Методические указания к лабораторным работам по курсу “Электромеханика” /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. – 30 с. Методические указания предназначены для проведения лабораторных исследований силовых трёхфазных трансформаторов студентами очной и заочной форм обучения специальностей 140106, 140203, 140211, 140601, 140602, 140604, 140204, 140205.
© Южно-Российский государственный технический университет, 2006 © Пахомин С.А., 2006 Лабораторная работа № 1 МАРКИРОВКА ВЫВОДОВ ОБМОТОК ТРЁХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Программа лабораторных исследований 1 Ознакомиться с конструкцией и паспортными данными исследуемого трансформатора (Тр). 2 Исследовать клеммный щиток Тр и определить сопротивления обмоток постоянному току. 2.1 Определить выводы, принадлежащие одной обмотке. 2.2 Определить сопротивления обмоток постоянному току и выводы высшего и низшего напряжений. 2.3 Найти пары обмоток, находящиеся на одном стержне. 2.4 Найти физические начала и концы обмоток.
Пояснения к исследованиям Объектом исследования является трёхфазный силовой Тр с несимметричной магнитной системой, размещенный в металлическом корпусе. Трансформатор служит для преобразования параметров электрической энергии – повышает или понижает напряжение (ток). Работа трансформатора основана на использовании закона электромагнитной индукции, который отражает взаимосвязь ЭДС, наведённой в обмотке с числом витков w, с изменением во времени потокосцепления обмотки
Схематически Тр изображен на рисунке 1.1. На каждом стержне магнитопровода располагаются по две фазные обмотки – одна обмотка высшего напряжения (ВН) с числом витков В печатном тексте соединения в звезду и треугольник обозначаются соответственно русскими буквами У и Д, а на рисунках и чертежах – значками Y и D [9].
Определение выводов, принадлежащих одной обмотке На клеммный щиток Тр на лабораторном стенде выведены 12 выводов, принадлежащих трём фазным обмоткам ВН и трем фазным обмоткам НН (рисунок 1.2). Два вывода, принадлежащие одной обмотке, определяются, как показано на рисунке 1.2, с помощью источника напряжения и индикатора, позволяющего установить наличие тока в цепи.
Рисунок 1.1 – Трёхфазный трёхстержневой двухобмоточный трансформатор с несимметричной магнитной системой
Рисунок 1.2 – Клеммный щиток испытуемого Тр и схема опыта по определению зажимов, принадлежащих одной фазной обмотке В качестве индикатора можно использовать лампочку или вольтметр, рассчитанные на напряжение источника. Опыт можно проводить как на постоянном, так и на переменном токе. Определение обмоток ВН и НН В обмотках ВН и НН переменным потоком взаимной индукции наводятся соответствующие ЭДС, действующие значения которых
где f – частота питающего напряжения (эту же частоту имеют переменный ток в обмотках ВН и НН, а также переменный поток взаимной индукции Коэффициентом трансформации называют отношение ЭДС в первичной фазной обмотке к ЭДС во вторичной фазной обмотке, созданных основным магнитным потоком,
В отношении первичного и вторичного напряжений в первом приближении можно считать Таким образом, повышая напряжение, Тр понижает ток, и наоборот. Обмотка фазы высшего напряжения (имеется в виду номинальное фазное напряжение) имеет в k раз большее число витков, чем обмотка фазы низшего напряжения. Кроме того, сечение фазного провода обмотки ВН в k раз меньше, чем обмотки НН. Поэтому сопротивление обмотки ВН постоянному току больше примерно в Если сопротивления обмоток достаточно велики (больше 0,5 Ом) и существенно отличаются друг от друга (в 1,5 и более раз), то для разделения обмоток на ВН и НН можно использовать тестер.
Лабораторная работа № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВОГО ТРЁХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА Пояснения к исследованиям Опыт холостого хода Опыт ХХ позволяет определить ток холостого хода Тр, потери в стали, а также активное и индуктивное сопротивление намагничивающей ветви электрической схемы замещения. Опыт ХХ проводится в режиме ХХ. Этот режим имеет место, когда на первичную обмотку (ВН или НН) подано напряжение, а вторичная обмотка отключена от нагрузки. Режим ХХ до напряжения примерно в 1.3 раза больше номинального для Тр не представляет опасности. Схема опыта ХХ приведена на рисунке 2.1. В опыте ХХ на первичную обмотку подаётся ряд (примерно 5–6) значений практически симметричного трёхфазного напряжения номинальной частоты и синусоидальной формы, и при каждом из них измеряются потребляемая Тр активная мощность и линейные токи (рисунок 2.1). Регулирование напряжения на Тр осуществляется с помощью индукционного регулятора (ИР). ИР представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, который заторможен. Рекомендуется устанавливать примерно следующие величины напряжения в долях от номинального: 1,1; 1,0; 0,9; 0,7; 0,5; 0,3. Вольтметр V служит для контроля при установке требуемых напряжений. Активная мощность, потребляемая Тр, измеряется по методу двух ваттметров (рисунок 2.1).
(при КЗ выводы вторичной обмотки А, В и С закоротить) Мощность, потребляемая Тр, будет равна алгебраической сумме мощностей, измеренных каждым ваттметром. По причине несимметрии магнитной системы трёхстержневого Тр токи фаз оказываются в режиме ХХ неодинаковыми. При включении Тр под напряжение во избежание повреждения амперметров и токовой обмотки ваттметра трансформаторы тока TA необходимо зашунтировать. Итак, в опыте ХХ при одном значении питающего напряжения измеряются: 3 линейных напряжения первичной обмотки Тр посредством вольтметра со щупами; 3 линейных тока первичной обмотки; два значения мощности, со знаками «плюс» или «минус» соответственно. Данные опыта ХХ рекомендуется записывать в таблицу 2.1 Таблица 2.1
Содержание отчёта В отчёт следует включить: программу лабораторных исследований; паспортные данные исследуемого Тр; схему опыта ХХ и КЗ; формулы обработки опытных данных и результаты расчётов (в таблицах); графики характеристик ХХ: графики характеристик КЗ: Т-образную схему замещения Тр со всеми обозначениями и численными значениями параметров, рассчитанных по результатам опытов ХХ и КЗ; формулу, расчёт и график зависимости формулу, расчёты и графики зависимости
Лабораторная работа № 3 Пояснения к исследованиям При включении Тр на параллельную работу их первичные обмотки питаются от одной и той же сети, а вторичные обмотки включены на общую нагрузку. Нагрузка между Тр при параллельной работе распределяется пропорционально их номинальным токам и установленная мощность используется полностью, если выполняются следующие условия включения Тр на параллельную работу: § одинаковы коэффициенты трансформации линейных напряжений (допускаются отклонения значений коэффициентов трансформации не более чем на 0,5 % от среднеарифметической величины); § одинаковы группы соединений; § одинаковы напряжения КЗ (допускаются отклонения напряжений КЗ не более чем на 10 % от среднеарифметической величины). Невыполнение этих условий приводит к нерасчётным, либо к аварийным режимам работы Тр. При неравенстве коэффициентов трансформации в обмотках Тр при отключённой нагрузке появляются так называемые уравнительные токи, а при включении нагрузки трансформаторы нагружаются непропорционально их номинальным токам (мощностям). При неодинаковых напряжениях КЗ Различие в группах соединений Тр при параллельной работе не допускается, т.к. возникающие уравнительные токи либо равны токам КЗ, либо приближаются к ним (аварийные режимы). Согласно ГОСТу не рекомендуется включать на параллельную работу Тр с отношением номинальных мощностей более чем 3:1.
Проверка групп соединений Сведения о схеме и группе соединений Тр необходимы для его правильного включения на параллельную работу. Группа соединений трансформатора характеризуется углом отставания векторов линейных напряжений обмотки НН от векторов одноименных линейных напряжений обмотки ВН в режиме ХХ при питании первичной обмотки симметричной системой напряжений прямого следования фаз. Группа соединений зависит от схемы соединений обмоток и маркировки линейных выводов обмоток. Для выполнения требуемых схем и групп соединений обмоток Тр необходимо знать выводы, принадлежащие каждой фазной обмотке, принадлежность обмоток к ВН или НН, физические начала и концы обмоток и обмотки, сидящие на одном стержне. Поэтому рекомендуется использовать Тр, клемный щиток которого уже был исследован ранее. В противном случае клеммный щиток должен быть исследован согласно методике, изложенной в лабораторной работе № 1. Трёхфазная обмотка Тр может быть соединена как в звезду, так и в треугольник двумя разными способами, показанными на рисунке 3.1. Линейные выводы могут находиться либо на началах, либо на концах фазных обмоток. Кроме того, в треугольнике может быть разная последовательность обхода фаз. Для маркировки выводов первичных фазных обмоток используются пары букв А – Х, В – Y, C – Z, для вторичных фазных обмоток – пары букв а – х, в–y, c–z. Выводы нулевых точек обмоток обозначаются цифрой 0 (нуль). Буквы А, В, С, a, в, с, обозначающие линейные выводы фазных обмоток, называют началами, а буквы X, Y, Z, x, y, z – концами, при этом буквенная маркировка не обязательно должна совпадать с физическими началами (обозначаемыми точками) и концами обмоток. На рисунке 3.2 показаны схемы соединений и маркировки выводов Тр двух основных групп Y/Y–0 и Y/D–11, маркировка выводов которых совпадает с физическими началами и концами, и одна из десяти других групп Y/D–5 (рисунок 3.2, б), которая образуется за счёт перемаркировки выводов Тр.
Рисунок 3.1 – Соединение трёхфазной обмотки в звезду (а, б) и треугольник (в, г)
Рисунок 3.2 – Схема соединений и маркировка выводов Тр Согласно ГОСТ 11677-85 [7] при нанесении буквенной маркировки должны выполняться следующие 4 основных условия: 1. Каждая из троек букв А, В, С; а, в, с; X, Y, Z; x, y, z ставится у трёх выводов, которые одновременно являются либо физическими началами, либо концами. 2. При соединении обмотки в звезду выводы, объединенные в нулевую точку, обозначаются буквами X, Y, Z и x, y, z. 3. Буквенные обозначения наносятся так, чтобы векторы линейных напряжений с разными группами соединений обмоток ВН – 4. Буквенная маркировка должна обеспечивать требуемую группу соединений.
Порядок следования фаз напряжений первичной обмотки считается прямым, так как задаётся питающей сетью и не зависит от буквенной перемаркировки этой обмотки. Порядок следования фаз напряжений вторичной обмотки зависит от буквенной маркировки первичной и вторичной обмоток. Он будет сохраняться прямым в случае перенесения соответствующих пар букв на обмотки соседних стержней Тр вкруговую (например, при исходном положении Как видно из рисунка 3.3, при изменении схемы соединений или перемаркировке выводов угол сдвига фаз между векторами одноименных линейных напряжений также изменяется. Этот угол в режиме холостого хода и определяет группу соединений Тр. Для удобства определения группы соединений используют часовой циферблат. Вектор одного из линейных напряжений ВН подобно минутной стрелке располагается против цифры 12. Цифра, на которую укажет вектор одноименного линейного напряжения НН, и определит группу соединений Тр (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 – Определение группы соединений с помощью циферблата часов Исключение составляет цифра 12, которая определяет группу 0 (ноль). Если принять за исходную одинаковую маркировку выводов обмоток ВН и НН, совпадающую с физическими началами и концами и определяющую группы – за счёт круговой перемаркировки одной из обмоток – группы 4, 8 (для – за счёт перемены положения пар букв относительно физических начал и концов плюс круговой перемаркировки одной из обмоток группы 6, 10, 2 (для Однофазные Тр имеют только 2 группы соединений – 1/1–0 и 1/1–6. Если известны физические начала и концы обмоток и пары обмоток, находящиеся на одном стержне, группу соединений можно проверить (определить) на основании топографических диаграмм [4] для обмоток Тр в режиме ХХ. Условия построения топографической диаграммы следующие: · топографическая диаграмма первичной обмотки считается заданной и соответствующей симметричной системе питающих напряжений прямого следования фаз; · вектора напряжений обмоток, находящихся на одном стержне, отсчитываемые от физических начал к физическим концам, совпадают по фазе (например, · выводы А и а электрически соединены, что определяет одинаковый электрический потенциал этих точек на диаграмме Показанные на рисунке 3.5 топографические диаграммы построены с учётом вышеперечисленных условий.
Рисунок 3.5 – Топографические диаграммы для схем соединений Тр, показанных на рисунке 3.2 При заданных положениях векторов напряжений первичной обмотки ВН (например, вектор Аналогичное построение приемлемо и для схемы соединений Группа соединений может быть определена (проверена) экспериментально, без предварительных сведений о физических началах и концах обмоток и обмотках, находящихся на одном стержне. Существуют несколько методов по определению групп соединений [6], один из которых – метод двух вольтметров. Схема для проведения опыта показана на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 – Схема опыта для определения групп соединений Для проведения опыта используют только линейные выводы обмоток ВН и НН (схемы соединений обмоток могут отличаться от показанных на рисунке 3.6 и задаются в каждом отдельном случае преподавателем). Выводы А и а соединяются между собой, согласно условиям построения топографической диаграммы. Одна из обмоток (обычно ВН) подключается к симметричному трёхфазному напряжению. Вольтметром V 2 измеряют четыре напряжения между выводами обмоток ВН и НН: Топографическую диаграмму по значениям измеренных напряжений строят следующим образом. В определенном масштабе строят треугольник линейных напряжений первичной обмотки. С учётом того, что вершины А и а совмещены в общую точку, с помощью циркуля методом засечек по значениям напряжений При экспериментальном определении группы соединений методом двух вольтметров порядок следования фаз питающего напряжения значения не имеет. Косвенно о группе соединений можно судить и по потенциальной диаграмме (рисунок 3.7), где через равные промежутки по оси абсцисс отложены по оси ординат в одном масштабе величины напряжений Для исследуемого Тр рекомендуется экспериментально исследовать следующие группы соединений (по выбору преподавателя): Конкретное выполнение схем и буквенных маркировок, а также вид топографических и потенциальных диаграмм показан на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7 – Варианты схем соединений, топографические и потенциальные диаграммы групп соединений: а – б – Исследование параллельной работы трансформаторов При параллельной работе двухобмоточных Тр их первичные обмотки питаются от одной и той же сети, а вторичные обмотки включены на общую нагрузку. Схема для исследования параллельной работы двух трёхфазных двухобмоточных трансформаторов показана на рисунке 3.8. На этой схеме: Тр1, Тр2 – трансформаторы; Р1, Р2 – сетевые рубильники первого и второго Тр; Н1, Н2 – лампы; S3– рубильник включения Тр на параллельную работу;
Рисунок 3.8 – Схема для исследования параллельной работы трёхфазных двухобмоточных Тр Прежде, чем включать Тр на параллельную работу, необходимо убедиться в том, что они действительно имеют одинаковую группу соединений. Для этого надо замкнуть рубильники S1 и S2, оставляя рубильники S3 и S4 разомкнутыми. Если напряжения на лампах Н1 и Н2 равны нулю, что кроме отсутствия свечения ламп должны подтвердить и измерения с помощью вольтметра, то группы соединений одинаковы и можно включать рубильник S3. Включив рубильники S3 и S4, снять зависимости вторичных токов Тр от тока суммарной нагрузки при чисто активном её характере ( Таблицу для записи опытных данных составить самостоятельно. По полученным данным построить графики зависимостей
где
Виды этих зависимостей для разных частных случаев приведены на рис. 3.9-3.11.
Рисунок 3.9 – Распределение нагрузок между параллельно работающими трансформаторами при идеальных условиях параллельной работы
а) б)
Рисунок 3.10 – Распределение нагрузок между параллельно работающими трансформаторами: a – при неравенстве напряжений КЗ (uk (2) = 1,2 uk (1)); б – при неравенстве коэффициентов трансформации (k Л(2) = 0,98 k Л(1)) Проанализировать отличие условий параллельной работы исследуемых трансформаторов от идеальных условий на основе полученных графиков
Контрольные вопросы Ответы на первые семь вопросов необходимо дать перед выполнением лабораторной работы, ответы на остальные вопросы – при защите лабораторной работы. 1. Поясните назначение элементов на схеме экспериментального исследования параллельной работы Тр. 2. Как выполнить соединения трехфазной обмотки в звезду и треугольник? 3. Каковы правила нанесения буквенной маркировки на выводы фазных обмоток трехфазного Тр? 4. Что такое группа соединения Тр? 5. Как обозначаются схемы и группы соединений Тр? 6. Какие существуют методы проверки соответствия группы соединения заданной? 7. Каковы условия безаварийного включения двух трансформаторов на параллельную работу? 8. Как получить различные группы соединений и какие группы допускаются ГОСТом? 9. Что происходит при невыполнении каждого из условий включения Тр на параллельную работу? 10. Нарисовать схему исследования параллельной работы трехфазных двухобмоточных Тр. Как проводится опыт по исследованию параллельной работы? 11. Проанализировать зависимости
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Токарев Б.Ф. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1990. – 624 с. 2. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины: В 2 ч. – М.: Высш. шк., 1987. - 319 с. 3. Сергенков Б.Н. Электрические машины: Трансформаторы. – М.: Высш.шк., 1989. – 351 с. 4. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин. – М.: Высш.шк., 1990. – 254 с. 5. Коварский Е.М., Янко Ю.Н. Испытания электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1990. –319 с. 6. ГОСТ 3484.4-88. Трансформаторы силовые. Методы испытаний. – М.: Изд-во стандартов, 1995. – 55 с. 7. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1977. – 55 с. 8. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - М.: Атомиздат, 1973. – 57 с. 9. ГОСТ 16110-80 (ст СЭВ 1103-78). Трансформаторы силовые. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1980. 10. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник для студентов вузов. – М.: Высш. шк., 1978.-552 c. 11. Электротехнический справочник: В 3 т. М.: Энергоатомиздат, 1986. Т.1. Общие вопросы. Электротехнические материалы. – 520 с. Т.2. –Электротехнические устройства. – 712 с.
Учебно-практическое издание ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ТРЁХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Методические указания к лабораторным работам по курсу “Электромеханика”
НОВОЧЕРКАССК 2006
УДК (076.5) 001.57:621.314.25
Рецензент – кандидат технических наук В.П. Гринченков
Составитель Пахомин С.А. Исследование силовых трёхфазных трансформаторов: Методические указания к лабораторным работам по курсу “Электромеханика” /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. – 30 с. Методические указания предназначены для проведения лабораторных исследований силовых трёхфазных трансформаторов студентами очной и заочной форм обучения специальностей 140106, 140203, 140211, 140601, 140602, 140604, 140204, 140205.
© Южно-Российский государственный технический университет, 2006 © Пахомин С.А., 2006 Лабораторная работа № 1
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; просмотров: 402; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 216.73.216.156 (0.011 с.) |