Лабораторная работа № 19

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАШОИНДУКЦИИ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА. ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ ДНЯ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМ СОЕДИНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: опытная проверка коэффициента взаимоиндукции обмоток трехфазного трансформатора и изучение различных вариантов соединения схем вторичных обмоток трансформатора.

Общие сведения

Трансформатор представляет собой электромагнитное устройство, в котором энергия питающей сети передается посредством явления взаимоиндукции из первичной цепи во вторичную. При этом мгновенное значение напряжения U₂ , которое наводится на вторичной обмотке трансформатора, связано с мгновенным значением тока i₁ первичной обмотки формулой

(1)

где М - коэффициент взаимоиндукции, Гн.

При синусоидальном изменении тока (I_1m – амплитуда тока, ω – круговая частота) действующее значение напряжения U₂ связано с действующим значением тока I₁

(2)

Таким образом, для определения M согласно выражению (2) нужно измерить U₂ и I₁

Обмотки трехфазного трансформатора имеют классическое сое­динение: звезда – звезда ( - ), звезда – звезда с нулем ( - ₀), звезда – треугольник ( - ), треугольник - звезда ( - , - ₀), треугольник - треугольник ( - ). Этим схемам соединения, имевшим большое практическое значение, соот­ветствуют определенные векторные диаграммы. Кроме того, возможно соединение вторичных обмоток в открытый треугольник, а также "неправильные" соединения в звезду и треугольник, которые встречаются при ошибочной маркировке одной из фазных обмоток.

Во всех перечисленных случаях существует однозначная зависимость между линейными и фазными ЭДС, определяемая из векторной диаграммы.

Подготовка к работе

1. Ознакомиться с методическими указаниями к данной работе и рекомендуемой литературой.

2. Начертить приведенные в методических указаниях схемы и таблицы.

3. Изучить вопросы, относящиеся к явлению взаимоиндукции и принципу действия трансформатора.

4. Изучить обозначение зажимов обмоток трехфазного транс­форматора на лабораторном стенде, приняв во внимание, что большими буквами (А, В, С, X, Y, Z) обозначаются зажимы первичной обмотки, а малыми – а, в, с, x, y, z – зажимы вторичной обмотки.

Порядок выполнения работы

1. Собрать по схеме рис.1а и получить разрешение на включение. Ключ B₁ должен находиться в положении "Выключено".

2. Замкнуть ключ B₁ и, изменяя с помощью ЛАТРа напряжение на входе обмотки АХ от 100 до 205 В через 35 В, измерить ве­личину тока I_AX и напряжение на обмотках. Данные измерений записать в табл.1. При измерениях пользоваться вольтметрами c пределами: на 300 В – для обмоток BY, CZ и на 30 В – для обмоток ax, by, cz, амперметром с пределом на 0,25 А.

3. Вместо обмотки АХ включить обмотку BY (рис.1б), подать напряжение на эту обмотку и, изменяя его в тех же пределах, что и в п.2, измерить ток I_BY обмотки BY, а также напряжение тех же обмоток. Данные измерений занести в табл.2.

4. Установить с помощью ЛАТРа в схеме рис.1б величину то­ка – I_BY , равную величине тока I_AX через обмотку АХ в схеме рис.1а при напряжении 100 В и измерить величины напряжений U_BY и U_AX. Данные измерений записать в нижнюю строку табл.2. Сравнить величину напряжения U_AX в этом опыте с напряжением U_BY в схеме рис.1а для указанного напряжения 100 В. Объяснить результат.

5. По данным измерений табл.1, 2 вычислить по формуле (2) коэффициент взаимоиндукции для частоты питающей сети  = 50 Гц.

M₁ – между обмотками AX и BY; М₂ – между обмотками АХ и CZ; M₃ – между обмотками AX и ax; М₄ – между обмотками AX и by; M₅ – между обмотками AX и cz при подаче напряжения на обмотку – при подаче напряжения на обмотку BY

Таблица 1.

Измерено							Вычислено
UAX, В	IAX, A	UBY, В	UCZ, В	Uax, В	Uby, В	Ucz, В	M1, Гн	M2, Гн	M3, Гн	M4, Гн	M5, Гн
100
135
170
215

Таблица 2.

Измерено							Вычислено
UBY, В	IBY, A	UAX, В	UCZ, В	Uax, В	Uby, В	Ucz, В	M1’, Гн	M2’, Гн	M3’, Гн	M4’, Гн	M5’, Гн
100
135
170
215
	IBY = IAX

Измерено

Вычислено

U, B

Рис. 2а

Рис. 2б

Рис. 2в

Рис. 3а

Рис. 3б

Рис. 3в

Рис. 2а

Рис. 2б

Рис. 2в

Рис. 3а

Рис. 3б

Рис. 3в

Uax

Uby

Ucz

Uxy

Uxz

Uyz

Uab

Ubc

Uca

Uxb

Uxc

Результаты вычислений занести в табл.1, 2. Проанализировать полученные значения для М

Построение векторных диаграмм для различных схем соединений вторичных обмоток

1. Собрать схемы рис.2 а - в. Первичную обмотку соединить в звезду. Измерить фазные и линейные ЭДС (напряжения). При измере­ниях напряжений с первичной стороны пользоваться вольтметром с пределом измерений 300 В, при измерениях ЭДС со вторичной сто­роны – вольтметром с пределом на 30 В.

2. Собрать схемы рис.3а – в. Первичную обмотку соединить в звезду, а вторичную – в треугольник (рис.3 а), открытый треугольник (рис.3 б) в треугольник, в котором два "начала" (a и b) и два "конца" (y и z) соединены вместе (рис.3в). В каждой схеме измерить фазные и линейные ЭДС на вторичной обмотке.

3. Данные измерений по п.1,2 занести в табл.3. По данным измерений табл.3 для всех схем рис.3 построить векторные диаграммы, по которым вычислить величину линейных ЭДС и сравнить их с результатами измерений.