стр.
Лабораторная работа эмш.Лр8 – Высшие гармоники в трансформаторах
1Назначение
Выяснить причины возникновения высших гармоник тока, потока и ЭДС в трансформаторах.
Установить характер влияния конструкции магнитопровода, схемы соединения обмоток, величины питающего напряжения на уровень и частотный спектр высших гармоник.
Уяснить способы подавления высших гармоник или нейтрализации их вредного влияния на режимы работы электротехнического оборудования.
2Краткие теоретические положения
Трансформатор в
электрической сети является источником
высших гармоник. Причины их возникновения
объясняются следующим. Однофазный
трансформатор, подключённый на холостом
ходу к сети переменного напряжения, по
существу представляет собой катушку
со стальным сердечником, т. е. нелинейное
индуктивное сопротивление (без учёта
потерь). Нелинейность обусловлена
непостоянством магнитной проницаемости
стали для различных мгновенных значений
магнитного потока в сердечнике. Если
напряжение сети синусоидальное, то и
магнитный поток сердечника также будет
синусоидальным, так как
.
При известной форме магнитной
характеристики трансформатора Ф(io)
можно графическим путём определить
форму намагничивающего тока (Рис.1).
Из рисунка видно, что намагничивающий ток в этом случае будет несинусоидальным и может быть представлен в виде суммы синусоидальных токов гармоник различных частот и амплитуд
,
(1)
- ток первой гармоники;
- токи высших гармоник; К – нечётные
числа 3, 5, 7, и т. д.
Таким образом, можно сделать вывод, что однофазный трансформатор на холостом ходу в сети с синусоидальным напряжением является источником высших гармоник нечётного порядка. Амплитуда токов высших гармоник резко уменьшается с ростом порядка гармоники. При подключении трёхфазного группового трансформатора (группа их трёх однофазных) по схемам У/У, У/ и /У к трёхфазной сети, картина образования высших гармоник несколько изменяется и зависит от схемы соединения обмоток трансформатора. Общим для данных схем является отсутствие в линейном намагничивающем токе третьей и кратных ей гармоник. Это объясняется тем, что третья и кратные ей гармоники в трёхфазной системе напряжений обладают свойствами нулевой последовательности, т. е. мгновенные значения токов этих гармоник во всех фазах равны по величине и совпадают по направлению, а схемы У и для такой системы токов имеют бесконечно большое сопротивление. Отсутствие токов третьей и кратных ей гармоник в намагничивающем токе приводит к возникновению магнитных потоков и, следовательно, ЭДС соответствующих частот, которые также обладают свойствами нулевой последовательности.
Дополнительная литература - Сукманов. Электрические машины. М: «Колос», 2001 стр. 101-103; Лекции по теме трансформаторы.
3Задание
Собрать трёхфазный групповой трансформатор по схемам У/У, У/ и /У, используя три однофазных броневых трансформатора.
В режиме холостого хода замерить линейные и фазные напряжения и токи первичной и вторичной обмоток.
Зарисовать осциллограммы всех измеряемых величин. Для каждой схемы определить величину третьей гармоники тока или ЭДС.
4 Порядок выполнения задания
4.1Исследуем схему соединения группового трансформатора У/У
4.1.1Знакомимся с техническими данными и размещением используемого оборудования
Знакомство осуществить по перечню элементов универсального лабораторного стенда, составленному на вводном занятии
4.1.2Собираем схему экспериментальной установки
Собрать электрическую схему. Сидоров собирает узел А1; Козлов – узел А2 и так далее. Во время сборки перечертить схему в тетради. Внутренние соединения и маркировку выводов каждого трансформатора принять по варианту 1 (рис.3)
Рис.3: Маркировка выводов каждого из трансформаторов, расположенных на панели 854.
Рис.4: Принципиальная схема установки для измерения напряжений и токов трансформатора при схеме соединения обмоток У/У.