Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Инженерная Школа Энергетики
Отделение: Электроэнергетика и электротехника
Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Отчет по лабораторной работе № 12
Волновые процессы в обмотках трансформатора
по дисциплине: Техника высоких напряжений
Выполнили студенты группы 5А8Д ______________ Нагорнов А.В.
(дата) Сучков М.А
Сироткин Т.Э.
Орешков Д.Г.
Панов И.В
Проверил к.т.н., _______________ Мытников А.В.
доцент ОЭЭ ИШЭ (подпись)
_______________
(дата)
Томск 2021
Цель работы:
Исследование перенапряжений в обмотках трансформатора, возникающих при воздействии на него импульсных волн.
В настоящей работе исследование волновых процессов в обмотках трансформатора производится на установке, которая включает в себя:
- Источник прямоугольных импульсов с амплитудой 90В, регулируемой длительностью (10 – 80 мкс) и фронтом 0,2; 15 и 40 мкс. Частота следования импульсов – 50 импульсов в секунду.
- Трехфазный трансформатор с катушечными обмотками, причем начало и конец каждой катушки выведены на специальную панель.
- Осциллограф со ждущей разверткой и набор соединительных проводов.
Рисунок 1 – Исследуемые схемы
Рисунок 1.1 – Схемы 6 и 7
Для работы со схемой 7 необходимо включить тумблеры 14, 19, 23.
Экспериментальная часть
Таблица 1 – Результаты полученных измерений
x/l |
0 |
1/6 |
2/6 |
3/6 |
4/6 |
5/6 |
6/6 |
Н.Н |
7/6 |
8/6 |
9/6 |
10/6 |
11/6 |
12/6 |
Схема |
Uнач |
100 |
40 |
25 |
20 |
10 |
10 |
100 |
100 |
35 |
30 |
10 |
15 |
10 |
10 |
1 |
Uмакс |
100 |
101 |
120 |
125 |
130 |
150 |
160 |
100 |
100 |
100 |
120 |
120 |
110 |
120 |
|
Uнач |
35 |
20 |
15 |
10 |
10 |
10 |
10 |
100 |
35 |
20 |
15 |
15 |
15 |
10 |
2 |
Uмакс |
100 |
120 |
130 |
130 |
140 |
150 |
155 |
100 |
100 |
110 |
120 |
120 |
115 |
125 |
|
Uнач |
100 |
30 |
15 |
10 |
5 |
5 |
20 |
0 |
2 |
5 |
5 |
10 |
20 |
25 |
3 |
Uмакс |
100 |
100 |
115 |
120 |
115 |
100 |
80 |
0 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
|
Uнач |
100 |
20 |
15 |
15 |
10 |
10 |
10 |
100 |
30 |
20 |
10 |
10 |
10 |
10 |
4 |
Uмакс |
100 |
100 |
100 |
105 |
100 |
95 |
90 |
100 |
100 |
100 |
100 |
95 |
90 |
90 |
|
Uнач |
15 |
20 |
30 |
30 |
30 |
40 |
100 |
100 |
45 |
35 |
30 |
30 |
25 |
20 |
5 |
Uмакс |
120 |
115 |
120 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
110 |
120 |
|
Uнач |
20 |
30/20 |
30 |
30 |
30 |
40 |
100 |
100 |
45 |
30 |
30 |
25 |
25/20 |
15/20 |
6 / 7 |
Uмакс |
120/140 |
120/125 |
120 |
125/100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100/110 |
100/110 |
105 |
110/120 |
120/140 |
Таблица 1.1 – Результаты полученных измерений
x/l |
Н.Н |
13/6 |
14/6 |
15/6 |
16/6 |
17/6 |
18/6 |
Схема |
Uнач |
100 |
20 |
20 |
10 |
5 |
5 |
0 |
1 |
Uмакс |
100 |
100 |
95 |
85 |
70 |
55 |
0 |
|
Uнач |
100 |
35 |
20 |
15 |
10 |
10 |
10 |
2 |
Uмакс |
100 |
100 |
115 |
130 |
135 |
150 |
170 |
|
Uнач |
0 |
1 |
5 |
10 |
10 |
15 |
20 |
3 |
Uмакс |
0 |
15 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
|
Uнач |
0 |
1 |
5 |
10 |
10 |
10 |
10 |
4 |
Uмакс |
0 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
90 |
|
Uнач |
100 |
40 |
40 |
30 |
30 |
40 |
100 |
5 |
Uмакс |
100 |
120 |
140 |
140 |
140 |
130 |
100 |
|
Uнач |
100 |
45 |
40 |
30 |
30 |
45 |
100 |
6/7 |
Uмакс |
100 |
120/125 |
140 |
140/150 |
140 |
130 |
100 |
Рисунок 2 – Распределение потенциалов в обмотке трансформатора с соединением обмоток по схеме 1 с заземленной нейтралью
Рисунок 3 – Распределение потенциалов в обмотке трансформатора с соединением обмоток по схеме 2 с изолированной нейтралью
Рисунок 4 – Распределение потенциалов в обмотке трансформатора с соединением обмоток по схеме 3
Рисунок 5 – Распределение потенциалов в обмотке трансформатора с соединением обмоток по схеме 4
Рисунок 6 – Распределение потенциалов в обмотке трансформатора, соединенного в треугольник при симметричном падении волн по схеме 5
Рисунок 7 – включение резисторов в схеме 7 не дало существенных различий со схемой 6
Вывод:
В ходе лабораторной работы были исследованы перенапряжения в обмотках трансформаторе, которые возникают при воздействии на него импульсных волн. Также были испытаны несколько схем с различными режимами работы нейтрали.
По графикам распределения напряжения видно, что при схеме с заземленной нейтралью напряжение 𝑈пр равномерно спадает от 𝑈п на входе до нуля на нейтрали. А Наибольшее напряжение приходится на начальные витки обмотки.
Когда схема с изолированной нейтралью, то принужденное распределение напряжения выражается линией, параллельной оси абсцисс. При этом принужденное распределение напряжения является осью свободных колебаний, развивающихся в обмотке. Наибольшее воздействие напряжение оказывает на конец обмотки.
При соединении обмоток трансформатора в треугольник величины потенциалов вдоль обмотки определяются наложением кривых распределения напряжения от волн в начале и в конце фазы. Процессы в каждой половине обмотки соответствуют режиму однофазной обмотки с изолированной нейтралью, особенно если мысленно рассечь фазу пополам. Можно также сказать, что при соединении фаз в треугольник максимальные напряжения наблюдается примерно в середине обмотки.
Исходя из теоретических и полученных данных, то можно сделать вывод, что все полученные результаты распределения напряжения по обмотке при разных режимах работы нейтрали и ходы их зависимостей полностью подтверждаются в каждом из случаев.
Контрольные вопросы: