ИЭ (13.03.02) / Лабы / Испытание трёхфазного трансформатора / Наш отчёт трансформатор
.docxСанкт-Петербургский
Государственный гр. №3231302/90201
Политехнический
Университет
Институт Энергетики
Лаборатория «4» ноября 2021 г.
«Электрические Машины»
Работа принята преподавателем:
Сочава М.В. ______________
Отчёт о работе № 2
Испытания трёхфазного двухобмоточного трансформатора
СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ
Рис.1. Схемы соединений для опыта холостого хода и опыта короткого замыкания слева направо соответственно
Цель работы: ознакомление с работой трёхфазного двухобмоточного трансформатора, проведение опытов холостого хода и трёхфазного короткого замыкания, снятие характеристик трансформатора.
Номинальные данные машины:
=6,85
кВА
=
=220
В
=
=18
А
=9%=1,62
А
=6%=13,2
В
Соединение обмоток - «Звезда».
Опыт холостого хода
Табл.1. Результаты эксперимента, полученные в опыте холостого хода
Табл.2. Результаты расчёта, проведённого в ходе обработки данных опыта холостого хода
Пример расчёта для первой строки:
– среднее значение тока холостого хода;
0,07
– коэффициент мощности трансформатора
при холостом ходе;
– активная мощность;
–
коэффициент мощности трансформатора
при холостом ходе;
Параметры намагничивающего контура:
Рис.2.
Характеристики холостого хода
трансформатора
Из полученных характеристик холостого
хода трансформатора (Рис.2.) получаем
при
В:
=1,475 А
=96
Вт
0,16
По
ГОСТу для трансформаторов с
(5-10)
кВА:
Оценим полученные из характеристики холостого хода трансформатора значения:
;
;
Опыт короткого замыкания
Табл.3. Результаты эксперимента, полученные в опыте короткого замыкания
Табл.4. Результаты расчёта, проведённого в ходе обработки данных опыта короткого замыкания
Пример расчёта для первой строки:
– среднее значение тока короткого
замыкания;
0,69
– коэффициент мощности трансформатора
при коротком замыкании;
– активная мощность;
–
коэффициент мощности трансформатора
при коротком замыкании;
Параметры сопротивления короткого замыкания:
;
;
Рис.3. Характеристики трёхфазного короткого замыкания трансформатора
Из полученных характеристик короткого замыкания трансформатора (Рис.3.)
получаем
при
А:
=12,44 В
=289
Вт
0,714
Определим напряжение короткого замыкания:
=
100
100
5,65
- напряжение короткого замыкания
=
=5,65
4,04
- активная составляющая напряжения
короткого замыкания
=
=5,65
0.7=3,96
- реактивная составляющая напряжения
короткого замыкания
– номинальные потери короткого замыкания
Для медных обмоток потери
при температуре
=75°С
будут равны:
,
где
температура окружающей среды.
Примем температуру окружающей среды
°С
(нормальные условия).
Тогда:
289
=
351,33 Вт
=
0,51
Реактивная составляющая не зависит от температуры, значит:
=
3,99
По
ГОСТу для трансформаторов с
(5-10)
кВА
.
По полученным данным:
.
Определение изменения напряжения трансформатора
Изменением напряжения двухобмоточного трансформатора при заданном коэффициенте мощности называется выраженная в процентах от номинального вторичного напряжения арифметическая разность между номинальным вторичным напряжением и вторичным напряжением при номинальном токе нагрузки. Изменение напряжения трансформатора рассчитывается по формуле:
Δ
=
+
)
,
где
– коэффициент мощности вторичной цепи,
а
коэффициент
нагрузки.
=18
А
=0,51%
=3,99%
=220
В
Построим по этой формуле внешнюю
характеристику трансформатора
при
=const
и
const.
Табл.5. Результаты расчётов для построения внешней характеристики трансформатора
Пример расчёта для первой строки:
при =0,8:
Δ
=
+
)
+
)
=
Δ
+
=-220
0,0264+220=214,19
В;
при =1:
Δ
=
+
)
+
)
=
Δ
+
=-220
0,0049+220=
218,93 В;
при
=0,8:
Δ
=
+
)
)
= Δ + =220 0,0186+220=224,1 В.
Рис.4. Внешняя характеристика трансформатора
при
=const
и
const
Определение коэффициента полезного действия трансформатора
Под коэффициентом полезного действия трансформатора понимают отношение активной мощности, отдаваемой вторичной обмоткой трансформатора к подведённой мощности.
Коэффициент полезного действия трансформатора рассчитывается по следующей формуле:
η= (1-
%,
96
Вт – потери в сердечнике, величина
определяется из опыта холостого хода
Вт – потери в обмотках трансформатора,
величина определяется как номинальные
потери короткого замыкания
6850 ВА – полная номинальная мощность
– коэффициент мощности вторичной цепи
Табл.8. Результаты расчётов для построения
зависимости η=f (
Кнг |
КПД для cosφ2=0,8 |
1,2 |
92,77 |
1,1 |
93,12 |
1 |
93,44 |
0,9 |
93,73 |
0,8 |
93,98 |
0,7 |
94,17 |
0,6 |
94,26 |
0,5 |
94,21 |
0,4 |
93,91 |
0,3 |
93,09 |
0,2 |
91,06 |
0,1 |
84,71 |
0 |
0 |
Пример расчёта по первой строке:
η=(1-
%=
(1-
%=92,77%
=
=0,58
– коэффициент нагрузки, при котором
достигается максимальный коэффициент
полезного действия
=(1-
%=
(1-
%=94,3%
-
максимальный коэффициент полезного
действия
Рис.5. Зависимость коэффициента полезного действия трансформатора от коэффициента нагрузки
Вывод
В ходе данной лабораторной работы были проведены испытания холостого хода и короткого замыкания в трёхфазном двухобмоточном трансформаторе.
Опыт холостого хода.
В
ходе опыта была снята характеристика
холостого хода, зависимости
,
,
,
,
от
.
С ростом напряжения величины
,
,
убывают вследствие намагничивания
стального сердечника, так же убывает
из-за увеличения потерь в сердечнике.
При
из графика (Рис.2) были получены
,
,
.
Сравнивая полученные из характеристики холостого хода значения
(
;
)
с ГОСТом для трансформаторов с
(5-10) кВА ( ; )
можно увидеть, что полученные значения тока и напряжения выходят за рамки установленного ГОСТом диапазона значений. Сказалась изношенность установки, а также неточность аналоговых приборов.
Опыт короткого замыкания.
В
ходе этого опыта была снята характеристика
короткого замыкания, зависимости
,
,
от
.
Ток с увеличением напряжения линейно
возрастает. Мощность увеличивается
пропорционально квадрату тока, а
зависимость
от
выражена константой.
При
из графика (Рис.3) были получены
,
,
.
Было определено напряжение короткого замыкания , а также его составляющие: , .
Сравнивая потери короткого замыкания
(
)
с ГОСТом для трансформаторов с (5-10) кВА ( ),
можно увидеть, что полученное значение не входит в заданный диапазон. Это обусловлено погрешностью приборов при измерениях.
Внешняя характеристика была построена по данным опыта холостого хода и короткого замыкания и представляет собой зависимость при =const и const. Она была построена при трех типах нагрузки: активной, активно-индуктивной и активно-емкостной.
Определение коэффициента полезного действия трансформатора.
В ходе лабораторной работы была также построена зависимость КПД от коэффициента нагрузки. Было определено, что КПД трансформатора достигает своего наибольшего значения при коэффициенте нагрузки равном
=0,59:
=94,381%
Полученный результат не соответствует теоретическим пределам, но находится близко к ним. Это можно объяснить погрешностью при измерении и расчётах: =0,6-0,75.
В итоге можно утверждать, что все полученные в ходе лабораторной работы характеристики сравнимы с теоретическими.