Учебное пособие 800484

отключенном и включенном тумблере SA4. Объяснить полученные экспериментальные данные в отчете по лабораторной работе.

4.2.5. Обрыв фазы питающего трансформатора в различных схемах включения нейтрали.

Установить тумблеры стенда в следующие положения: SA2-“отключено”, SA3-“включено”, SA4-“отключено”.

14. Обрыв фазы в системе с глухозаземленной нейтралью

Установить следующие значения сопротивлений системы: СА=0; СВ=СС=80 мкФ. Включить нагрузку пакетным выключателем SA1. Записать и занести в табл. 5 ( см. Приложение) показания всех приборов стенда.

15. Обрыв фазы в системе с изолированной нейтралью

Не отключая стенд пакетным выключателем SA1 произвести отключение тумблера SA3, отключающего заземляющий провод. Записать и занести в табл. 5 показания всех приборов стенда. Сравнить показания приборов с результатами опыта 14. Определить падение напряжения на нейтрали, по паспортным данным, зная величину R0. Занести результат в табл. 5.

Отключить стенд пакетным выключателем SA1.

16. Обрыв фазы в системе с компенсированной нейтралью

Установить тумблер SA2 в положении “включено ”. Значения емкостей системы установить: СА=0; СВ=СС=80 мкФ.

Включить стенд пакетным выключателем SA1. Записать и занести в табл. 5 показания всех приборов. Сравнить

41

указанные показания с результатами эксперимента 13. Отключить стенд пакетным выключателем SA1.

4.2.6 Двухфазная нагрузка системы с различными схемами включения нейтрали при аварийных режимах.

трансформатора (SA3 –“включено”, SA2 –“отключено”, SA4- “включено”).

17. Аварийный режим при однофазном к.з. на землю и обрыве фазы в системе с глухозаземленной нейтралью

Установить следующие значения емкостей системы: СА=0; СВ=СС=80 мкФ. Включить нагрузку пакетным выключателем SA1. Записать и занести в табл. 5 показания всех приборов стенда.

18. Аварийный режим при однофазном к.з. на землю и обрыве фазы в системе с изолированной нейтралью

Не отключая SA1, произвести выключение SA2. Записать и занести в табл. 5 показания всех приборов стенда. Сравнить показания приборов в эксперименте 18 с экспериментом 9, а также результаты эксперимента 17 с экспериментом 14.

Сделать выводы.

После окончания работы отключить все тумблеры и автоматы, обесточить стенд, убрать рабочее место и предъявить полученные данные для отчета по лабораторной работе преподавателю ведущему лабораторные занятия.

42

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ

Отчет по лабораторной работе выполняется на стандартных листах белой бумаги формата А4 (197х110мм) рукописным способом или с применением средств печати вычислительной техники аккуратно и в соответствие со стандартами ЕСКД и СТП ВГТУ.

Титульный лист отчета должен содержать: наименование учебного заведения, кафедры, наименование темы лабораторной работы, Ф.И.О. студента, номер студенческой группы и дату выполнения работы.

На последующих листах отчета должны содержаться следующие материалы:

1.Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда с краткой технической характеристикой лабораторного оборудования.

2.Результаты выполнения экспериментов 1–18 в виде заполненных табл. 1–5.

3.Векторные диаграммы напряжений и токов для нормальных и аварийных режимов работы экспериментов 1 – 18 , построенные по указанию преподавателя, ведущего лабораторные занятия и выполненные на миллиметровой или иной масштабно-координатной схеме с соблюдением следующих условий:

- масштаб по току принять m1 = 0,2 А/см, масштаб по напряжению принять mu = 5,0 В/см;

- считать, что для любого режима работы линейные

напряжения в схеме UАВ=UВС=UСА=35 В. Фазовый сдвиг между векторами линейных напряжений равен 1200;

- при определении положения нейтральной точки 0, в

различных экспериментах из вершин полученного

треугольника АВС, отложить величины напряжений U‘АО U‘ВО U‘СО (по данным эксперимента) в масштабе mu;

43

- считать, что токи фаз являются чисто емкостными, пренебрегая активным сопротивлением фазы. При коротком замыкании фазы считать ток чисто активным.

4.Краткие выводы по величине напряжений и токов в системах с различными видами нейтралей;

5.Результаты расчетов величин Lk и R0 .

5.Ответы на контрольные вопросы.

6.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ

6.1.Назовите основные схемы соединения нейтралей и области их применения по мощности и величине напряжения.

6.2.Какие системы называются “системами с большими токами замыкания на землю”?

6.3.В чем состоит физический смысл введения понятия “коэффициент заземления”?

6.4.Какие факторы учитываются при выборе способа заземления нейтрали.

6.5.Надежность заземления какой из систем выше через активное сопротивление R0 или через индуктивность реактора Lk? Ответ пояснить по векторной диаграмме и принципиальной схеме стенда.

6.6.Назовите недостатки систем с изолированной нейтралью.

44

Таблица 1.1

Глухое заземление нейтрали

45

Таблица 1.3

Изолированная нейтраль

46

Таблица 1.5

Обрыв одной фазы

1.Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. М.: Агропомиздат, 1990.

2.Харкута К.С. и др. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства. М.: Агропромиздат, 1992.

3.Правила устройства электроустановок /М-во топлива

иэнергетики РФ, РАО “ЕЭС России”, 7-е изд., перераб. и доп.

М.: “ДеАН”; - 2001.

4.Правила эксплуатации электроустановок потребителей “ДеАН”; изд. 6-е. - М.:ОРГРЕС; - 1999.

5.Князевский Б.А. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: – Учебник для студ. вузов по спец. “Электропривод и автоматизация промышленных установок”; 3-е изд. М.:Высш. шк., 1986.

6.Учебное пособие к лабораторным работам по электроснабжению / Под. ред. А.А.Федорова Ч.1; М. Изд-во МЭИ, 1971.

47

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследовать характеристики работы трехфазного трансформатора по мгновенным значениям токов и напряжений в его обмотках; изучить основы представления схем замещения трансформатора в различных режимах его работы.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Электроснабжение промышленных и сельскохозяйственных потребителей в современных условиях производится по электрическим сетям 110 ,35 и 10 кВ в одну ступень трансформации питающего напряжения. При этом величина нагрузки трансформаторной подстанции колеблется в пределах от 25 до 50 % ее установленной мощности (бóльшие значения относятся к подстанциям меньшей мощности). Типовой нагрузкой подстанции является, как правило, смешанная трехфазно-однофазная нагрузка, в которой доля собственно однофазных нагрузок не превышает 10-15 %. Единичная мощность современных однотрансформаторных подстанций 35//10/6 кВ или 110/10/6 кВ составляет от 10 до 100 МВА.

В условиях возрастания единичной мощности установленных на предприятиях потребителей возрастает и роль надежного электроснабжения, когда величина невосполнимых потерь электроэнергии может достигать сотен и даже тысяч киловатт-часов. Кроме потерь мощности и энергии, связанных с перерывами в электроснабжении потребителей, существует большая величина потерь, имеющая место из-за несинусоидального характера

48

питающих предприятие напряжений. Высшие гармоники в системах электроснабжения нежелательны по ряду причин: появляются дополнительные потери в электрических машинах, трансформаторах и сетях, затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов, сокращается срок службы изоляторов, а также изоляции электрических машин и аппаратов; ухудшается работа устройств автоматики, телемеханики и связи.

При работе синхронных и асинхронных двигателей в условиях несинусоидального напряжения возникают добавочные потери мощности, обусловленные высшими временными гармониками тока в обмотках статора и ротора. Появляются также добавочные потери в стали статора и ротора; однако эти потери малы и ими можно пренебречь. Основная часть добавочных потерь от гармоник в синхронных машинах приходится на долю успокоительной и статорной обмоток; потери в обмотках ротора, как правило, оказываются меньшими. В асинхронных двигателях высокого напряжения потери в статоре и роторе в номинальном режиме примерно одинаковы.

При работе асинхронного электродвигателя в условиях несинусоидального напряжения несколько снижается его коэффициент мощности и вращающий момент на валу. Так, например, если амплитуды 5-й и 7-й гармоник напряжения составляют соответственно 20 и 15 % амплитуды 1-й гармоники, то коэффициент мощности двигателя уменьшается на 2,6 % в сравнении его со значением при синусоидальном напряжении.

Моменты, развиваемые высшими гармониками тока, отрицательно сказываются на результирующей механической характеристике двигателя. Например, удельный вес 5-й гармоники (обратная последовательность) напряжения для асинхронных двигателей средней мощности может составлять до 20 % основной гармоники, что в свою очередь вносит 4-процентную погрешность в развиваемый

49

электродвигателем тормозной момент, развиваемый при промышленной частоте.

2.1. Влияние несинусоидальности напряжения на работу трансформаторов

Потери активной мощности от токов высших гармоник в трансформаторах выражаются простейшей формулой:

n

P 3 I2T Rkk T

трансформатор;

Rk – сопротивление короткого замыкания трансформатора при промышленной частоте;

kνΤ – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления короткого замыкания для высших гармоник вследствие влияния поверхностного эффекта и эффекта близости. Для силовых трансформаторов можно принять k2-6 = 2,1;

k7-10 = 2,5; k11-12 = 3,2; k13-15 = 3,7. Коэффициенты потерь для гармоник более высоких порядков можно принять равными

1,1.

Рис. 2.1. Векторная диаграмма намагничивающих токов трехстержневого трансформатора

50