1507
.pdfЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Испытание трехфазного двухобмоточного трансформатора
Цель работы. Проведение опытов холостого хода и короткого замыкания, расчет эксплуатационных величин и характеристик трансформатора при нагрузке.
План работы
1.Ознакомиться с установкой и записать паспортные данные трансформатора, аппаратуры и измерительных приборов.
2.Определить коэффициент трансформации.
3.Провести опыт холостого хода трансформатора.
4.Провести опыт короткого замыкания трансформатора.
5. Построить зависимости I * f (U * ), |
P |
f (U * ) , cos |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
f U0 иопределитьпараметрыхолостогоходатрансформатора. 6. Построить зависимости IK f (UK ) , PK f (UK ) , cos Kf UK ; определить параметры короткого замыкания трансфор-
матора.
7. Рассчитать и построить зависимости процентного изменения напряжения трансформатора:
а) U% f ( ) при cos 2 0,8 , cos 2 1;
б) |
U% f ( 2 ) |
при I2 I2H . |
|
|
|
8. |
Построить кривую зависимости КПД трансформатора от |
||||
коэффициента нагрузки |
f ( ) |
при cos 2 0,8 . Определить |
|||
оптимальную нагрузку опт трансформатора, |
при которой на- |
||||
ступает максимум КПД. |
|
|
|
||
9. |
Рассчитать |
и |
построить |
внешние |
характеристики |
U2 f ( ) , при cos 2 1, cos 2 |
0,8 , используя выражение |
||||
U2 U2H 1 0,01 U .
11
Порядок выполнения работы
I. Проведение опыта холостого хода трeхфазного трансформатора
1. Собрать схему, изображенную на рис. 1.1 (рис. 1.2).
Рис. 1.1. Схема электрическая принципиальная опыта холостого хода
При проведении опыта холостого хода напряжение подаётся на обмотку низкого напряжения. Первичная и вторичная обмотки трансформатора соединены по схеме «звезда/звезда».
Контроль параметров в первичной обмотке осуществляется с помощью измерителя мощности; контроль параметров вторичной обмотки – с помощью цифровых вольтметров переменного тока. К выходным обмоткам автотрансформатора параллельно подключен цифровой вольтметр PV1.
2. Провести опыт холостого хода в следующей последовательности:
– включить автоматический выключатель QF1;
12
Рис. 1.2. Схема соединения модулей стенда для опыта холостого хода: МП – автоматический выключатель, контактор с кнопками «вкл» и «выкл»; Тр – исследуемый трансформатор; МА – автотрансформатор; ИМ – измеритель мощности
–включить контактор КМ1;
–включить тумблер питания нагрузки SA1;
–плавно изменяя положение ручки автотрансформатора установить номинальное напряжение питания трансформатора
U2Н = 220 В;
–включить контактор КМ2;
–зафиксировать параметры фаз;
–с помощью цифровых вольтметров измерить линейное напряжение вторичной обмотки U1Н;
–определить коэффициент трансформации при соединении обмоток звезда/звезда;
–плавно изменяя положение ручки автотрансформатора повысить напряжение питания трансформатора до 1,25U2Н;
–записать показания приборов первой точки, данные занести в табл. 1.1 (табл. 1.2);
–плавно понижать напряжение и записать 6–7 замеров напряжений, токов и мощности холостого хода. Данные опытов заносить в табл. 1.1 (см. табл. 1.2).
13
Таблица 1 . 1 Опытные данные холостого хода (схема – см. рис. 1.1)
U0 |
Ia |
|
Pa |
|
Ic |
|
Pc |
|||||
дел. |
В |
дел. |
|
А |
дел. |
|
Вт |
дел. |
|
А |
дел. |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 . 2 Опытные данные холостого хода (схема – см. рис. 1.2)
Uab |
Ubc |
Uca |
Ia |
Ib |
Ic |
P0∑ |
UAB |
UBC |
В |
В |
В |
А |
А |
А |
Вт |
В |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После проведения опыта снизить напряжение автотрансформатора до нуля и отключить автоматический выключатель QF1.
II. Проведение опыта короткого замыкания трехфазного трансформатора
1. Собрать схему, изображенную на рис. 1.3 (рис. 1.4).
Рис. 1.3. Схема электрическая принципиальная опыта короткого замыкания
14
Рис. 1.4. Схема соединения модулей стенда для опыта короткого замыкания: МП – автоматический выключатель, контактор с кнопками «вкл» и «выкл»; Тр – исследуемый трансформатор; МА – автотрансформатор;
ИМ – измеритель мощности
При проведении опыта короткого замыкания напряжение подается на обмотку высокого напряжения. Первичная и вторичная обмотки трансформатора соединены по схеме «звезда/звезда». Вторичнаяобмотка трансформатора соединена накоротко.
Контроль параметров в первичной обмотке осуществляется с помощью измерителя мощности. К выходным обмоткам автотрансформатора параллельно подключен цифровой вольтметр PV1.
Опыт проводится в следующей последовательности:
–установить ручку автотрансформатора в крайнее левое положение, соответствующее минимальному напряжению;
–включить автоматический выключатель QF1;
–включить контактор КМ1;
–включить контактор КМ2;
–плавно изменяя положение ручки автотрансформатора, установить такое напряжение, при котором ток первичной обмотки примерно равен 1,2I1н.
15
– записать показания приборов первой точки, данные занести в табл. 1.3 (табл. 1.4).
– плавно изменяя положение ручки автотрансформатора и уменьшая напряжение, записать 6–7 замеров напряжений, токов и мощности короткого замыкания.
Таблица 1 . 3 Опытные данные короткого замыкания (схема – см. рис. 1.3)
Uk |
Ika |
|
Pka |
|
Ikc |
|
Pkc |
|||||
дел. |
В |
дел. |
|
А |
дел. |
|
Вт |
дел. |
|
А |
дел. |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 . 4 Опытные данные короткого замыкания (схема – см. рис. 1.4)
UAB |
UBC |
UCA |
IA |
IB |
IC |
Pk∑ |
В |
В |
В |
А |
А |
А |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
После проведения опыта снизить напряжение автотрансформатора до нуля и отключить автоматический выключатель QF1.
Обработка результатов испытания
1. По данным опыта холостого хода определить коэффици-
ент трансформации K Uн1 .
Uн2
2. Рассчитать номинальный ток трансформатора, используя известную формулу:
I2н |
Sн |
, |
||
3 |
U2н |
|||
|
|
|||
где Sн − номинальная мощность трансформатора, ВА; U2н − номинальное напряжение трансформатора, В; U2н = 220 B .
16
3a. По данным табл. 1.1 (см. рис. 1.1) рассчитать в относительных единицах ток, напряжение и мощность холостого хода. Рассчитанные параметры свести в табл. 1.5.
U0* |
U0 |
; I0 |
Ia Ic |
; I0* |
I0 |
; |
U2н |
2 |
|
||||
|
|
|
I2н |
|||
|
|
|
P P |
P |
; P* |
P0 |
; |
cos |
0 |
|
|
P0 |
. |
|
||||||
|
|
|
0 |
a |
c |
0 |
|
Pн |
|
|
|
|
3U0 I0 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 . 5 |
||
|
|
|
|
Расчетные данные холостого хода |
|
|||||||||||||||
|
|
|
U0* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
U0 |
|
|
|
|
I0 |
|
|
I0* |
|
|
|
P0 |
|
P0* |
cos 0 |
|||||
В |
|
|
о.е. |
|
|
A |
|
|
о.е. |
|
|
|
Вт |
|
о.е. |
о.е. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным табл. 1.5 в одних осях построить зависимости: |
||||||||||||||||||||
I* f (U |
0 |
) ; P* |
f (U * ) ; cos |
0 |
f (U * ) . |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
0 |
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
3б. По данным табл. 1.2 (см. рис. 1.2) рассчитать в относи- |
||||||||||||||||||||
тельных единицах ток холостого хода, напряжение и мощность. Рассчитанные параметры свести в табл. 1.5.
U0 |
Uab Ubc Uca ; U0* |
|
|
U0 |
; I0 |
|
Ia Ib Ic |
|
; I0* |
I0 |
; |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
U2н |
|
|
|
|
|
|
I2н |
||||||
|
|
|
P P |
|
; P* |
P0 |
; cos |
0 |
|
|
P0 |
. |
|
|
|
|||||
|
|
|
0 0 |
0 |
Pн |
|
|
|
|
|
3U0 I0 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
По данным табл. 1.5 построить в одних осях зависимости: |
||||||||||||||||||||
I* f (U |
0 |
) ; P* f (U |
* ) ; cos |
0 |
f (U * ) . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
4. |
Определить параметры цепи намагничивания r0 , x0 , z0 |
|||||||||||||||||||
для номинального напряжения U2н 220 В, используя построенные кривые холостого хода (рис. 1.5).
17
Z |
|
|
U2н |
, r |
P0н |
, x |
z2 |
r2 . |
|
|
|||||||
|
3 I0н |
3I02н |
||||||
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Рис. 1.5. Характеристики холостого хода трансформатора
5a. Используя табл. 1.3, |
рассчитать |
ток, |
напряжение |
||||||||||||
и мощность |
короткого |
замыкания. |
Рассчитанные |
|
параметры |
||||||||||
свести в табл. 1.6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
I |
k |
|
Ika Ikc |
, |
P P |
P |
, cos |
k |
|
|
Pk |
. |
|||
|
2 |
|
k |
ak |
сk |
|
|
3Uk Ik |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 . 6 |
|||
|
|
Расчетные данные короткого замыкания |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uk |
|
|
|
|
Pk |
|
|
Ik |
|
|
|
|
|
cos k |
|
В |
|
|
|
|
Вт |
|
|
A |
|
|
|
|
|
о.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным табл. 1.6 построить зависимости |
|
Pk f (Uk ) , |
|||||||||||||
Ik f (Uk ) , |
cos k f Uk . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5б. Используя табл. 1.4, |
рассчитать |
ток, |
напряжение |
||||||||||||
и мощность |
короткого |
замыкания. |
Рассчитанные |
|
параметры |
||||||||||
свести в табл. 1.6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
18
Uk U AB UBC UCA , Ik |
|
IA IB IC |
; |
||
|
|
||||
3 |
|
Pk |
3 |
|
|
Pk Pk ; cos k |
|
. |
|
||
3Uk Ik |
|
||||
|
|
|
|||
По данным табл. 1.6 построить зависимости Pk f (Uk ) ,
Ik f (Uk ) , cos k f Uk .
6. Определить параметры короткого замыкания rk , xk , zk для номинального тока I1н , используя построенные кривые короткого замыкания (рис. 1.6).
z |
|
|
Ukн |
; |
r |
|
Pkн |
; x z2 |
r2 |
; |
||
|
k |
|
3 I |
|
k |
3I 2 |
k |
k |
k |
|
||
|
|
|
1н |
|
|
|
1н |
|
|
|
|
|
|
|
|
I1н |
|
Sн |
|
; U1н 380 B. |
|
|
|||
|
|
|
|
3 |
U1н |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 1.6. Характеристики короткого замыкания трансформатора
7.Определить стороны треугольника короткого замыкания
впроцентах от U1н :
Uk |
3 I1н Zk |
75 C |
100 % ; |
|
U1н |
|
|
||
|
|
|
|
|
19
|
Uka |
|
|
3 I1н rk 75 C |
100 % ; |
Ukr % |
|
|
I |
|
|
x |
|||||||
|
|
|
|
|
|
1н |
|
k |
100 %, |
||||||||||
|
|
U1н |
|
|
U1н |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
r |
|
C |
r |
1 (75 C ) , z |
k 75 |
|
C |
|
r |
2 |
|
|
C |
x2 ; |
||||
|
k 75 |
|
|
k |
|
|
|
|
k 75 |
|
|
k |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– температура окружающей среды во время опыта; |
||||||||||||||||||
|
|
|
– |
температурный |
коэффициент |
|
|
материала обмотки |
|||||||||||
( 0,004) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8. Расчет и построение зависимости процентного изменения напряжения трансформатора U% от коэффициента нагруз-
ки : U% f ( ) при cos 2 1 и cos 2 0,8:
1) рассчитать U% для различных значений коэффициента нагрузки трансформатора U% (Uka cos 2 Ukr sin 2 ) . Рассчитанные данные свести в табл. 1.7;
2) по данным табл. 1.7 построить зависимости U% f ( )
при cos 2 1 и cos 2 0,8 .
Таблица 1 . 7 Расчетные зависимости U% от коэффициента нагрузки
|
I2 |
|
0, 25 |
|
0,5 |
0, 75 |
1, 01 |
|
1, 25 |
|
Примечание |
|
I2н |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
U% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos 2 1 |
||
U% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos 2 0,8 |
||
9. Расчет и построение зависимости процентного измене- |
||||||||||||
ния напряжения трансформатора U% |
от угла 2 , |
U f ( 2 ) |
||||||||||
при I2 I2н , 1 : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1) |
рассчитать |
U% |
для различных значений |
2 . Рассчи- |
||||||||
танные данные свести в табл. 1.8.
20