Министерство науки и высшего образования Российской федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Инженерная школа энергетики
Направление 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Отделение Электроэнергетики
Отчет по лабораторной работе № 9
«Волновые процессы в обмотках трансформатора
по дисциплине: Техника высоких напряжений
Выполнил:
Студенты группы 5А93 ______________ Белокуров Д. В.
(дата, подпись) Комбатуров Т.Н.
Кутонов В.С.
Руденок В.А.
Селяев А. В.
Иванов К.В.
Проверил преподаватель: _____________ Шолохова И.И.
(дата, подпись)
Томск — 2022
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
Экспериментальная часть
Таблица 1.Опыт 1
x/l |
0 |
1/6 |
2/6 |
3/6 |
4/6 |
5/6 |
6/6 |
Схема |
Uнач |
96,8 |
28,4 |
17,8 |
10,8 |
6,56 |
3,52 |
0 |
1 |
Uмакс |
96,8 |
94,4 |
90,4 |
86,4 |
80 |
65,6 |
0 |
Таблица 2.Опыт 2
x/l |
0 |
1/6 |
2/6 |
3/6 |
4/6 |
5/6 |
6/6 |
Схема |
Uнач |
104 |
31,2 |
20,8 |
8,8 |
9,2 |
9,6 |
10 |
2 |
Uмакс |
104 |
112 |
139 |
148 |
164 |
176 |
182 |
Таблица 3.Опыт 3
x/l |
0 |
1/6 |
2/6 |
3/6 |
4/6 |
5/6 |
6/6 |
7/6 |
8/6 |
9/6 |
10/6 |
11/6 |
12/6 |
Схема |
Uнач |
94,4 |
32 |
19 |
15 |
9,4 |
8,6 |
7,2 |
8,56 |
4 |
6,48 |
7,6 |
5,6 |
0 |
3 |
Uмакс |
94,4 |
95,2 |
107 |
168 |
160 |
132 |
106 |
88,8 |
64 |
57,2 |
44,4 |
24,2 |
0 |
Таблица 4.Опыт 4
x/l |
0 |
1/6 |
2/6 |
3/6 |
4/6 |
5/6 |
6/6 |
7/6 |
8/6 |
9/6 |
10/6 |
11/6 |
12/6 |
Схема |
Uнач |
133 |
68,8 |
36 |
20,8 |
19 |
8,2 |
15,2 |
18,6 |
17 |
14,4 |
6,24 |
9,92 |
0 |
4 |
Uмакс |
133 |
133 |
137 |
142 |
140 |
128 |
120 |
90,4 |
75,2 |
70,4 |
62,4 |
40 |
0 |
Таблица 5.Опыт 5
x/l |
0 |
1/6 |
2/6 |
3/6 |
4/6 |
5/6 |
6/6 |
Схема |
Uнач |
97,6 |
47 |
33,6 |
30 |
34 |
52 |
96,7 |
5 |
Uмакс |
97,6 |
137 |
149 |
156 |
152 |
95,2 |
96,7 |
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
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.