Лабораторна робота №8(1)(1)

Лабораторна робота №8.

Дослідження несиметричного навантаження трифазних трансформаторів

Мета роботи.

Вивчити будову і принцип роботи трифазного двообмоткового стержневого трансформатора, вивчити явища, які протікають в трифазних трансформаторах за різної конструкції магнітопроводу та різних схем з’єднання обмоток, оволодіти методикою дослідження несиметричного навантаження трифазного стержневого трансформатора та визначення опору нульової послідовності, навчитись обробляти і аналізувати результати дослідів та використовувати їх для оцінки несиметричного навантаження трифазного трансформатора за різних схем з’єднання обмоток.

2. ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

2.1 Несиметричне навантаження трансформаторів

Несиметричне навантаження трифазних силових

трансформаторів в умовах експлуатації достатньо ймовірне і

зумовлюється такими обставинами:

- широким розповсюдженням в споживчих електричних мережах

низької напруги чотирипровідної системи освітлювальних

установок та іншої побутової техніки, які включаються на фазну

напругу;

- використанням у сільськогосподарському виробництві однофазних

зварювальних трансформаторів, однофазних електродвигунів

невеликої потужності для приводу компресорів, дрібних станків,

насосів та інших однофазних споживачів електричної енергії;

- виникненням неповнофазних режимів роботи трифазних

трансформаторів внаслідок перегоряння плавної вставки

запобіжників, обриву фазного проводу лінії електропередач, а

також виникненням несиметричних коротких замикань

(однофазних – замикання фазного провода на нейтральний провід

чи землю, двофазні).

Контрольні запитання.

1. Поясніть будову і принцип роботи трифазного двообмоткового стержневого трансформатора.

Головною функцією трансформаторів є передача електроенергії на великі дистанції. Електрична енергія змінного струму виробляється на електростанціях. При передачі електроенергії з'являються втрати на нагрівання проводів. Їх можна зменшити, знизивши силу струму. Для цього необхідно збільшити напругу таким чином, щоб його значення знаходилося в діапазоні від 6 до 500 кВ.

Кратність збільшення залежить від значення переданої потужності і відстані до кінцевого пункту. Потужність, яка при цьому передається, залежить від двох параметрів: напруги та сили струму. Головною характеристикою, що впливає на зміну втрат проводів, пов'язаних з нагріванням, є значення сили струму. Відповідно для того, щоб знизити втрати на нагрівання, необхідно зменшити силу струму. Зменшуючи струм, величину напруги відповідно потрібно збільшувати. Тоді значення потужності, яка передається, залишиться незмінним.

2. Що таке коефіцієнт трансформації та як його визначають?

3. Назвіть можливі схеми з’єднання обмоток трифазного двообмоткового трансформатора і нарисуйте їх умовні позначення.

Δ/Y

Y/Yн

Δ/Yн 4. Поясніть сутність методу симетричних складових при аналізі несиметричного навантаження трифазного трансформатора.

Як відомо, загальним методом аналізу несиметричних режимів

являється метод симетричних складових, згідно з яким струм будь-

якої фази можна представити як геометричну суму струмів прямої,

зворотної і нульової послідовностей, а будь-яка несиметрична

трифазна система струмів (Іа, Іb, Іc) може бути представлено у вигляді

векторної суми трьох трифазних симетричних систем струмів прямої

(Іа1, Іb1, Іc1), зворотної (Іа2, Іb2, Іc2) і нульової (Іа0, Іb0, Іc0)

послідовностей. 5. Назвіть причини, які зумовлюють несиметрію навантаження трифазного трансформатора.

-широким розповсюдженням в споживчих електричних мережах низької напруги чотирипровідної системи освітлювальних установок та іншої побутової техніки, які включаються на фазну напругу;

- використанням у сільськогосподарському виробництві однофазних зварювальних трансформаторів, однофазних електродвигунів невеликої потужності для приводу компресорів, дрібних станків, насосів та інших однофазних споживачів електричної енергії;

- виникненням неповнофазних режимів роботи трифазних трансформаторів внаслідок перегоряння плавної вставки запобіжників, обриву фазного проводу лінії електропередач, а також виникненням несиметричних коротких замикань (однофазних – замикання фазного провода на нейтральний провід чи землю, двофазні) 6. Назвіть наслідки, які виникають в трифазному трансформаторі, що негативно впливають на роботу трансформатора і споживачів електроенергії.

Несиметрія фазних напруг негативно впливає на роботу

споживачів електроенергії. За відносно невеликого підвищення

напруги на затискачах ламп розжарювання термін служби суттєво

зменшується, а у разі зниження напруги від номінального значення

світловіддача ламп різко зменшується. 7. Що являється основною причиною перекосу фазних напруг первинної і вторинної обмоток трансформатора при несиметрії навантаження?

у разі несиметричного навантаження трифазного трансформатора за наявності струмів нульової послідовності, які виникають коли вторинна обмотка з’єднана в зірку з нульовим проводом та між нульовим і лінійним проводами включаються однофазні споживачі електроенергії, а також у разі виникнення однофазного короткого замикання на вторинній обмотці трансформатора. При цьому розрізняють два такі випадки:1) струми нульової послідовності виникають в обох обмотках трансформатора і 2) вони виникають тільки в одній обмотці. 8. За яких умов струми нульової послідовності трансформуються з вторинної обмотки на первинну і навпаки?

Струм нульової послідовності вторинної обмотки в магнітному

відношенні не зрівноважений струмом нульової послідовності

первинної обмотки (не трансформується в первинну обмотку) і тому

являється струмом намагнічування. Він створює в усіх стержнях

трансформатора магнітний потік нульової послідовності Фоп, який

наводить в первинних і вторинних обмотках фазні ЕРС нульової

послідовності. 9. По якому колу замикаються магнітні потоки нульової послідовності та що вони викликають?

Магнітні потоки нульової послідовності окремих фаз стержневого трансформатора замикаються від ярма до ярма магнітопроводу через немагнітне середовище (трансформаторне масло, повітря) і стінки стального баку, в наслідок чого в трансформаторі виникають додаткові втрати і місцеві перевищення температури. Індуковані магнітним потоком нульової послідовності ЕРС нульової послідовності Еоп визначають величину зміщення нейтралі та порушення рівності фазних напруг первинної і воринної обмоток. 10. Поясніть порядок проведення дослідів при несиметричних навантаженнях трифазного двообмоткового трансформатора.

При проведенні досліду КЗ до первинної обмотки підводиться напруга,

яка для сучасних силових трансформаторів складає 5-15% від U1ном. Втрати в сталі пропорційні квадрату напруги U1. Таким чином при досліді КЗ втрати в магнітопроводі складуть 0,25-2,25% від втрат НХ при U1 =U1ном. Тому ними в досліді КЗ нехтують, а отже і струмом I0.