Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методическое пособие к выполнению лабораторных работ по электротехнике, электронике и электрооборудованию. Часть 2. Электрические машины
.pdf
31
ω
ω
0
0 М
1 - двигатель независимого (параллельного) возбуж-
дения;
2 - двигатель последовательного возбуждения;
3 - двигатель смешанного возбуждения при соглас-
ном включении обмоток возбуждения;
4 - двигатель смешанного возбуждения при встреч-
ном включении обмоток возбуждения.
Рис. 5
1 2 3
4
Механические характеристики электродвигателей посто-
янного тока при различных способах возбуждения
32
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
1. Цель работы: Изучение устройства и принципа действия трехфаз-
ного трансформатора. Проведение опытов холостого хода и короткого замыкания трансформатора.
2. Рабочее задание:
2.1. Изучить устройство, назначение и принцип действия трехфазного
трансформатора.
2.2. Изучить состав лабораторного стенда. Самостоятельно выбрать
необходимые для эксперимента приборы, подготовить шаблоны
для таблиц замеренных и рассчитанных параметров.
2.3. Выполнить опыты холостого хода и короткого замыкания.
2.4. Рассчитать параметры схемы замещения трансформатора и изобра-
зить схему замещения трансформатора (для одной фазы).
2.5. Построить векторные диаграммы (в масштабе) для режимов холо-
стого хода и короткого замыкания реального трансформатора (по
заданию преподавателя).
2.6. Построить характеристики изменения параметров трансформатора
по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.
2.7. Сделать выводы (в частности, о возможности эксплуатации иссле-
дованного трансформатора и его параллельной работы с другими
трехфазными трансформаторами).
3. Методические рекомендации к выполнению работы:
3.1. К п.п. 2.1 и 2.2 рабочего задания. Эти пункты выполняются сту-
дентами самостоятельно с использованием материала лекций, рекомендованной литературы и действующих макетов в лаборатории.
3.2. К п. 2.3 рабочего задания. Опыт холостого хода.
3.2.1. В опыте холостого хода вторичную обмотку трансформатора ос-
тавляют разомкнутой, а к первичной подводят номинальное напряжение U1H, значение которого устанавливают трехфазным автотрансформатором РНТ. На каждой ступени напряжения измеряют линейные токи первичной обмотки и потребляемую трансформатором мощность. Всего выполняют 6…8 измерений, одно из которых должно быть сделано при номинальном напряжении, а два при напряжениях, превышающих номинальное напряжение. Рекомендуется следующий алгоритм действий:
1) собрать схему (рис. 1) для проведения опыта холостого хода
трансформатора;
33
2) заготовить шаблон (форму) таблицы для записи измеренных и
3
III
I
CBA
Л0
3
I
I
Л0
0
3
Р
Р
0
H0
H1
0
I
U
z
H0
2
H0
0
I
P
R
2
0
2
0
RZ
0
0
0
Z
R
cos
рассчитанных параметров холостого хода трансформатора;
3) автотрансформатором РНТ подать на первичную обмотку ис-
следуемого трансформатора напряжение, равное 1,2UH. Зафиксировать измеренные параметры в таблице;
4) уменьшая напряжение, подаваемое на первичную обмотку,
снять характеристики холостого хода трансформатора. Зафиксировать в отчете 7…8 точек характеристик холостого хода.
Примерный вид характеристик представлен на рис. 3. Для построения характеристик используют фазные значения токов и
напряжений;
5) установить рукоятку РНТ в нулевое положение и выключить
все автоматические выключатели.
3.2.2. По материалам опыта холостого хода определить:
1) ток холостого хода трансформатора i0, выраженный в процентах
от номинального тока при номинальном напряжении, поданном
на первичную обмотку трансформатора. Линейный ток первичной обмотки определяется как среднее арифметическое значений линейных токов
,
фазный ток при этом
.
2) фазное и линейное напряжение на выходе вторичной обмотки
трансформатора;
3) коэффициент трансформации трансформатора;
4) мощность, потребляемую трансформатором в режиме холостого
хода. Мощность определяется по методу двух ваттметров. Показания ваттметров суммируют алгебраически с учетом знаков
мощностей. Фазную мощность вычисляют по формуле
.
5) параметры схемы замещения трансформатора при холостом хо-
де и номинальном напряжении. Параметры схемы замещения
определяют следующим образом:
Здесь P
0H
жении U1=U
;
; X0 =
;
.
- мощность холостого хода трансформатора при напря-
1H.
6) изобразить схему замещения трансформатора при холостом хо-
де;
34
7) построить в масштабе векторную диаграмму реального транс-
форматора при холостом ходе. Угол φ0 = arccos φ0.
3.3 . К п. 2.3 рабочего задания. Опыт короткого замыкания. При выполне-
нии опыта короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора
замыкается накоротко, а на первичную обмотку подается небольшое
напряжение, при котором в первичной и вторичной обмотках устанавливаются токи, равные номинальным.
3.3.1. Собрать схему (рис. 2) для проведения опыта короткого замыкания
трансформатора. При проведении опыта короткого замыкания рекомендуется следующий алгоритм действий:
1) рассчитать номинальное значение тока в первичной обмотке
трансформатора при соединении обмотки в ЗВЕЗДУ;
2) заготовить шаблон таблицы для записи измеренных и рассчи-
танных параметров короткого замыкания;
3) разомкнуть вторичную обмотку трансформатора;
4) выключить автоматические выключатели, подающие питание
на РНТ;
5) убедиться в том, что напряжение на первичной обмотке ис-
следуемого трансформатора U1 = 0;
6) замкнуть проводом сечением не менее 4 мм2 вторичную обмот-
ку трансформатора накоротко;
7) снять характеристики опыта короткого замыкания трансформа-
тора. При этом к первичной обмотке при помощи РНТ подводят пониженное (!!!) напряжение такого значения, при кото-
ром ток в ней (первичной обмотке) будет равен (1,1…1,2) IH. В
этом режиме производят первый отсчет показаний измерительных приборов. Затем регулятором РНТ постепенно снижают
подводимое напряжение и производят еще пять-шесть отсчетов. Опыт заканчивают при токе IK = (0,4…0,5) I1H.
8) выключить схему, возвратить все рукоятки регуляторов в ис-
ходное состояние.
В данном эксперименте все измерения выполняются в одной фазе
трансформатора (при промышленных испытаниях все измерения
проводятся в трех фазах). В связи с этим первичную обмотку
трансформатора соединяют в звезду. Так как подводимое в опыте
короткого замыкания очень мало (3…5 процентов номинального),
то для согласования этого напряжения с напряжением ваттметра
используют повышающий измерительный трансформатор TV2 (см.
рис. 2), коэффициент трансформации которого равен n v. На обмотку НН низшего напряжения этого измерительного трансформатора подают измеряемое фазное напряжение U1, а к обмотке ВН
присоединяют цепи напряжения ваттметра и вольтметр. Фазное
напряжение и мощность короткого замыкания РК вычисляют через
измерение величин U
изм
и Р
с учетом коэффициента трансфор-
изм
мации измерительного трансформатора TV2:
35
V
ИЗМ
1
n
U
U
;
V
ИЗМ
К
n
Р
Р
100
I
I
i
H1
OH
H1
KH
K
I
U
Z
H1
2
KH
K
I
P
R
K
2
K
2
K
RZX
100
U
zI
100
U
U
u
H1
KH1
H1
KH
K
.
3.3.2. По материалам опыта короткого замыкания определить:
1) ток короткого замыкания в процентах от номинального фазного
тока первичной обмотки
;
2) параметры упрощенной схемы замещения при коротком замы-
кании:
Здесь U
KH
и Р
КН
;
;
.
- напряжение и мощность короткого замыкания
трансформатора, соответствующие току IK = I1H на характеристиках IK = f (U1) и PK = f (U1). Примерный вид характеристик
представлен на рис. 4. Для построения характеристик используют
фазные значения токов и напряжений;
3) напряжение короткого замыкания, выраженное в процентах но-
минального напряжения,
.
В расчетной практике величины RK, zK и UK приводятся к стандартной температуре, соответствующей классу изоляции трансформатора. В настоящей работе такое приведение не проводится.
4. Содержание отчета:
4.1. Название работы.
4.2. Цель работы.
4.3. Рабочее задание.
4.4. Технические данные оборудования, задействованного в работе.
4.5. Электрические схемы опытов холостого хода, режима нагрузки и
опыта холостого хода.
4.6. Характеристики параметров холостого хода и опыта короткого за-
мыкания (примерный вид характеристик представлен на рисунках 3
и 4).
4.7. Напряжение короткого замыкания трансформатора и процентное
значение тока холостого хода.
4.8. Коэффициент трансформации.
4.9. Номинальные токи первичной и вторичной обмоток трансформато-
ра.
4.10. Схема замещения трансформатора с нанесенными на нее рассчи-
танными по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания параметрами.
4.11. Векторные диаграммы реального трансформатора для режимов хо-
лостого хода и короткого замыкания.
4.12. ВЫВОДЫ.
36
5. Контрольные вопросы:
5.1. Назначение, принцип действия и устройство однофазного и трех-
фазного трансформаторов. Понятие о группе соединения обмоток
трансформатора. Как определить номинальные токи в обмотках
трехфазного трансформатора по его паспортным данным ?
5.2. Назначение и проведение опытов холостого хода и короткого за-
мыкания силового трансформатора в производственных условиях.
5.3. Дать определение термину напряжение короткого замыкания
трансформатора.
5.4. На что расходуется мощность, потребляемая трансформатором при
холостом ходе?
5.5. Коэффициент полезного действия трансформатора. Физический
смысл терминов постоянные потери и переменные потри трансформатора.
5.6. Объясните физический смысл полученных Вами в эксперименте
характеристик.
5.7. Какое назначение имеет трансформатор TV2, примененный в схеме
опыта короткого замыкания?
5.8. Назначение и устройство измерительных трансформаторов, их
обозначение в электрических схемах.
5.9. Определение режима параллельная работа трансформаторов.
Что произойдет при попытке включить на параллельную работу
трансформаторов с различными коэффициентами трансформации?
С различными напряжениями короткого замыкания? С различными группами соединения обмоток?
5.10. С какой целью мощные силовые трансформаторы помещают в ба-
ки с трансформаторным маслом?
37
А
А
B B
C
C
X
Y
Z
PV
PA1
PA2
PA3
PW1
PW2
a
b
c
Сеть PHT
x
y
z
*
*
*
*
TV1
PHT
Сеть
А А
B B
C C
PVPA PW
TV2
X
Y
Z
x
y
z
a
b
c
*
*
TV1
Схема опыта холостого хода
Рис. 1
Схема опыта короткого замыкания
Рис. 2
38
Примерный вид характеристик
к опыту холостого хода трансформатора
Рис. 3
Примерный вид характеристик к опыту короткого
замыкания трансформатора
Рис. 4
I0, P0
I
0H P0H
0
U1 = U
H
I0=f (U1)
P0=f (U1)
IK P
K
IK=I
1H
P
KH
IK = f (U1)
PK = f (U1)
U
1
0 U
KH
U1
39
Лабораторная работа № 4
РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
1. Цель работы: экспериментальное определение и изучение рабочих
характеристик асинхронного электродвигателя.
2. Рабочее задание:
2.1. Изучить устройство и принцип действия асинхронных электродви-
гателей с короткозамкнутым и с фазным ротором.
2.2. Изучить состав лабораторного стенда: назначение, устройство и
принцип действия аппаратов и устройств, задействованных в лабораторной работе. Записать в отчет номинальные технические данные исследуемого асинхронного электродвигателя.
2.3. Выполнить эксперимент для снятия рабочих характеристик асин-
хронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
2.4. Используя полученные экспериментальные данные, рассчитать и
построить рабочие характеристики. По экспериментальным характеристикам определить номинальные данные двигателя.
2.5. Сделать выводы. Сравнить результаты эксперимента с теорией.
3. Методические рекомендации к выполнению работы:
3.1. К п.п. 2.1 и 2.2 рабочего задания. Эти пункты выполняются сту-
дентами самостоятельно с использованием материала лекций, рекомендованной литературы и действующих макетов в лаборатории.
Особое внимание следует обратить на разделы учебной литературы,
посвященные скольжению, токам статора и ротора, моменту и
потерям (с использованием диаграммы мощностей, приводимой в
рекомендованной литературе) в асинхронном электродвигателе.
Следует также изучить теоретический вид рабочих характеристик
асинхронного электродвигателя и сопоставить физические процессы, происходящие в электродвигателе, с графическим видом рабочих характеристик.
3.2. К п. 2.3. Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя
снимают при номинальном и пониженном напряжениях питания
статора.
3.2.1. Для снятия рабочих характеристик при номинальном напряжении
рекомендуется следующий алгоритм действий:
1) собрать электрическую схему (рис. 1). Исследуемый электродви-
гатель присоединяется к трехфазной сети через трехфазный регулятор напряжения РНТ, представляющий собой трехфазный
автотрансформатор. В качестве измерительного прибора в работе может быть использован измерительный комплект К 505 (см.
рис 1), в состав которого входят амперметр, вольтметр и ваттметр. По указанию преподавателя вместо измерительного ком-
40
плекта может быть использован набор отдельных измеритель-
3
III
I
CBA
1
ных приборов. В этом случае схема должна быть разработана
студентами самостоятельно;
2) установить рукоятку РНТ в нулевое положение; при этом на-
пряжение, подаваемое на статор электродвигателя, будет равным
нулю U1 = 0;
3) включить автоматические выключатели, относящиеся к настоя-
щей лабораторной работе;
4) в обмотке возбуждения нагрузочного генератора установить ми-
нимально возможный ток;
5) плавным вращением рукоятки РНТ увеличивают напряжение на
выходе регулятора до номинальной величины, тем самым разгоняют электродвигатель;
6) возбуждают нагрузочный генератор до его номинального на-
пряжения;
7) нагружают исследуемый электродвигатель от нуля (холостой
ход электродвигателя, ламповый реостат полностью выключен)
до нагрузки, соответствующей току статора электродвигателя
I1 = (1,2…1,5) I1H. На каждом этапе нагрузки измеряют и фиксиру-
ют в таблице первичную (подводимую к статору электродвигателя)
мощность P1 = PA + PB + PC, линейный ток
и скорость вращения электродвигателя;
8) после завершения первого этапа эксперимента все рукоятки ре-
гуляторов приводят в исходное состояние, автоматические выключатели выключают.
Примерный вид рабочих характеристик представлен на рис. 2.
3.2.2. Снять рабочие характеристики асинхронного электродвигателя при
пониженном напряжении питания статора. Для этого следует выполнить
пункты 1…4 п. 3.2.1, затем установить напряжение 0,7U1H и повторить
пункты 6 и 7 п. 3.2.1
3.3. К п. 2.4. рабочего задания. При расчете и построении рабочих ха-
рактеристик асинхронного электродвигателя мощность на валу
электродвигателя Р2 определяют как разность между подводимой
мощностью Р1 и потерями в электродвигателе:
Р2 = Р1 - Σp .
Суммарные потери в электродвигателе
Σp = РЭ1 + Р
+ РМХ +РЭ2 + Р
МГ1
ДОБ
,
где РЭ1 - электрические потери в обмотке статора;
Р
- потери в сердечнике статора;
МГ1
РМХ - механические потери в электродвигателе;
РЭ2 - электрические потери в обмотке ротора;
Р
- добавочные потери.
ДОБ
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]