ЕМіС Звіт про лабораторну роботу № 1 Ткаченко В.М.

Дослідження трансформатора в режимі холостого ходу

1. Мета роботи

Вивчити конструкцію трансформатора, його паспорт, вивчити методику маркування обмоток та визначення числа витків обмоток, визначити індукцію у осерді трансформатора.

2. Обладнання та прилади

Макети, плакати, діючі трансформатори, джерело постійної напруги, вольтметр U=250 В електромагнітної системи, амперметр (5-10) А, вольтметр магнітоелектричної системи на 250 В, реостат на (5-10) А, вольтметр електромагнітної системи (0..30) В.

3. Зміст роботи

3.1 Вивчити конструкцію і паспорт трансформатора.

3.2 Виконати розрахунки по паспортним даним.

3.3 Виміряти активний опір фазних обмоток.

3.4 Здійснити розмітку виводів фазних обмоток.

3.5 Визначити числа витків.

Розробив Ткаченко В.М. Аркуш

Перевірив Дудник М.З. 1

Підпис Дата Аркушів

Рисунок 0.1 – Зразок виконання першого аркуша звіту про лабораторну

роботу

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра “Електромеханіка і ТОЕ”

ЖУРНАЛ

ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

(ЗВІТИ)

Виконавець

студент Ткаченко В.М.

Керівник

проф. Дудник М.З.

Донецьк – 2001

Рисунок 0.2 – Зразок титульного листа

Лабораторна робота № 1

Дослідження трансформатора у режимі холостого ходу

Мета роботи: вивчити конструкцію трансформатора, його паспорт, вивчити методику виконання маркування обмоток та визначення числа витків обмоток, визначити індукцію у стрижні трансформатора.

Обладнання і прилади

Макети, плакати і діючі трансформатори, джерело змінної напруги, джерело постійної напруги, вольтметр (U=250 В) електромагнітної системи, амперметр (5-10 А) і вольтметр (250 В) магнітоелектричної системи, реостат на (5-10 А), вольтметр електромагнітної системи (0..30 В).

Паспорт лабораторного трансформатора:

• номінальна потужність S_H=2,5 кВА;

• напруга первинної обмотки (ВН) 380/220 В, Y/Δ

• напруга вторинної обмотки (НН) 133 В, Δ

• струми обмотки ВН – 3,6/6,65 А,

• струм обмотки НН – 10,87 А.

Зміст роботи

1. Вивчити конструкцію і паспорт трансформатора.

2. Виконати розрахунки по паспортним даним.

3. Виміряти активний опір фазних обмоток, визначити обмотки вищої

напруги (ВН) і нижчої напруги (НН).

4. Здійснити розмітку виводів фазних обмоток: а) ВН б) НН.

5. Визначити числа витків фазних обмоток ВН і НН, коефіцієнт

трансформації, індукцію у стрижні трансформатора.

6. Знаючи напругу мережі і коефіцієнт трансформації, розрахувати фазні

і лінійні напруги при з’єднанні фазних обмоток за схемами Y/Y,Y/Δ, Δ/Δ і Δ/Y.

Порядок виконання роботи

1. За допомогою макетів, плакатів і діючих трансформаторів, вивчити конструкцію трансформатора, звернувши увагу на основні конструктивні елементи: осердя, обмотки, бак із заповнювачем, вивідні ізолятори.

Ознайомитись з паспортом трансформатора і усвідомити, на які напруги розраховані фазні обмотки ВН і НН.

Розрахувати коефіцієнт трансформації за виразом

U_1ф

k = ——

U_2ф

2. По паспортним даним трансформатора визначити

• номінальний фазний струм обмоток ВН і НН

S_н S_н

I_1ф = —— , А; I_2ф = —— , А

3U_1ф 3U_2ф

- коефіцієнт трансформації

I_2ф

k = —— .

I_1ф

3. Парність виводів фазних обмоток трансформатора може бути визначена за допомогою омметрів, вольтметрів, електричною лампою на 220 В, що включаються за схемою (рис. 1.1.). В умовах лабораторії парність виводів фазних обмоток визначається за допомогою вольтметра електромагнітної системи з межею вимірів на 250 В.

Рисунок 1.1 – Визначення парності виводів фазних обмоток

Після визначення парності виводів усіх фазних обмоток, зібрати схему (рис. 1.2) для виміру опору усіх фазних обмоток методом постійному струму амперметра і вольтметра. Вимір опору провести при номінальному струмі фазних обмоток. Номінальний струм установлюється одно- або трифазним реостатом, розрахованим на відповідний струм. Вимірявши падіння напруг на фазних обмотках і струм в обмотках, активний опір визначається за формулою

ΔU

R₀ = , Ом.

I_H

Перерахунок до робочої температури 75^о проводиться за формулою, Ом:

235+θ_p 310

R₇₅ = R₀ = R₀ .

235+θ₀ 235+θ₀

Рисунок 1.2 – Схема до виміру опору фазної обмотки

За величиною опору фазних обмоток можна визначити обмотки ВН і НН. Фазна обмотка ВН має більший опір, ніж фазна обмотка НН. Надалі трансформатор досліджується як знижувальний, прийнявши за первинну обмотку - фазні обмотки ВН, з’єднані по схемі “зірка” або “трикутник”.

4. Для розмітки (маркування) виводів фазних обмоток ВН застосовуються два методи: метод пробної зірки (метод фазних напруг) і індукційний метод.

У першому випадку (рис. 1.3, а) три виводи різних фазних обмоток, які належать ВН, з’єднують разом, тобто у зірку (наприклад, виводи фазних обмоток 1 ́, 2 ́ і 3 ́). До виводів 1, 2 і 3 підводять напругу мережі (у лабораторії 250 В).

Вольтметром U=250 В електромагнітної системи вимірюються фазні напруги і якщо вони рівні між собою, то робимо висновок, що разом з’єднані однойменні виводи (наприклад – X, Y, Z), тоді виводи 1, 2 і 3 можна промаркувати як A, B і C.

Якщо одна із фазних обмоток увімкнена відносно двох інших не вірно, то напруга на ній буде приблизно в два раза більшою двох інших. Необхідно переключити “вивернену” фазу і знову зробити виміри.

При індукційному методі (рис. 1.3, б) виводи обмоток ВН (1 ́ і 2 ́) з’єднують разом, виводи 1 і 2 включають у мережу. До третьої фазної обмотки (3 - 3 ́) підключають вольтметр U=250 В. Якщо показання вольтметра дорівнює нулю – виводи 1 ́ і 2 ́ однойменні, то їх можна промаркувати як X і Y, тоді 1 буде А, а вивод 2 – В.

а) б)

Рисунок 1.3 – Маркування фазних обмоток:

а) метод пробної зірки;

б) індукційний метод.

Якщо U0, то одну з фазних обмоток слід перемаркувати.

Для розмітки третьої фазної обмотки одну, уже розмічену обмотку, включають послідовно із шуканою (вивід Y з’єднують з 3 ́). До виводів В і 3 підводять напругу мережі і на обмотці А - X вимірюють напругу. Якщо U_AX дорівнює нулю, робиться висновок про те, що Y і 3 ́ - однойменні виводи. Можна маркувати 3 ́ на Z, а вивід 3 промаркувати як С. У протилежному випадку слід третю обмотку перемаркувати.

Після маркування фазних обмоток ВН їх з’єднують у зірку. З’єднують разом виводи 4 ́,5 ́ і 6 ́ фазних обмоток НН (рис. 1.4). Після включення в мережу первинної обмотки трансформатора на вторинній обмотці вимірюють лінійні напруги. Якщо лінійні напруги рівні (U_4-5=U_5-6=U_4-6) і у √3 більше фазних напруг (U_{4-4 ́}=U_{5-5 ́} =U_{6-6 ́}), то робиться висновок про те, що 4, 5 і 6 - однойменні виводи фазних обмоток (a, в, с). У протилежному випадку відшукується найбільша лінійна напруга між двома фазними обмотками, а третя фазна обмотка перемаркується.

5. Для визначення числа витків на стрижні крім основних фазних обмоток розташовується 20-30 витків додаткової обмотки W_д (рис. 1.5).

U_2ф

U_2ф

Рисунок 1.4 – Маркування фазних обмоток нижчої напруги

Рисунок 1.5 – До визначення числа витків

Зібравши фазні обмотки трансформатора за схемою Δ/Y первинну обмотку трансформатора (ВН) підключити до мережі. Вольтметром електромагнітної системи на 250 В виміряти U_1ф, U_2ф і вольтметром на 30 В – на додаткових витках (U_д)

Визначають: U_д

- напругу на один виток за формулою U_вит= ,

W_д

U_ф1 U_ф2

- витки W₁ = і W₂ = ,

U_вит U_вит

W₁

- коефіцієнт трансформаціі k = .

W₂

Індукцію визначають при номінальній фазній напрузі по паспорту за виразом:

U_1ф

B_ст = ———————— ,

4,44f₁W₁S_ст

де f₁=50 Гц – частота зміни напруги мережі; S_ст = S  k_з – активний перетин стрижня; S – перетин стрижня, указаний у паспорті трансформатора;

k_з=0,85 – коефіцієнт, що враховує зниження перетину осердя за рахунок ступінчатої форми і ізоляції між листами.

6. Знаючи напругу мережі і коефіцієнт трансформації трансформатора розрахувати фазні і лінійні напруги при з’єднанні фазних обмоток за схемами Y/Y, Y/Δ, Δ/Δ і Δ/Y.

Порівняти розрахунки з виміряними величинами.

Розрахунки і виміри звести в табл. 1.1.

Таблиця 1.1 – Результати розрахунків і вимірювань напруг

Розраховано Виміряно

ВН НН ВН НН

^U_1л ^U_1ф ^U_2л ^U_2ф ^U_1л ^U_1ф ^U_2л ^U_2ф

Y/Y

Y/Δ

Δ/Δ

Δ/Y

Схема

з’єднання

У звіті подати:

1. Мету роботи, обладнання і прилади.

2. Скорочений опис будови трансформатора, його паспорт.

3. Схеми для розмітки виводів фазних обмоток із зазначенням напруг при вірному і невірному з’єднанні фазних обмоток.

4. Розрахунки коефіцієнта трансформаціі, числа витків, індукції.

5. Схеми з’єднання фазних обмоток трансформатора.

6. Таблицю розрахунків і вимірів напруг обмоток трансформатора.

Лабораторна робота № 2