1. Цель работы

Ознакомиться с методом маркировки обмоток трансформатора и опытным определением группы соединения трансформатора. Изучить условия включения трансформаторов на параллельную работу и влияние отклонения от них на распределение нагрузки между трансформаторами.

2. Указания по подготовке к лабораторной работе

Для подготовки необходимо:

1. Изучить материал по одному из учебников:

1. [1, §§ 12.4, 15.5].

2. [6, §§ 2.5в, 2.8а,б,в].

3. [2, §§ 2.8, 2.11].

4. [5, § 4.3, гл. II].

2.2. Ответить на вопросы:

1. Что такое группа соединений трансформатора и что она определяет?

2. Какие схемы соединений трансформаторов Вы знаете?

3. Как построить топографическую векторную диаграмму?

4. Какие условия необходимо соблюдать для включения на параллельную работу трансформаторов?

5. Будет ли протекать уравнительный ток между параллельно работающими трансформаторами на холостом ходу при ?

6. Как будет распределяться нагрузка в трансформаторах равной мощности и , но ?

7. Можно ли включать на параллельную работу трансформаторы с группами соединений и ? Что при этом произойдет?

8. Почему между двумя трансформаторами одинаковой мощности и , но с разными нагрузка распределяется обратно пропорционально ?

9. Как найти обмотки ВН и НН, находящиеся на одном стержне?

10. Какой вид имеют внешние характеристики трансформатора при различном характере нагрузки?

3. Содержание и порядок выполнения работы

   1. До начала исследования следует записать в протокол испытания номинальные данные трансформаторов.

   2. Провести маркировку трансформатора Тр₂. Трансформатор Тр₁ промаркирован [3].

Маркировка обмоток трансформатора является одним из факторов, определяющих его группу соединения. Под маркировкой понимают условное обозначение выходных концов обмоток высокого (ВН) и низкого (НН) напряжений, которое при заданной схеме соединения обмоток и одинаковом направлении их намотки однозначно определяет группу соединений трансформатора. Соединение и маркировка концов обмоток трехфазного трансформатора является правильной только в том случае, если, во-первых, при симметричных первичных напряжениях будут симметричны вторичные напряжения и, во-вторых, при одинаковом чередовании во времени фаз первичных и вторичных напряжений получается заданная группа соединений трансформатора.

Симметричность напряжений легко проверяется с помощью вольтметра. Одинаковость чередования фаз и группа соединений в условиях учебной лаборатории проверяется путем построения топографической векторной диаграммы напряжений по данным измерений во время опыта.

Маркировка может быть выполнена с помощью специальных опытов, после которых при соединении получается нулевая группа, а далее выполняется перемаркировка и соответствующие соединения для получения заданной группы соединений трехфазного трансформатора.

Маркировка нулевой группы трехфазного трансформатора характеризуется тем, что обмотки одноименных фаз находятся на одном стержне и, кроме того, принято, чтобы обмотки фаз В находились на среднем стержне магнитопровода, а А и С на крайних.

Для быстрой и безошибочной маркировки предлагается следующий порядок:

3.2.1. Изобразить мнемоническую схему Тр₂. В протоколе согласно рис. 6.2.

3.2.2. Левую верхнюю обмотку, относящуюся к стороне ВН, обозначать АХ. На эту обмотку подать напряжение ~220В. Измерить напряжение на зажимах каждой обмотки.

Результаты занести в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Обозначение	UAX	U2	U3	U4	U5	U6
Величина напряжения
Предварительная маркировка	AX

Ток, протекающий по обмотке АХ, создает магнитный поток, замыкающийся по магнитопроводу в соответствии с рис. 6.1. Вследствие магнитной несимметрии двух параллельных участков будет справедливо следующее соотношение между потоками стержней:

.

А значит, что в обмотках будут индуктироваться ЭДС различной величины:

(1)

В соответствии с условием (1) предварительно обозначают обмотку, указывая маркировку в последней строке таблицы 6.1.

Если в результате опыта получилось, что Е_В=Е_С, то это значит, что напряжение подается на обмотку, находящуюся на среднем стержне магнитопровода. Поэтому необходимо обозначить через АХ любую другую обмотку ВН и повторить опыт. Таким образом, определяются обмотки, находящиеся на одном стержне.

3.2.3. Определить правильное обозначение начал и концов каждой обмотки. Для этого произвольно принять в качестве концов обмоток нижние выводы на мнемонической схеме и собрать схему рис. 6.3. Подключив к обмотке фазы АХ напряжение ~220В, измерить напряжения между точкой А и всеми предполагаемыми началами других обмоток. Результаты измерений занести в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Обозначение	UAX	UAB	UAC	UAb	UAc	UAa
Величина напряжения
Маркировка	AX

В соответствии с рис. 6.1 при правильном обозначении начал и концов ЭДС для всех обмоток, соединенных по схеме рис. 6.3 и находящиеся на разных стержнях с обмоткой фазы А, складываются с ЭДС фазы А, а для обмотки, находящейся на одном стержне, вычитаются, например: a .

Таким образом, критерием правильного обозначения начал и концов обмоток являются следующие условия:

(2)

Если полученные результаты для одной из обмоток противоречат условию (2), то обозначения начал и концов этой обмотки следует поменять местами и убедиться, что условие (2) выполняется. На основании условий (2) выполняют окончательную маркировку зажимов трансформатора.

3.3. В результате проведенной маркировки при соединении обмоток ВН и НН звездой получается группа соединений Y/Y-0. Для проверки этого необходимо собрать обмотки ВН и НН звездой и, соединив одноименные зажимы А-а проводниками, подав симметричное трехфазное напряжение, измерить напряжения U_AB, U_ab, U_Bb, U_Cb, U_Cc, U_Bc и построить топографическую векторную диаграмму. Топографическая векторная диаграмма строится следующим образом:

1) выбрать масштаб для напряжения таким, чтобы величина линейного вектора ВН была не менее 50 мм;

2) в выбранном масштабе строится треугольник линейных напряжений обмотки ВН;

3. к этому треугольнику с помощью циркуля засечками пристраивают треугольник вторичных напряжений (рис. 6.4 ), точки А и а совмещены, а положения b и c определяются измеренными напряжениями.

3.4. Опытным путем определить группы соединений для различных схем трехфазного трансформатора (по заданию преподавателя). Примеры схем приведены на рис. 6.5. На этом рисунке изображения обмоток соответствуют их пространственному расположению на стержнях магнитопровода. Питание подводится к обмотке высокого напряжения. Результаты опытов сводятся в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Схема соединений	Векторная диаграмма	UAB	Uab	UBb	UCb	UCc	UBc	Группа соединений

3.5. Установить допустимость включения на параллельную работу двух трансформаторов при заданной преподавателем группе соединений.

Из теоретического курса известно, что условия, при которых допускается параллельная работа нескольких трансформаторов, следующие:

1. одинаковая группа соединений обмоток;

2. равенство коэффициентов трансформации;

3. равенство напряжений короткого замыкания.

Из перечисленных условий только первое является безоговорочным, а второе и третье могут выполняться с определенными допусками, величина которых устанавливается ГОСТ 11677-85.

При учебном испытании трансформаторов первое условие соблюдается строго, а второе и третье могут соблюдаться частично.

Принципиальная схема включения трансформаторов на параллельную работу приведена на рис. 6.6. Трансформаторы I и II присоединяются к питающей сети со стороны обмотки ВН. Вторичные обмотки включаются на параллельную работу (после проверки всех условий) выключателем В_с. В качестве нагрузки R_н применяется реостат.

Перед включением трансформаторов на параллельную работу необходимо удостовериться, что:

а) включаемые трансформаторы имеют тождественные схемы и группы соединений (группы соединений параллельно работающих трансформаторов задает преподаватель, а проверка групп изложена выше). При одинаковых группах соединений трансформатора и правильной маркировке порядок следования фаз одинаков, если лампы синхроноскопа выключателя В_с не горят;

б) коэффициенты трансформации у первого и второго трансформатора равны или отличаются друг от друга не более, чем на 1%, т.е.:

,

где - средние значения опытных коэффициентов трансформации по фазам для первого и второго трансформаторов (см. п. 3.3 лаб. раб.№ 5);

в) напряжения короткого замыкания трансформаторов отличаются не более, чем на %. (Следует проверить опытным путем).

Только после проверки этих условий и с разрешения руководителя выключатель В_с может быть включен.

Примечание.

Пункты б) и с) с разрешения преподавателя можно не проверять, так как отклонение коэффициентов трансформации для лабораторных трансформаторов и напряжений короткого замыкания uk в лабораторных трансформаторах не превосходит пределы, установленные ГОСТ 11677–85, а вид графиков позволяют установить, какие условия не выполняются.

4. Включить на параллельную работу два трехфазных трансформатора и проследить распределение нагрузки между ними.

После включения выключателя В_с трансформаторы оказываются работающими параллельно в режиме холостого хода. С помощью реостата плавно увеличить нагрузку до тех пор, пока у одного из трансформаторов ток не будет равен 5А, фиксируя вторичные токи отдельных трансформаторов, общий ток нагрузки и напряжение на вторичной стороне (всего 6-8 точек).

Результаты испытаний сводятся в табл. 6.4.

Таблица 6.4

№ п/п
	дел.	Дел.	Дел.	Дел.

3.7. Снять внешние характеристики для трансформаторов I и II по отдельности, исключая их поочередно из схемы параллельной работы (рис. 6.6). При этом с особой тщательностью необходимо измерить вторичное напряжение на холостом ходу и при номинальной нагрузке. Результаты измерений сводятся в таблицы, аналогичные табл. 6.4.