4. Содержание отчета:

4.1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Рабочее задание.

4. Технические данные оборудования, задействованного в работе.

5. Расчетные формулы, примененные при выполнении расчетов характеристик.

6. Таблицы замеренных и вычисленных параметров.

7. Электромеханические характеристики электродвигателя при различных способах его возбуждения. Все характеристики представить на одном графике в одном и том же масштабе.

8. Механические характеристики электродвигателя при различных способах его возбуждения. Все характеристики представить на одном графике в одном и том же масштабе.

9. Выводы.

5. Контрольные вопросы:

   1. Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока.

   2. Назначение, функционирование и расположение всех конструктивных элементов электродвигателя постоянного тока.

   3. Объясните вид каждой (по заданию преподавателя) характеристики электродвигателя постоянного тока.

   4. Особенности практического применения электродвигателей постоянного тока при различных способах возбуждения.

5. Перечислите наиболее опасные (аварийные) режимы работы электродвигателя постоянного тока при различных способах возбуждения и объясните проявления и причины опасных явлений.

6. Основные неисправности электродвигателей постоянного тока, их диагностика и пути восстановления работоспособности электродвигателя.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

1. Цель работы: Изучение устройства и принципа действия трехфазного трансформатора. Проведение опытов холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

2. Рабочее задание:

   1. Изучить устройство, назначение и принцип действия трехфазного трансформатора.

   2. Изучить состав лабораторного стенда. Самостоятельно выбрать необходимые для эксперимента приборы, подготовить шаблоны для таблиц замеренных и рассчитанных параметров.

   3. Выполнить опыты холостого хода и короткого замыкания.

   4. Рассчитать параметры схемы замещения трансформатора и изобразить схему замещения трансформатора (для одной фазы).

   5. Построить векторные диаграммы (в масштабе) для режимов холостого хода и короткого замыкания реального трансформатора (по заданию преподавателя).

   6. Построить характеристики изменения параметров трансформатора по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.

   7. Сделать выводы (в частности, о возможности эксплуатации исследованного трансформатора и его параллельной работы с другими трехфазными трансформаторами).

3. Методические рекомендации к выполнению работы:

   1. К п.п. 2.1 и 2.2 рабочего задания. Эти пункты выполняются студентами самостоятельно с использованием материала лекций, рекомендованной литературы и действующих макетов в лаборатории.

   2. К п. 2.3 рабочего задания. Опыт холостого хода.

      1. В опыте холостого хода вторичную обмотку трансформатора оставляют разомкнутой, а к первичной подводят номинальное напряжение U_1H, 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;

2. заготовить шаблон (форму) таблицы для записи измеренных и рассчитанных параметров холостого хода трансформатора;

Рисунок 1 – Схема опыта холостого хода

Рисунок 2 - Схема опыта короткого замыкания

3. автотрансформатором РНТ подать на первичную обмотку исследуемого трансформатора напряжение, равное 1,2U_H. 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.

1. 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 напряжения 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) построить графики зависимостей тока холостого хода I₀ = f(U₁) и мощности, потребляемой трансформатором из сети при холостом ходе P₀ = f(U₁), от напряжения, подаваемого на первичную обмотку (рис. 3);

6) параметры схемы замещения трансформатора при холостом ходе и номинальном напряжении. Параметры схемы замещения определяют следующим образом:

; ; X₀ = ; .

Рисунок 3 – Примерный вид зависимостей к опыту холостого хода трансформатора

I₀, P₀

I_0H

P_0H

0

U₁ = U_H

I₀=f (U₁)

P₀=f (U₁)

I_K P_K

I_K=I_1H

P_KH

I_K = f (U₁)

P_K = f (U₁)

U₁

0 U_KH

U₁

Рисунок 4 – Примерный вид зависимостей к опыту короткого замыкания трансформатора

Здесь P_0H - мощность холостого хода трансформатора при напряжении U₁=U_1H.

7) изобразить схему замещения трансформатора при холостом ходе;

8) построить в масштабе векторную диаграмму реального трансформатора при холостом ходе. Угол φ₀ = arccos φ₀.

3. . К п. 2.3 рабочего задания. Опыт короткого замыкания. При выполнении 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.

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 рассчитанных 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 исследуемого трансформатора U₁ = 0;

6. замкнуть проводом сечением не менее 4 мм² вторичную обмотку трансформатора накоротко;

7. снять характеристики опыта короткого замыкания трансформатора. При этом к первичной обмотке при помощи РНТ подводят пониженное (!!!) напряжение такого значения, при котором ток в ней (первичной обмотке) будет равен (1,1…1,2) I_H. 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 I_K = (0,3…0,5) I_1H.

8. выключить схему, возвратить все рукоятки регуляторов в исходное 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 вольтметра. Фазное напряжение и мощность короткого замыкания Р_К вычисляют через измерение величин U_изм и Р_изм с учетом коэффициента трансформации измерительного трансформатора TV2:

; .

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 замыкании:

; ; .

Здесь U_KH и Р_КН - напряжение и мощность короткого замыкания трансформатора, соответствующие току I_K = I_1H на характеристиках I_K = f (U₁) и P_K = 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 номинального напряжения,

.

В расчетной практике величины R_K, z_K и U_K приводятся к стандартной температуре, соответствующей классу изоляции трансформатора. В настоящей работе такое приведение не проводится.

4) построить зависимости тока короткого замыкания I_K = f(U₁) и мощности, потребляемой трансформатором из сети в режиме короткого замыкания P_K = f(U₁), от напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора в режиме короткого замыкания.