Исследование двухобмоточного трехфазного трансформатора в установившихся симметричных режимах работы

 

Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный государственный  технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

 

 

 

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХОБМОТОЧНОГО  ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

В УСТАНОВИВШИХСЯ СИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

Отчет к лабораторной работе № 6

по дисциплине «Электрические машины»

 

 

 

 

                                                                    Работу выполнили студенты Э-7041 группы:

                                                                                                                                Гарбар А.

                                                                                                                                Жирков К.

                                                                                                                          Мухоплева М.

                                                                                                                              Слепцова А.

                                                                                                                         

 

                                                                                                Преподаватель Сергеев В.Д.

                                                                                     Дата: «   » ___________ 2009 г.

 

 

 

 

 

 

2009

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

 

     Тема работы: исследование двухобмоточного трехфазного трансформатора в установившихся симметричных режимах работы.

 

     Цель работы: ознакомление студентов с методами электромагнитных испытаний трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, опытным определением параметров схем замещения, характеристиками при нагрузке.

 

     Паспортные  технические данные трансформатора: Т7,     Y/Y – 0.

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ:

 

     1.Изучение принципа действия, устройства, уравнений, схем замещения, характеристик трансформаторов.

     2.Разработка принципиальных электрических схем для исследования трансформатора.

     3. Опыт холостого хода.

     4. Опыт трёхфазного короткого замыкания.

     5. Снятие внешней характеристики.

     6. Теоретические расчеты и построения.

     7. Заключение по работе.

 

1. Опыт холостого хода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Принципиальная схема  опыта холостого хода

 

     Собирают схему  и подводят к обмотке НН напряжение, равное:

 

 

 

     Уменьшая данное напряжение, измеряют все линейные напряжения, токи и активную мощность каждой фазы обмотки НН и линейные напряжения обмотки ВН, а также вычисляют и записывают в таблицу отчета для каждого уровня подводимого напряжения:

     − средние  арифметические значения линейных  напряжений каждой обмотки  и , среднее арифметическое значение линейного тока I₀, суммарную активную мощность Р₀;

     − коэффициент  трансформации К = U_фВН/U_фНН;

     − коэффициент  мощности .

 

     Таблица 1. Характеристика холостого хода

 

, В	147.22	138.56	129.9	121.24	112.58	103.92	95.26	86.6
, В	147.22	138.56	129.9	119.51	112.58	107.38	95.26	91.8
, В	147.22	138.56	129.9	119.51	110.85	105.66	95.26	88.33
, В	432	406	380	356	328	304	276	252
, В	432	408	380	352	328	316	276	268
, В	430	408	380	352	324	308	276	256
, Вт	12.5	7.5	6.25	6	5	5	4	3
, Вт	22.5	17.5	12.5	10	8.5	8	6	5
, Вт	15	12.5	12.5	12	10	9	7	6
, A	1.1	0.75	0.588	0.49	0.41	0.35	0.285	0.24
, A	0.975	0.725	0.55	0.44	0.37	0.34	0.25	0.235
, A	1.213	0.875	0.65	0.54	0.445	0.39	0.31	0.27
, В	431.33	407.33	380	353.33	326.67	309.33	276	258.67
, В	147.22	138.56	129.9	120.09	112	105.65	95.26	88.91
, A	1.096	0.783	0.596	0.49	0.412	0.36	0.282	0.248
, Вт	50	37.5	31.25	28	23.5	22	17	14
К	1.692	1.697	1.689	1.699	1.684	1.69	1.673	1.68
	0.179	0.2	0.233	0.275	0.294	0.334	0.365	0.367

 

     По данным таблицы рассчитывают среднее арифметическое значение коэффициента трансформации:

 

 

 

     Строят характеристики холостого хода Р₀, I₀, cosφ₀=f(). По этим характеристикам определяют значения Р_0н, I_0н, cosφ_0н, соответствующие номинальному напряжению U_нфНН: , , (рисунок 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Характеристики холостого  хода

 

     Вычисляют в процентах ток холостого хода:

 

 

 

 

     Рассчитывают параметры холостого хода, соответствующие номинальному напряжению:

 

 

 

 

     Приводят рассчитанные параметры к обмотке ВН:

 

 

 

     Рассчитывают параметры в относительных единицах, приняв за базисное сопротивление :

 

 

 

 

 
2.  Опыт короткого замыкания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Принципиальная схема для опыта короткого замыкания

  

     Собирают схему и подводят напряжение к обмотке ВН. Затем, повышая напряжение, устанавливают ток, равный:

 

 

 

     Далее, уменьшая  напряжение, измеряют все линейные напряжения, токи и мощность каждой фазы, также вычисляют и записывают в таблицу отчета для каждого уровня подводимого напряжения:

     − средние арифметические значения линейного напряжения U_к, тока I_к, суммарную мощность фаз Р_к;

     − коэффициент мощности .

 

 

 

     Таблица 2. Характеристика  короткого замыкания

 

, В	25.63	22.17	18.71	15.24	11.78	8.31
, В	24.94	22.17	17.32	13.16	10.39	6.58
, В	25.63	22.17	18.71	14.55	12.12	7.27
, А	4.4	3.85	3.25	2.6	2	1.35
, А	4.3	3.85	2.95	2.25	1.75	1.05
, А	4.5	3.85	3.2	2.5	2.1	1.2
, Вт	64	48	33	22	13	6
, Вт	59	47	28	16	10	5
, Вт	64	47	33	19	14	4
, В	25.4	22.17	18.25	14.32	11.43	7.39
, А	4.4	3.85	3.13	2.45	1.95	1.2
, Вт	187	142	94	57	37	15
	0.966	0.961	0.95	0.938	0.958	0.978

 

     Строят характеристики короткого замыкания Р_к, I_к, cosφ_к = f(U_к).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4. Характеристики короткого  замыкания

 

 

 

     По характеристикам определяют значения напряжения короткого замыкания и потери короткого замыкания соответствующие номинальному току. По полученным данным рассчитывают параметры короткого замыкания:

 

 

 

 

 

     Затем рассчитывают сопротивления, напряжение  и мощность короткого замыкания, приведенные к расчетной температуре 75 ⁰C:

 

 

 

 

 

 

 

 

     Рассчитывают сопротивления короткого замыкания в относительных единицах:

 

 

 

 

 

     Рассчитывают напряжение короткого замыкания в процентах и угол:

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Снятие внешней характеристики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5. Принципиальная схема  для снятия внешней характеристики

 

     Собирают схему,  подводят к обмотке ВН номинальное напряжение. Изменяя с помощью R_нг ток нагрузки от до нуля (), измеряют три линейных напряжения обмотки НН и ток нагрузки I₂.

 

     Таблица 3. Внешняя  характеристика

 

, В	219.6	216	213.8	212	207	201.6
, В	216	212.2	212	208	200.4	198.4
, В	217.8	215	211.8	210	206	200.4
, А	0	2	3.2	4	5.75	8
, В	217.8	214.4	212.5	210	204.5	200.1

 

     Строят внешнюю характеристику U₂ = f(I₂).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6. Внешняя характеристика

 

     Рассчитывают по внешней характеристике изменение напряжения трансформатора:

 

 

 

     4. Теоретические  расчеты и построения

 

     Рассчитывают изменение напряжения трансформатора ΔU_%  для φ₂ = 90⁰, 60⁰, 30⁰, 0⁰, -30⁰, -60⁰, -90⁰ по приближенной формуле для номинального тока:

 

,

 

где  - активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания в процентах по данным опыта 2.

 

     Таблица 4. Изменение напряжения трансформатора ΔU_%

 

φ2, °	90	60	30	0	-30	-60	-90
ΔU%	2	5.23	7.06	7	5.06	1.78	-2

 

     Строят зависимость ΔU_% = f(φ₂), определяют по графику изменение напряжения ΔU_%  при φ₂, соответствующему характеру нагрузки в опыте 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7. Зависимость ΔU_% = f(φ₂)

 

 

 

     Рассчитывают КПД трансформатора для коэффициентов нагрузки k_нг = 1.0; 0.75; 0.5; 0.25; 0 при cosφ₂ = 0.8 по формуле:

 

  ,

 

где P_ОН – потери холостого хода при номинальном напряжении, Вт; P_КН75 – потери короткого замыкания при номинальном токе, Вт; S_Н – номинальная мощность, ВА; k_нг – коэффициент нагрузки.

 

     Таблица 5. КПД  трансформатора

 

kнг	1.0	0.75	0.5	0.25	0
η	0.908	0.922	0.931	0.921	0

 

     Определяют , соответствующий максимальному КПД η_max :