- •Часть 1
- •Часть 1 трансформаторы
- •Содержание
- •1. Правила техники безопасности и эксплуатации электроустановок лабораторий
- •2. Трансформаторы
- •Опыт холостого хода
- •Опыт короткого замыкания
- •1.4. Основные расчетные соотношения
- •Рабочие характеристики
- •1.5. Контрольные вопросы
- •Испытание двухобмоточного трансформатора методом непосредственной нагрузки
- •2.1. Экспериментальная часть
- •2.2. Расчеты и построения
- •2.3. Методические указания
- •2.4. Контрольные вопросы
- •Определение группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов
- •3.1. Основные положения теории
- •3.2. Экспериментальная часть
- •3.3. Расчеты и построения
- •3.4. Методические указания
- •Экспериментальные данные
- •Расчетные соотношения для определения группы соединения
- •3.4. Контрольные вопросы
- •Исследование процесса намагничивания сердечника трансформатора
- •4.1. Основные положения теории
- •4.2. Экспериментальная часть
- •4.3. Расчеты и построения
- •4.4. Методические указания
- •4.5. Контрольные вопросы
- •Особенности холостого хода трехфазных трансформаторов
- •5.1. Основные положения теории
- •5.2. Экспериментальная часть
- •5.3. Расчеты и построения
- •5.4. Методические указания
- •Расчетная таблица фазного напряжения при соединении y/y
- •5.5. Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Электрические машины
- •Часть 1 Трансформаторы
- •644046, Г. Омск-46, пр. Маркса, 35
Опыт холостого хода
Опыт |
Расчет |
|||||||
U20, B |
I20, A |
P0, Вт |
U10, B |
PC, Вт |
cos 0 |
z0, Ом |
r0, Ом |
x0, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт к.з. проводится при пониженном напряжении и требует особого внимания. Рекомендуется следующий порядок проведения опыта. Источник питания Т1 подключается к обмотке ВН. Движок Т1 ставится в нулевое положение! Зажимы обмотки НН испытуемого трансформатора закорачиваются через амперметр. В цепь обмотки ВН вместо существующего включается вольтметр на 15–30 В. Только после этого очень плавно поднимается напряжение до тех пор, пока в цепи вторичной обмотки не установится номинальный ток, А:
для трехфазного трансформатора-
(1)
для однофазного трансформатора-
(2)
где Sн – номинальная мощность трансформатора по паспорту, ВА;
Uн – номинальное напряжение обмотки ВН (для трехфазных трансформато-ров – линейное), В.
Показания приборов заносятся в табл. 2. Опыт и расчет параметров к.з. и Uк проводят только один раз для I1к = I1н.
Таблица 2
Опыт короткого замыкания
Опыт |
Расчет |
|||||||||||||
Uк, В |
I1к, А |
I2к, А |
Рк.н, Вт |
z1к, Ом |
r1к, Ом |
x1к, Ом |
cosк |
Uк |
Uк.а |
Uк.р |
||||
В |
% |
В |
% |
В |
% |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.4. Основные расчетные соотношения
При испытаниях трехфазного трансформатора все последующие расчеты ведутся по фазным токам и напряжениям. Для этого необходимо опытные данные в зависимости от схемы соединения обмоток перевести в фазные величины и занести их значения в табл. 1 и 2. Во всех ниже приведенных формулах индекс, указывающий на фазную величину, отсутствует.
Особо следует отметить, что вольтметр КИП включен по схеме с ис-кусственной нулевой точкой, т.е. в любом случае показывает фазное напряжение в подключенной сети. Таким образом, при соединении обмотки трансформатора в «треугольник» показания прибора следует увеличить в раз. Напротив, ампер-метр КИП в любом случае дает величину линейного тока, т.е. при соединении в «треугольник» фазный ток обмотки будет в раз меньше.
При испытаниях однофазного трансформатора подобных проблем не возникает.
Коэффициент трансформации испытуемого трансформатора может быть найден из опыта х.х.:
(3)
где U10 и U20 – соответствующие фазные напряжения.
Если в опыте х.х. питание было подведено к обмотке НН (вторичной), сопротивления намагничивающей цепи схемы замещения необходимо «привести» к обмотке ВН (первичной), Ом:
(4)
Коэффициент мощности при х.х.
(5)
Для трехфазных трансформаторов величину потерь х.х. Р0, полученную из опыта, следует уменьшить в три раза (потери на одну фазу).
Расчет сопротивлений х.х. следует провести только один раз для номи-нальных значений напряжения. Коэффициент мощности рассчитывается для всех измеренных значений.
Из опыта к.з., прежде всего, определяется один из важнейших параметров трансформатора – напряжение к.з., %:
(6)
где Uк – измеренное в опыте к.з. напряжение, В;
U1н – номинальное напряжение первичной обмотки по паспорту трансформа-тора, В.
Сопротивления к.з., Ом,
(7)
где I1н – номинальный ток первичной обмотки трансформатора, определяется по формуле (1) или (2) с заменой U2н на U1н, А.
Для трехфазных трансформаторов по уравнению (1) рассчитывается линей-
ный ток, при соединении трансформатора в «треугольник» его значение следует уменьшить в раз.
Коэффициент мощности при к.з.
(8)
Для трехфазных трансформаторов в формулах (7) и (8) берутся потери к.з. на одну фазу, как и в опыте х.х.
Сопротивления рабочих ветвей схемы замещения с достаточной степенью точности можно принять:
(9)
Cоставляющие напряжения к.з., %,
(10)
Числитель приведенных выражений дает соответствующие составляющие в вольтах, что требуется для заполнения расчетной части табл. 2.
Для анализа работы трансформатора под нагрузкой и построения рабочих характеристик необходимо заполнить табл. 3.
Изменение вторичного напряжения при работе трансформатора под нагрузкой, %,
(11)
где – коэффициент нагрузки.
Расчет следует произвести для двух значений коэффициента мощности (cos =1 и cos – по заданию преподавателя).
Внешняя характеристика трансформатора описывается уравнением, В:
(12)
В данном случае
где uн – изменение напряжения по формуле (11) при kн =1.
В данном случае могут использоваться как фазные, так и линейные напряжения.
Коэффициент полезного действия можно определить по выражению, %:
(13)
где – суммарные потери, Вт,
Рс – потери в стали, Вт,
где I20 – ток х.х. при номинальном напряжении из табл. 1, А.
(В ряде случаев для трансформаторов большой и средней мощности без большой погрешности можно принять Рс Р0);
Рм – потери в обмотках (в меди), Вт,
Р2 – мощность, отдаваемая трансформатором, Вт,
КПД трансформатора достигает максимума при равенстве потерь в стали (постоянных) потерям в меди (переменным). Коэффициент нагрузки при макси-мальном КПД
(14)
Величину максимального КПД можно найти по формуле (13), подставив со-ответствующее значение kн.м.
В отчете по работе должны быть даны письменные ответы на контроль-ные вопросы 8, 9, 12, 13, 14 с указанием в случае необходимости конкретных величин, а также свои выводы, замечания и предложения.
Таблица 3