1507
.pdf
Рис. 4.2. Зажимы трехобмоточного трансформатора II
a |
б |
в |
Рис. 4.3. Схемы соединения трехобмоточного трансформатора II
|
A |
A1 |
Тр1 а1 |
A |
|
|
|
||
V |
|
Х1 |
х1 |
V |
|
|
|
B1 |
b1 |
Y1 |
y1 |
С1 |
с1 |
МП КМ1 A |
|
Z1 |
z1 |
|
В |
|
|
|
|
С |
|
|
Тр2 а2 |
|
N |
A |
A2 |
A |
|
|
|
V |
Х2 |
х2 |
V |
В |
|
|
|
|
|||
|
|
|
Х1 |
Х2 |
|
|
B2 |
b2 |
Х3 |
|
Х4 |
|
|
|
Х5 |
|
Х6 |
Y2 |
y2 |
С2 |
с2 |
Z2 |
z2 |
|
|
ДС |
A |
X7 |
X8 |
|
|
|
|
X9 |
X10 |
X11 |
X12 |
Рис. 4.4. Схема соединения функциональных узлов
41
Экспериментальная схема соединения функциональных узлов представлена на рис. 4.4, где используются схемы включения трехобмоточноготрансформатора, представленные нарис. 4.3, a–в.
I. Параллельная работа трансформаторов с различными коэффициентами трансформации KI KII
Для экспериментов используется схема, представленная на рис. 4.4. Выводы первичной обмотки трехобмоточного трансформатора II – a, b, c, выводы вторичной – A, B, C, концы обмоток соединены в звезду (см. рис. 4.3, a).
Опыт проводится в следующем порядке:
1.Подать напряжение U = 380 В на первичные обмотки трансформаторов I и II.
2.Модуль «Выключатель» должен быть разомкнут. Заме-
рить вторичные напряжения U2I и U2II и определить коэффици-
енты трансформации KI |
U1 |
и KII |
U1 |
. |
|
|
|||||
U2I |
|||||
|
|
U2II |
|||
3. Перед тем как включить трансформаторы на параллельную работу «Модулем выключателя», необходимо определить чередование фаз. Для этого следует сделать перемычку на одной из фаз модуля «Модуля выключатель» (Х1–Х2) и измерить напряжение между зажимами Х3–Х4, Х5–Х6 (при KI KII ). Напряжение должно быть приблизительно нулевым. Если вольтметр (V) покажет линейное напряжение, то необходимо поменять две любые фазы (например, Х4 на Х6).
После проверки чередования фаз «Модулем выключателя» включить трансформаторы на параллельную работу, включить «Модуль нагрузки» кнопкой SA1, сопротивление нагрузки переключателем SA2 установить в положение ∞ (разрыв цепи нагрузки). Записать уравнительный ток Iур I , напря-
жение U2 , при токе нагрузки Iнг 0 . Затем, переключая сопро-
тивление нагрузки переключателем SA2 от 54 Ом до 8,5 Ом, нагрузить трансформаторы до 12 А. Данные замеров записать в табл. 4.1.
42
Для отключения схемы выключить автомат питания стен-
да QF1.
Таблица 4 . 1 Измеренные данные первого опыта
U2 , В |
II , А |
III , А |
Iнг , А |
|
|
|
|
II. Параллельная работа трансформаторов при различных напряжениях короткого замыкания UKI UKII и равенстве ко-
эффициентов трансформации KI KII
В схеме (рис. 4.4) переключить первичную обмотку трехобмоточного трансформатора II с зажимов а, в, с на зажимы а’, в’, с’, соблюдая фазность, оставить вторичную обмотку c выводами A, B, C неизменной (см. рис. 4.3, б).
Опыт проводится в следующем порядке:
1. Подать напряжение U = 380 В на первичные обмотки трансформаторов, модуль нагрузки ручкой SA2 установить в положение ∞, замерить вторичные напряжения U2I и U2II при
холостом ходе и определить коэффициенты трансформации
KI |
U1 |
и KII |
U1 |
для проверки. |
|
|
|||||
U2I |
|||||
|
|||||
|
|
U2II |
|||
Напряжение короткого замыкания трансформаторов UKI %
6,04 % , UKII % 6,8 % .
2.Аналогично первому опыту произвести фазировку фаз на «Модуле выключателя» и включить трансформаторы на параллельную работу.
3.При выключенном «Модуле нагрузки» на холостом ходе
( Iнг 0 ) записать показания приборов.
4. Включить модуль нагрузки кнопкой SA1 и, изменяя ручкой SA2 положение ступеней сопротивлений от 54 Ом до 8,5 Ом, нагрузить трансформаторы до 12 А. Данные приборов записать в табл. 4.2.
43
Таблица 4 . 2 Измеренные данные второго опыта
U2 , В |
II , А |
III , А |
Iнг , А |
|
|
|
|
Для отключения схемы выключить автомат питания стен-
да QF1.
III. Параллельная работа трансформаторов при различных группах соединения
Первичную обмотку трехобмоточного трансформаторе II оставить на зажимах а’, в’, с’, заменить вторичную обмотку c выводами А, В, С на обмотку с выводами а, в, с и соединить её в треугольник (см. рис. 4.3, в). В двухобмоточном трансформаторе I обмотка соединена в звезду. Получим группы соединения 12, 11.
Опыт проводится в следующем порядке:
1. Для ограничения большого уравнительного тока при U2н подать на первичные обмотки пониженное напряжение
U = 80…100 В.
2.Аналогично первому опыту произвести фазировку фаз на «Модуле выключателя» и включить трансформаторы на параллельную работу «Модулем выключателя».
3.При выключенном «Модуле нагрузки» на холостом ходе
( Iнг 0 ) записать показания приборов.
4. Включить модуль нагрузки кнопкой SA1 и, изменяя ручкой SA2 положение ступеней сопротивлений от 54 до 8,5 Ом, нагрузить трансформаторы до 12 А. Данные приборов записать в табл. 4.3.
Таблица 4 . 3 Измеренные данные третьего опыта
U2 , В |
II , А |
III , А |
Iнг , А |
|
|
|
|
5. Пересчитать кратность уравнительного тока по отношению к номинальному вторичному напряжению:
44
|
Iур U |
|
|
||
Ki |
|
|
|
2н . |
|
|
|
||||
|
I2н |
U2 |
|
||
Обработка результатов эксперимента
1.По данным табл. 4.1 построить в одних осях зависимости U2 f (Iнг ) , II f (Iнг ) , III f (Iнг ) и пояснить характер их изменений.
2.По данным табл. 4.2 построить в одних осях зависимости
U2 f (Iнг ) , II f (Iнг ) , III f (Iнг ) при UKI UKII и пояснить характер их изменений.
3. По данным табл. 4.3 построить в одних осях зависимости U2 f (Iнг ) , II f (Iнг ) , III f (Iнг ) при группах соединения 12
и11 и пояснить характер их изменений.
4.Сделать выводы по работе.
Контрольные вопросы
1.Каковы условия включения трансформаторов на параллельную работу?
2.Как распределится нагрузка между параллельно работающими трансформаторами при соблюдении условий включения их на параллельную работу?
3.Какие нормы установлены ГОСТ 11677–75 для признания удовлетворительной параллельной работы трансформаторов?
4.Как осуществляется проверка правильности соединения обмоток трансформаторов, включаемых на параллельную работу?
5.Что произойдет, если на параллельную работу будут включены два трансформатора с резко отличающимися напряжениями короткого замыкания?
6.Какой из двух трансформаторов для более благоприятных условий параллельной работы должен иметь большее напряжение короткого замыкания, если SН1 < SН2?
7.Почему не допускается включение на параллельную работу трансформаторов, имеющих разные группы соединений?
45
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 Определение КПД короткозамкнутого асинхронного двигателя
методом разделения потерь и исследование рабочих характеристик
Цель работы. Определение КПД асинхронного двигателя косвенным путем с использованием метода разделения потерь, а также исследование рабочих характеристик при непосредственной нагрузке.
План работы
1.Ознакомиться с установкой, записать паспортные данные машин, аппаратов, измерительных приборов.
2.Измерить сопротивления обмотки статора.
3.Провести опыт по исследованию холостого хода и по-
строить зависимости Р0 f (U1 ), |
I0 f (U1 ) при n = const. |
4. Исследовать рабочие характеристики методом непосредственной нагрузки и определить КПД двигателя косвенным путем.
Пояснение к работе
Согласно ГОСТ 11828–86 непосредственное определение КПД асинхронного двигателя возможно в том случае, если гарантированное значение не превышает 70 %. Для двигателей с гарантированным КПД более 70 % определение КПД произво-
|
|
p |
|
100 %. |
дится косвенным методом по формуле 1 |
|
|||
|
|
Р1 |
|
|
Суммарные потери наглядно представлены на энергетической диаграмме асинхронного двигателя (рис. 5.1), где Р1 – подведенная активная мощность; Рэм – электромагнитная мощность; Рмех – полная механическая мощность; Р2 – мощность на валу.
46
Рис. 5.1. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
Сумма потерь в двигателе: ∆p = ∆pэл1 + ∆pэл2 + ∆pмг + ∆pмех + + ∆pдоб, где ∆pэл1 – электрические потери в обмотке статора; ∆pэл2 –
электрические потери в обмотке ротора; ∆pмг – магнитные потери (потери в стали статора); ∆pмех – механические потери на трение (в подшипниках) и вентиляцию; ∆pдоб – добавочныепотери.
Разделение потерь производится для того, чтобы определить потери в обмотке ротора ∆pэл2 = РЭМ S, при этом электромагнитная мощность РЭМ = Р1 – (∆pэл1 + ∆pмг). Поэтому для определения электромагнитной мощности необходимо выделить потери в стали статора. Кроме того, для определения мощности на валу Р2 необходимо выделить механические потери ∆pмех.
Порядок выполнения работы
1.Измерить сопротивление обмоток двух фаз статора c помощью мультиметра.
2.Провести опыт по исследованию холостого хода.
Вэтом опыте определяются характеристики при работе асинхронного двигателя без нагрузки на валу. Опыт осуществляется согласно принципиальной схеме рис. 5.2.
Вопыте холостого хода приложенное к статору двигателя напряжение изменяется с помощью регулируемого автотранс-
форматора в пределах (1,25–0,25)Uн, причем напряжение следует изменять в сторону уменьшения. Показания приборов для 5–7 точек записываются в табл. 5.1.
47
Рис. 5.2. Схема электрическая принципиальная опыта холостого хода
Таблица 5 . 1 Опытные данные холостого хода
UAB |
UBC |
UCA |
IA |
IB |
IC |
P0∑ |
В |
В |
В |
А |
А |
А |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
Опыт проводится в следующем порядке:
–собрать схему подключения, приведенную на рис. 5.3;
–включить автоматические выключатели QF1 модуля питания стенда «АДКР-ГПТ»;
–включить автоматический выключатель QF1 модуля питания стенда «Трансформаторы»;
–включить контактор SB1 модуля питания стенда «Трансформаторы»;
48
–включить контактор SB3 модуля автотрансформатора;
–включить модуль измерителя мощности, нажав кнопку «Сеть»;
–плавно изменяя положение ручки автотрансформатора, установить напряжение, равное 440 В. Записать показания измеряемых величин для первой точки в табл. 5.1;
–далее, изменяя напряжение автотрансформатора от 440 до 100 В, произвести замеры для 5–7 точек. Показания мощности, тока, напряжения снимаются с помощью модуля измерителя мощности и заносятся в табл. 5.1. Обязательно произвести замеры в точке 380 В.
Для проведения опыта на лабораторном стенде необходимо собрать схему, изображенную на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Схема соединения модулей стенда для опыта холостого хода
49
На рис. 5.3 используются следующие функциональные узлы стендов: 1 – «Модуль питания стенда»; 2 – «Модуль измерителя мощности»; 3 – «Модуль силовой» на стенде «АДКР-ГПТ» и 4 – «Модуль питания»; 5 – «Модуль Автотрансформатор» на стенде «Трансформаторы».
Характеристики холостого хода представляют собой графически изображенные зависимости тока статора, потребляемой мощности и коэффициента мощности двигателя от приложенного
к статору его напряжения при постоянной частоте I0 f U1 ,
P0 f U1 , cos f U1 , при f const .
3. Исследование рабочих характеристик методом непосредственной нагрузки и определение КПД косвенным методом
при U = Uн.
Для создания нагрузки на валу асинхронного двигателя могут быть использованы несколько вариантов на базе машины постоянного тока и синхронной машины. Вариант схемы нагружения двигателя задается преподавателем в начале лабораторной работы.
А. Нагрузка создается генератором постоянного тока
Собрать (или оставить после опыта холостого хода) схему подключения асинхронного двигателя (АД) к автотрансформатору. Принципиальная электрическая схема опыта приведена на рис. 5.4. Подключить обмотку возбуждения генератора постоянного тока к модулю питания ДПТ и замкнуть якорную цепь генератора согласно рис. 5.5.
На рис. 5.5 используются следующие функциональные узлы стендов: 1 – «Модуль питания/возбуждения ДПТ»; 2 – «Модуль питания стенда»; 3 – «Модуль измерителя мощности»; 4 – «Модуль силовой» на стенде «АДКР-ГПТ» и 5 – «Модуль питания»; 6 – «Модуль Автотрансформатор» на стенде «Трансформаторы».
50