Й группы соединения обмоток.

 

Рис.1.2.15.	Рис.1.2.16.

 

Для правильной и точной работы осциллографа может понадобиться небольшая настройка как самого осциллографа, так и компьютера.

Настройка ПК: правой кнопкой мыши вызвать контекстное меню на значке громкости возле часов — > открыть регулятор громкости — > параметры — > свойства — > установить в настройках микшера audio input — > ОК — > в появившемся окошке «уровень записи» поставить галочку на линейный вход.

Настройка осциллографа (рис.1.2.17):

- установить частоту дискретизации 48000 Гц;

- диапазон развертки 2000 мкс/дел (при этом одна клетка на экране осциллографа равна 36 градусов).

 

Рис.1.2.17. Настройка осциллографа.

 

После всех настроек подаем на трансформатор напряжение, не обязательно номинальное. И наблюдаем вот такие две синусоиды (рис.1.2.18):

Рис.1.2.18.

Напряжение обмотки ВН красного цвета, а НН – зеленого. Отсчитываем количество клеток и подсчитываем угол между синусоидами, например, в точках их пересечения с нулем. Насчитываем 6,6 клетки. Умножая на , получаем примерно . Такой угол сдвига между фазами электродвижущих сил первичной и вторичной обмоток соответствует 8-й группе соединения обмоток трансформатора.

Данный метод позволяет более быстро и наглядно установить группу соединения обмоток трансформатора по сравнению с другими методами и является достаточно точным. Главным его достоинством является то, что он не требует проведения измерений и расчетов, построения векторных диаграмм или наличия труднодоступных приборов, таких как фазометры и гальванометры. Наличие небольшой несимметрии в трехфазной системе напряжений питания трансформатора не приводит к ошибочным результатам, как в методе с расчетом междуфазных напряжений. Общедоступность персональных компьютеров, программного обеспечения, очень низкая стоимость компонентов для делителя напряжения и быстрая скорость в получении результатов делают метод с использованием осциллографа лучшим среди других, а особенно в учебных целях.

Контрольные вопросы

1. Какие бывают схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов?

2. Что понимается под группой соединения обмоток трансформатора?

3. Какие существуют способы для определения группы соединения обмоток трансформатора?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Т3

Определение паспортных данных трансформатора

Цель работы: определить паспортные данные трансформатора и параметры схемы его замещения.

Теоретическая часть

К паспортым данням трансформатора относятся: номинальная мощность ; номинальные напряжения обмоток и ; потери холостого хода и короткого замыкания ; ток холостого хода ; напр яжение короткого замыкания . Величины , , являются исходными при проектировании трансформатора, а величины , , , , расчитываются во время проектирования и затем определяются экспериментально по результатам испытаний трансформатора в режимах холостого хода и короткого замыкания.

Режим холостого хода – это предельный режим работы трансформатора, когда к зажимам его первичной обмотки подводится номинальное напряжение, а цепь вторичной обмотки разомкнута.

Режим короткого замыкания – это предельный режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко, а на первичную подается такое напряжение, чтобы в обмотках протекали номинальные токи.

Под термином «ток холостого хода» трансформатора понимают величину тока, потребляемую им в режиме холостого хода при номинальных напряжении и частоте. А под термином «потери холостого хода» понимается активная мощность, потребляемая трансформатором в этом же режиме. Ток холостого хода, являясь намагничивающим, т.е. практически индуктивным, определяет величину реактивного тока, потребляемого трансформатором. Потери холостого хода равны потерям в магнитопроводе трансформатора.

Под термином «напряжение короткого замыкания» понимают величину напряжения номинальной частоты, при котором трансформатор с закороченной вторичной обмоткой потребяет номинальный ток. А под термином «потери короткого замыкания» понимается активная мощность, потребляемая трансформатором в этом же режиме. Потери короткого замыкания равны омическим потерям в обмотках трансформатора в номинальном режиме работы.

Величины и обычно представляют в относительных к номинальным, соответственно току и напряжению, величинах, выраженных в процентах. В современных силовых трансформаторах , , , .

Расчет режимов работы электрических сетей значительно упрощается, если трансформаторы представляются в виде электрических цепей. Электрическая схема, в которой магнитная связь между обмотками трансформатора заменена электрической, называется схемой замещения. Она приведена на рис.1.3.1. Параметры такой схемы также могут быть определены по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.

 

Рис.1.3.1. Схема замещения трансформатора в режиме нагрузки.

Сопротивления ветви намагничивания и определяются из опыта холостого хода. Эти сопротивления намного больше сопротивлений первичной обмотки ( ›› ), поэтому в режиме холостого хода сопротивлениями обмоток пренебрегают и схема замещения приобретает вид, изображенный на рис.1.3.2.

Рис.1.3.2. Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода.

Параметры этой схемы определяются следующими формулами:

, , (1.3.1.)

где .

Суммы сопротивлений обмоток трансформатора и могут быть определены из опыта короткого замыкания. Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания может быть получена из схемы на рис.1.3.1, если принять , т.к. ›› , а ›› . Она приведена на рис.1.3.3.

Рис.1.3.3. Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания

 

Величины указанных сопротивлений вычисляются по формулам:

 

, , (1.3.2)

где .

Эффективность работы трансформатора оценивают при помощи коэффициента полезного действия (КПД). Коэффициент поленого действия – это отношение отдаваемой трансформатором мощности к получаемой :

. (1.3.3)

Так как трансформаторы имеют высокий КПД, то его определятю косвенным методом, путем измерения потерь в трансформаторе. КПД трансформатора можно выразить через отдаваемую им мощность и потери следующим образом:

. (1.3.4)

Потери в трансформаторе складываются из потерь в магнитопроводе и потерь в обмотках . Потери в магнитопроводе не зависят от нагрузки, так как трансформатор работает практически при постоянном значении напряжения, поэтому они называются постоянными. Потери в обмотках зависят от протекающих по ним токов, поэтому они и называются переменными потерями. Располагая потерями в магнитопроводе и потерями в обмотках при номинальных токах, можно рассчитать потери в трансформаторе при любой нагрузке с помощью выражения:

, (1.3.5)

где – это коэффициент нагрузки трансформатора, равный отношению вторичного тока к его номинальному значению.

Мощность, отдаваемая трансформатором, может быть представлена:

. (1.3.6)

Тогда формула для определения КПД приобретет вид:

. (1.3.7)

Потери существенно зависят от температуры обмоток, которые быстро нагреваются при протекании по ним номинальных токов. Поэтому для сравнения КПД трансформаторов в одинаковых условиях принято потери приводить к одинаковой () температуре. Для этого значение умножают на температурный коэффициент сопротивления :

, (1.3.8)

где t – температура обмоток в опыте короткого замыкания.

Если проводить опыт короткого замыкания за несколько секунд, то можно принять за температуру обмоток температуру окружающей среды, так как за столь короткое время обмотки не успеют заметно нагреться.

Тогда для расчета КПД в формуле (1.3.7) заменяется на .

Таким образом КПД трансформатора при любых нагрузках и коэффициентах мощности может быть определен по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.