Лабораторная работа № 2
Тема: «Определение состояния трансформатора по результатам: «Опыта холостого хода».
Теория вопроса: Холостым ходом трансформатора называется режим работы, при котором к одной из его обмоток приложено номинальное напряжение номинальной частоты синусоидальной формы, а остальные обмотки разомкнуты. Активная мощность, подводимая к трансформатору при проведении опыта х. х., расходуется главным образом на потери вызванные перемагничиванием электротехнической стали (потери от гистерезиса) и на потери от вихревых токов. Чем мощнее трансформатор, тем ток холостого хода I0 в процентном отношении меньше. Измерение потерь холостого хода трёхфазного трансформатора можно производить на пониженном напряжении при однофазном возбуждении (в случае трансформаторов обычного трёхстержневого исполнения). В этом случае величину подводимого линейного напряжения берут в пределах 5-10% от номинального напряжения возбуждаемой обмотки. При опыте холостого хода трёхфазного трансформатора подводимое напряжение определяют как среднее арифметическое трёх измеренных линейных напряжений. После выполнения трёх измерений производится пересчёт потерь х.х. с приведением их к номинальным параметрам. За подводимое напряжение принимается линейное напряжение.
Производство опыта холостого хода.
1. Опыт измерения потерь х. х. трансформатора обычно производят со стороны обмотки НН, т.к. измерение напряжения, тока и мощности легче производить при более низком напряжении.
2. Перед проведением измерения потерь х. х. осматривается трансформатор и проверяется наличие защитных заземлений, правильность сборки измерительной схемы.
3. При определении потерь х. х. следует вносить поправки на потери в приборах и подводящем кабеле.
Р0 = РИЗМ. - РПР. - РКАБ.
P0 – действительные потери х. х. (Вт)
PИЗМ. - измеренные потери х. х. (Вт)
РПР. – потери в приборах (Вт)
РКАБ - потери в подводящем кабеле (Вт)
Pпр. = U2 / r. (Вт)
U – напряжение при котором производилось измерение (В)
r – сопротивление вольтметра (Ом)
PКАБ. = I2 * r
I – ток при испытании (А)
r – сопротивление кабеля от прибора до испытуемого трансформатора.
РКАБ могут не учитываться при проведении опыта х.х. от специального стенда или кабеля, имеющего малое сопротивление.
В стержневых магнитопроводах вследствие не симметрии магнитной системы потоки в крайних и среднем стержнях различны. Количественные соотношения токов зависят от отношения величин магнитных сопротивлений крайних и средней фаз трансформатора.
При опыте холостого хода, так же как при опыте К.З., угол сдвига между током и напряжением у мощных трансформаторов приближается к 90о С (85-88о), а следовательно cos φ очень мал (cos φ ≤ 0,1). При измерении потерь холостого хода мощных трансформаторов и автотрансформаторов следует применять малокосинусные ваттметры и измерительные трансформаторы класса точности 0,2. В этих случаях следует учитывать угловые погрешности измерительных трансформаторов. Если нет малокосинусных ваттметров, то измерять следует обычными ваттметрами для cos φ = 1 по схеме двух ваттметров т.к. в этом случае показания приборов будут пропорциональны cos (φ ± 30о ), а при φ= 90° имеем cos 60о = 0,5 и cos 120 о = -0,5. При полной нагрузке ваттметра по току и напряжению отклонение стрелки прибора будет в середине шкалы. Обычно малокосинусные ваттметры допускают длительные кратные перегрузки по току (4 -6 раз) и напряжению (1.5 – 2 раза).
Приведение потерь и тока х. х. к номинальному напряжению.
Исследованиями, проведёнными Московским трансформаторным заводом, на различных типах трансформаторов, было установлено, что потери х.х. трансформаторов, измеренные при номинальной частоте и весьма малом напряжении (5% - 10%) UН можно пересчитать к номинальным условиям по следующей формуле:
P0 = PИЗМ.*(UН / U)n
n – величина показателя степени зависит от способа изготовления стали.
горячекатаная электотехническая сталь n = 1,8;
холоднокатаная электотехническая сталь n = 1,9;
P0 – потери х. х. при UН ;
PИЗМ. - измеренные потери х. х. при испытательном напряжении;
U - испытательное напряжение.
Приведение потерь и тока х. х. к номинальной частоте.
Разрешается проводить опыт х. х. при частоте отличающейся от номинальной на ± 5%. Для 50 Гц это составляет 47,5 Гц - 52,5Гц. Подводимое при испытании напряжение U1 определяют по формуле:
U1 = UН*(f1 / 50)
f1 - частота подводимого напряжения, Гц
UН - номинальное напряжение в В
U1 – подводимое при испытании напряжение
Потери P0 при номинальной частоте 50 Гц определяются по формуле
PО = P1О*(---- - 0,2)
f1
где P1О - потери, измеренные при частоте f1.
Ток холостого хода I1О, измеренный при этом опыте, принимается равным току холостого хода при номинальной частоте IО.
Из рассмотренного видно:
f1 < 50 Гц; U1 < UН ; и P1О < PО
f1 > 50 Гц; U1 > UН ; и P1О > PО
Ток холостого хода подсчитывается в процентах от номинального тока. Для трансформаторов с несимметричной магнитной системой (трёхфазные трёхстержневые) ток х. х. определяется, как среднее арифметическое из суммы токов холостого тока всех трёх фаз, т.к. у этих трансформаторов намагничивающий ток средней фазы меньше токов крайних фаз.
Опыт х. х. производится после испытания электрической прочности изоляции независимо от того, был ли он до этого произведён. Это делается с той целью, чтобы обнаружить возможные дефекты после испытания электрической прочности изоляции.
