Приведение потерь и тока х. х. к номинальному напряжению.

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 = Р_ИЗМ. - Р_ПР. - Р_КАБ.

P₀ – действительные потери х. х. (Вт)

P_ИЗМ. - измеренные потери х. х. (Вт)

Р_ПР. – потери в приборах (Вт)

Р_КАБ - потери в подводящем кабеле (Вт)

Pпр. = U² / r. (Вт)

U – напряжение при котором производилось измерение (В)

r – сопротивление вольтметра (Ом)

P_КАБ. = I² * r

I – ток при испытании (А)

r – сопротивление кабеля от прибора до испытуемого трансформатора.

Р_КАБ 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 90^о С (85-88^о), 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 ± 30^о ), а при φ= 90° имеем cos 60^о = 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%) U_Н можно пересчитать к номинальным условиям по следующей формуле:

 

P₀ = P_ИЗМ.*(U_Н / 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 U_Н ;

P_ИЗМ. - 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 = U_Н*(f¹ / 50)

 

f¹ - частота подводимого напряжения, Гц

U_Н - номинальное напряжение в В

U¹ – подводимое при испытании напряжение

Потери P₀ при номинальной частоте 50 Гц определяются по формуле

P_О = P¹_О*(---- - 0,2)

f¹

где P¹_О - потери, измеренные при частоте f¹.

Ток холостого хода I¹_О, измеренный при этом опыте, принимается равным току холостого хода при номинальной частоте I_О.

Из рассмотренного видно:

 

f¹ < 50 Гц; U¹ < U_Н ; и P¹_О < P_О

 

f¹ > 50 Гц; U¹ > U_Н ; и P¹_О > P_О

 

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.