Обработка результатов испытания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного

Образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет «МЭИ»

В г. Смоленске

Кафедра Электромеханических систем

Направление 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника

профиль «Промышленная теплоэнергетика»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

по курсу «Электрические машины и аппараты»

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РЕЖИМАХ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

 

Преподаватель: Самоченков А.Ю.

Группа: ЭО-13

Студент: Удилов К.А.

К защите:

 

 

Cмоленск, 2016

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РЕЖИМАХ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Цель работы: определение параметров холостого хода и короткого замыкания трансформатора, в частности, электрических и магнитных потерь, напряжения короткого замыкания, коэффициента полезного действия, параметров схемы замещения.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Трансформатор представляет собой электромагнитное устройство, состоящее из замкнутого магнитопровода, выполненного из листов электротехнической стали, и двух или нескольких обмоток из изолированного провода, размещенных на стержнях магнитопровода.

При подключении первичной обмотки к сети переменного тока по ней потечет ток, который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток. Этот поток, пронизывая обмотки трансформатора, наводит в них электродвижущие силы. Действующее фазное значение этик сил определяется по формуле:

где — частота питающего напряжения, Гц;

— число витков i-й обмотки;

Ф_т — амплитудное значение магнитного потока в магнитопроводе, Вб;

— амплитудное значение индукции в магнитопроводе, Тл;

— сечение стержня магнитопровода, м².

При подключении ко вторичным обмоткам трансформатора нагрузки по ним потечет ток, и осуществится передача электрической энергии из первичной сети с параметрами во вторичную сеть с параметрами посредством электромагнитной индукции. При этом параметры вторичной цепи изменятся в примерном соотношении:

где коэффициент трансформации определяется выражением

В режиме холостого хода вторичные обмотки трансформатора разомкнуты (), но при первичной обмотке течет небольшой ток, необходимый для создания МДС, обуславливающей необходимую величину магнитного потока. При этом, приложенное к первичной обмотке трансформатора напряжение практически уравновешено наводимой в обмотке ЭДС (противо-ЭДС). Поэтому при холостом ходе поток в магнитопроводе, в соответствии с выражением (1), в которое вместо можно подставить равен его номинальному значению. А это означает, что потери в стали магнитолровода от гистерезиса и вихревых токов при холостом ходе практически равны потребляемой трансформатором из первичной сети мощности (электрическими потерями в первичной обмотке можно пренебречь ввиду малости тока ).

В режиме короткого замыкания к трансформатору подводится небольшое напряжение (составляющее единицы процентов от номинального). Поэтому магнитный поток в трансформаторе в десятки раз меньше номинального значения. А поскольку потери в стали пропорциональны квадрату индукции (а индукция пропорциональна напряжению питания), их значение в опыте короткого замыкания пренебрежимо мало. Следовательно, трансформатор потребляет из сети мощность, практически равную электрическим потерям в обмотках, которые пропорциональны квадрату тока. Ток в опыте короткого замыкания доводится до номинального значения, поэтому электрические потери становятся равными электрическим потерям при номинальной нагрузке.

В итоге, проведя два опыта - холостого хода и короткого замыкания, можно получить данные, согласующиеся с данными при работе трансформатора на номинальную нагрузку.

 

ХОД РАБОТЫ

2.1. Паспортные данные:

- Тип трансформатора ТС I, 2/2, 22;

- Рабочая частота ;

- Количество фаз

- Схема и группа Y/Y-0;

- Номинальная мощность ;

- Линейные напряжения: ;

- Линейные токи: ;

- Число витков обмотки ;

- Сечение стержня ;

Опыт холостого хода

Рисунок 1 – схема для проведения опыта холостого хода

 

 

Используемые формулы:

 

приведены в прил.1.

 

Результаты измерений занесены в табл. 1.

Таблица 1.

№ пп	Напряжение, В	Ток, мА	Мощность, Вт	Cos , o.e.
		123,8	123,4	125,6	497,1	423,8	454,1	458,3	6,4	7,11	24,8	12,77	0,07
		112,5	112,4	113,3	324,7	201,2	305,5	277,13	6,2	6,38	18,6	10,39	0,11
		96,9	96,9	97,93	205,4	119,4	196,7	173,8	5,66	4,97	12,63	7,75	0,15
		82,25	82,1	83,12	145,2	82,7	140,0	122,63	4,68	3,73	8,61	5,67	0,18
		67,4	67,45	68,28	105,6	60,3	67,45	89,47	3,53	2,63	5,63	3,93	0,21
		57,35	57,3	58,22	86,4	49,2	83,6	73,07	2,76	1,96	4,05	2,92	0,23

 

При фазные значения

Следовательно коэффициент трансформации:

 

Обработка результатов испытания

 

1) При номинальном значении напряжения

и тогда активная и реактивная составляющая тока холостого хода:

Относительное значение тока холостого хода:

2) Индукция в стержне магнитопровода:

3) Расчитаем параметры намагничивающего контура схемы замещения трансформатора: и сведем значения в табл.2.

Таблица 2.

№
	274,1	20,3	273,3	125,6
	408,8	45,1	406,3	113,3
	563,5	85,5	556,9	97,93
	677,8	125,7	666,1	83,12
	763,2	163,7	745,4	68,28
	796,8	182,3	775,6	58,22

 

приведены в прил.3.

Опыт короткого замыкания

Рисунок 2 – схема для проведения опыта короткого замыкания

 

Используемые формулы:

 

Результаты измерений занесены в табл. 2.

Таблица 2.

№ пп	Напряжение, В	Ток, мА	Мощность, Вт	Cos , o.e.
	1,47	1,48	1,51	1,49	1,0	1,06	0,64	0,9	1,49	1,51	0,95	1,32	0,32
	2,12	2,09	2,19	2,11	1,5	1,49	1,15	1,38	3,05	3,0	2,42	2,82	0,32
	2,8	2,82	2,85	2,82	2,0	2,02	1,62	1,88	5,48	5,5	4,5	5,16	0,32
	3,6	3,5	3,52	3,54	2,5	2,5	2,1	2,37	8,8	8,4	7,23	8,17	0,32
	4,2	4,13	4,12	4,15	3,0	2,96	2,54	2,83	12,33	11,68	10,15	11,39	0,32
	4,5	4,5	4,55	4,52	3,2	3,25	2,85	3,1	14,05	14,08	12,6	13,58	0,32