Лабораторная работа №2. Наладка схем соединения обмоток трансформатора

 

Цель работы: изучение методов определения выводов и группы соединения обмоток трансформатора, а также наладка заданной группы соединения обмоток трансформатора.

 

Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд выполнен в виде монтажного стола (см. рисунок 2.1). На столе расположены измерительные приборы, кнопки управления, автомат питания и клеммные зажимы. Часть клеммных зажимов предназначена для присоединения измерительных приборов к собираемым схемам. Выводы обмоток исследуемого трансформатора подсоединены к другой части клеммных зажимов. После монтажа какой-либо схемы клеммные зажимы должны закрываться предохранительной крышкой, при открытой крышке работа стенда блокируется.

Силовая часть схемы показана на рисунке 2.2. Питание подается автоматом QF. Подключение потенциал-регулятора производится пускателем К1 при нажатии кнопки SB1, кнопка SB2 отключает пускатель К1 и потенциал-регулятор. Подача напряжения с потенциал-регулятора на клеммы стола L1^/, L2^/, L3^/производится пускателем К2 при нажатии кнопки SB3, при этом кнопка должна удерживаться. Выходное напряжение потенциал-регулятора устанавливается кнопками SB4 (больше) и SB5 (меньше), при этом значение междуфазного напряжения контролируется по вольтметру V1.

 

Рисунок 2.1 – Лабораторный стенд

 

Рисунок 2.2 – Схема соединения

Порядок выполнения работы

 

- Ознакомиться с конструкцией трехфазного трехстержневого и группового трансформатора и его техническими данными.

- Определить зажимы, принадлежащие каждой фазе обмоток низшей и высшей стороны трансформатора.

- Произвести маркировку обмоток трансформатора.

- Определить группу трансформатора.

- Собрать трансформатор в заданную группу.

 

1. Определение выводов, принадлежащих каждой фазе обмоток ВН и НН.

Для определения выводов, принадлежащих к каждой фазе обмоток ВН и НН, использовался омметр. Подключали любой вывод обмоткитрансформатора к омметру. Свободным щупом от омметра, попеременно касаясь 5 выводов обмоток фаз, определили вывода одной фазы.

Были установлены, следующие пары выводов: 1-4, 2-5, 3-12, 6-9, 7-10, 8-11.

2. Определение обмоток ВН и НН.

Замерялось сопротивление всех шести обмоток. Получившиеся значения разбивались на две группы по три одинаковых сопротивления. Бóльшие сопротивления соответствуют обмоткам ВН, мéньшие - обмоткам НН.

Было установлено:

1-4, 2-5, 6-9 сопротивление = 200мОм, соответствует обмоткам ВН;

3-12, 7-10, 8-11 сопротивление = 20мОм, соответствует обмоткам НН.

 

3. Определение обмоток ВН и НН, расположенных на одном стержне магнитопровода.

Любую из обмоток ВН запитать пониженным напряжением (U<100 В). Замерить напряжения на выводах обмоток НН. В соответствии с распределением магнитного потока, на обмотке НН, расположенной на том же стержне, где и запитанная обмотка ВН, будет наводиться наибольшее ЭДС. Аналогично определяются остальные пары обмоток.

Были установлены следующие пары обмоток: 1-4 и 7-10, 2-5 и 8-11, 6-9 и 3-12.

 

4. Маркировка обмоток ВН и НН трансформатора.

Маркировку обмоток проводят, начиная с низшего напряжения. Собирают схему, для чего замыкают между собой три любых зажима обмотки НН трансформатора. На одну из фаз обмотки подают пониженное напряжение (U£100 В). По относительному значению напряжения на зажимах “aв” и “вc” маркируют зажимы трансформатора. При проведении опыта возможны следующие случаи:

- напряжение подано на обмотку фазы, находящуюся на среднем стержне трансформатора;

- напряжение подано на обмотку фазы, находящуюся на крайнем стержне трансформатора.

В первом случае ввиду симметричной магнитной системы относительно среднего стержня поток Ф стержня распределяется равномерно по крайним стержням и составляют ½Ф. Эти магнитные потоки индуктируют в обмотках фаз крайних стержней ЭДС, равные величинам Eax = Ecz = ½Eby = ½U.

При правильной маркировке трансформатора показания вольтметра, включенного на зажимы (а-в), (в-с), (а-с), будут соответственно равны.

Это объясняется тем, что при обходе по контурам ав и вс ЭДС обмоток фаз направлены согласно с приложенным напряжением и суммируются, а при обходе обмоток по контуру ''ас'' направлены встречно и вычитаются. При неправильной маркировке показания вольтметра, включенного на зажиме ''ав'', будут определяться разностью подводимого напряжения и ЭДС неправильно включенной фазы, т. е. меньше приложенного напряжения Uby. Это объясняется тем, что при неправильной маркировке одной из обмоток знак индуктируемой ЭДС, изменяется на противоположный при неизменном направлении магнитного потока в стержне. Для правильной маркировки следует поменять местами начало (зажим ''a'') с концом ''х'' фазы ''а''.

Если напряжение подано на обмотку фазы, находящуюся на крайнем стержне (случай 2) ввиду несимметричности магнитной системы относительно стержня, потоки в стержнях будут распределяться неравномерно и будут зависеть, главным образом, от длины магнитных силовых линий соответствующих стержней и приблизительно равны отношению Ф1:Ф2:Ф3=1:2/3:1/3. Такое распределение потоков зависит в основном от геометрических размеров ширины и длины окна магнитопровода трансформатора и для различных исполнений трансформатора могут быть различными. Пропорционально этим потокам в обмотках фаз трансформатора будут индуктироваться ЭДС. В связи с изложенным маркировку зажимов рекомендуется проводить при подаче напряжения на фазу обмотки, расположенной на среднем стержне. Маркировка зажимов обмотки ВН производится аналогично маркировке обмоток НН.

Было установлено:

1-A, 2-B, 3-c, 4-X, 5-Y, 6-C, 7-a, 8-b, 9-Z, 10-x, 11-y, 12-z.

5. Определение группы трансформатора

Пусть требуется определить группу трансформатора по схеме y/D. Проверить равенство всех первичных и вторичных линейных напряжений соединяют зажимы “А” и ”а” перемычкой, тогда точки “а” и ”А” будут однопотенциальными. Затем замеряют напряжения между зажимами: AB, BC, CA, bC, cB, cC. По полученным данным в произвольном масштабе строят равносторонний треугольник АВС первичных линейных напряжений. Так как точки “А” и ”а” однопотенциальны, то вершина треугольника вторичных линейных напряжений “в” находят в точке пересечения трех отрезков: отрезка “вА”, проведенного из вершины “А” треугольника АВС, отрезка “вВ”- из вершины “В” и отрезка “вС” – из вершины “С”. Вершина “с” треугольника вторичных линейных напряжений находится в точках пересечения трех отрезков “сА”, ”сВ”, ”cC”.

Порядок чередования фаз первичных и вторичных линейных напряжений при обходе по часовой стрелке должен быть одним и тем же. По углу сдвига вторичной линейной ЭДС относительно первичной (например, UAB относительно Uaв) определяют группу соединений y/D при принятой маркировке обмоток.

Было установлено, что трансформатор подключен по 11 группе.

6. Соединение трансформатора в заданную группу

Соединение обмоток в заданную группу можно выполнить на основании потенциальной диаграммы. Требуется соединить обмотки трехфазного трансформатора по схеме y/D-3 (третья группа).

Для этой группы сдвиг между линейными ЭДС обмотки ВН и обмотки НН равны 3·30=90 градусов.

 

 

Рисунок 2.3 – Векторная диаграмма и схема соединения трансформатора для третьей группы

 

Из рисунка видно, что сдвиг между векторами АВ и ав, ВС и вс, СА и са равен 90 градусов.

На рисунке 2.3, б изображены зажимы фаз первичной и вторичной обмоток трансформатора. Зажимы обмотки ВН обозначены произвольно, АХ, ВУ, СZ. Предполагая, что фазы обмоток ВН и НН намотаны в одном направлении, отмечают стрелками мгновенное направление ЭДС в фазах обмотки ВН, например, от концов к началам, и в том же направлении ЭДС в фазах обмотки НН. Остается разметить зажимы обмотки НН. Из потенциальной диаграммы видно, что вектор линейной ЭДС обмотки НН – “вс” направлен так же, как вектор АХ фазной ЭДС обмотки ВН. Следовательно, Зажимы “вс” должны располагаться на крайней левой фазе, причем стрелка должна указывать направление от “в” к ”с”.

Аналогично на средней фазе должны быть обозначены зажимы “са” и на крайней правой – “ав”. Соединением одноименных зажимов образована заданная группа – 3.

Содержание отчета

1. Цели лабораторной работы

2. Теоретические сведения

3. Описание лабораторного стенда

4. Порядок выполнения работы

5. Экспериментальные данные

6. Выводы о проделанной работе

7. Список литературы

Контрольные вопросы

 

1. Какие существуют методы определения выводов обмоток трансформатора?

2. Методы определения группы соединения обмоток трансформатора.

3. Как проводится наладка заданной группы соединения обмоток трансформатора?

4. Сравнить конструкции трехфазного трехстержневого и группового трансформатора.

5. От чего зависят показание вольтметра, включенного на зажимы трансформатора?

6. Технические данные трансформаторов различной конструкции.

7. Как проводится маркировка обмоток?

8. Как определить группу трансформаторов?