Параллельная работа трехфазных трансформаторов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование параллельной работы трехфазных трансформаторов, нагруженных активно-индуктивной нагрузкой

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1. Знакомство с виртуальным оборудованием, используемым для моделирования трансформатора: Lab.Tr3f2

1.1. Источник переменного напряжения “Inductive source with neutral” из библиотеки Power System Blockset / Electrical Sources;

1.2. Измерители напряжения V1, V2 и измерители тока I1, I2 в первичной и вторичной цепях трансформатора “Measur.1” и “Measur.2” Power System Blockset /Measurement;

1.3. Трехфазная нагрузка, задаваемая величинами активной и реактивной мощности (3-Phase RLC Parallel Load);

1.4. Исследуемые трансформаторы [Three-phase Transformer (Two Windings)].

1.5. Измерители активной и реактивной мощности в первичной и вторичной цепях трансформатора (P1, Q1; P2Q2 Active & Reactive Power) из библиотеки Power System Blockset / Electrical Sources / Extras/ Measurement

1.6. Блок пользователя (Powergui), который измеряет значения V1,V2,I1,I2.

1.7. Блоки Display для количественного представления измеренных мощностей во вторичной цепи являются блоками главной библиотеки Simulink/Sinks.

2. Определение паспортных данных трансформаторов (потери холостого хода ∆Р₀, короткого замыкания ∆Р_к, тока холостого хода I₀ и напряжения коротко-го замыкания U_к) по режимам холостого хода и короткого замыкания).

Вариант № __

1.1 Паспортные данные обоих трансформаторов.

напряжение первичной обмотки (высокое);

мощность потерь короткого замыкания (КЗ);

мощность потерь холостого хода (ХХ);

ток ХХ;

Первый трансформатор:

номинальная мощность трансформатора;

напряжение короткого замыкания (КЗ);

коэффициент трансформации;

Второй трансформатор:

номинальная мощность трансформатора;

напряжение короткого замыкания (КЗ);

коэффициент трансформации.

2. Расчет параметров схемы замещения трансформатора.

	ПЕРВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР	ВТОРОЙ ТРАНСФОРМАТОР
1.	Номинальное напряжение вторичной обмотки:
	Номинальное напряжение фазы:
		3629,06
3.	Наименьший ток первичной обмотки:
	0,84
3.	Наименьший ток вторичной обмотки:
4.	Мощность потерь КЗ:
		=
5.	Активное сопротивление КЗ:
6.	Напряжение КЗ:
7.	Полное сопротивление КЗ:
8.	Базовое сопротивление:
		=
9.	Активное сопротивление схемы замещения:
10.	Индуктивное сопротивление схемы замещения:
11.	Индуктивное сопротивление КЗ:
12.	Индуктивное сопротивление обмотки:
13.	Ток ХХ:
14.	Потери ХХ:
15.	Активное сопротивление ХХ:
16.	Полное сопротивление ХХ:
17.	Индуктивное сопротивление ХХ:
	=3,93 Ом	=
18.	Активное сопротивление ветви намагничивания:
19.	Индуктивное сопротивление ветви намагничивания:

3. Проведение опытов с активно-индуктивной нагрузкой трансформаторов

Проведение опытов с активно-индуктивной нагрузкой трансформаторов и снятие внешних характеристик при коэффициенте мощности равным 0.8 (cosφ =0.8):

3.1 Снятие индивидуальные измерения характеристик трансформаторов

Таблица 1 - Фактические данные первого трансформатора

№ опыта	Измерения	Вычисления
Ua	Ub	Uc	Ia	Ib	Ic	U2, В	∆U2, В	I2, А	β1
									0,00
0,5					5,97	5,97	5,97		133,38	5,97	0,41
					11,7	11,7	11,7		261,38	11,7	0,81
1,5									383,38		1,17

Таблица 2 - Фактические данные второго трансформатора

№ опыта	Измерения	Вычисления
Ua	Ub	Uc	Ia	Ib	Ic	U2, В	∆U2, В	I2, А	β2
									0,71
0,5					9,2	9,2	9,2		144,71	9,2	0,4
									280,71		0,78
1,5					26,43	26,43	26,4		411,71	26,43	1,15

Примеры вычислений приведены для таблицы 1 (при k = 0,5):

Для таблицы 2 аналогичные расчеты.

Рисунок 1. График внешних характеристик обоих трансформаторов (табл.1 и 2)

3.2 Опыт с подключением двух трансформаторов параллельно

3.2.1. с одинаковыми коэффициентами трансформации и разными напряжениями короткого замыкания;

Таблица 3 - Данные опыта параллельно работающих трансформаторов с одинаковыми коэффициентами трансформации и разными напряжениями короткого замыкания

К	Измерения
U21, В	I21, А	I22, А	P∑1, Вт	P∑2, Вт	Q∑1, ВА	Q∑2, ВА
0,5		8,18	9,5		7,56E+04	8,34E+05	1,12E+05
		14,16	16,94		1,70E+05	1,38E+05	2,35E+05
Копт. = 1,05		14,73	17,87		1,08E+06	1,44E+04	2,47E+05
1,5		19,89	24,41		2,57E+05	1,89E+05	3,47E+05

К	Вычисления
P∑НАГР, Вт	Q∑НАГР, Вт	IУР, А	∑ Iнагр, А	SНАГР, кВА	kнагр	ZНАГР	Z∑	β1	β2
0,5				17,68		0,46091			0,56	0,41
				31,1		0,79276			0,97	0,74
1,05	1E+06			32,6		0,82921			1,01	0,78
1,5				44,3		1,10472			1,37	1,06

Примеры расчетов для таблицы 2.1. (при к опт= 1,05)

 

 

Рисунок 2. Графики снятия внешних характеристик (табл. 3)

3.2.2. с разными коэффициентами трансформации и напряжениями короткого замыкания;

Таблица 4 - Данные опыта параллельно работающих трансформаторов с разными коэффициентами трансформации и одинаковыми напряжениями короткого замыкания

К	Измерения
U21, В	I21, А	I22, А	P∑1, Вт	P∑2, Вт	Q∑1, ВА	Q∑2, ВА
		-6,38	6,39	-9,66E+04	9,68E+04	-7,84E+04	7,84E+04
0,5		0,81	15,6	8,89E+03	2,03E+05	-1,26E+04	2,18E+05
		6,34	24,7	1,08E+05	3,02E+05	4,83E+04	3,48E+05
1,05		6,93	25,6	1,17E+05	3,11E+05	5,39E+04	3,60E+05
1,5		12,2	33,3	1,97E+05	3,91E+05	1,04E+05	4,65E+05

№	Вычисления
P∑НАГР, Вт	Q∑НАГР, Вт	IУР, А	∑ Iнагр, А	SНАГР, ВА	kнагр	ZНАГР	Z∑	β1	β2
				0,01		0,27			-0,44	0,28
0,5	211 689	205 455	-2	16,41		0,44			0,06	0,68
	409 560	395 970	-3	31,03		0,81			0,44	1,08
1,05	427 650	413 640	-3	32,48		0,85			0,48	1,11
1,5	587 970	568 560	-5	45,5		1,17			0,84	1,45

Примеры расчетов для таблицы 4. (при К_опт= 1,05)

Рисунок 3. Графики снятия внешних характеристик (табл. 4)

3.2.3. с разными коэффициентами трансформации и разными напряжениями короткого замыкания;

Таблица 5 - Данные опыта параллельно работающих трансформаторов с разными коэффициентами трансформации и разными напряжениями короткого замыкания

№	Измерения
U21, В	I21, А	I22, А	P∑1, Вт	P∑2, Вт	Q∑1, ВА	Q∑2, ВА
		9,45	-9,4	1,35E+05	-1,34E+05	1,11E+05	-1,11E+05
0,5		15,51	2,15	2,15E+05	-5,73E+04	1,92E+05	4,87E+04
0,95		20,76	7,7	2,99E+05	4,99E+04	2,11E+05	1,26E+05
		21,25	8,4	3,05E+05	5,71E+04	2,16E+05	1,37E+05
1,5		26,87	16,5	3,81E+05	1,43E+05	2,62E+05	2,46E+05

№	Вычисления
P∑НАГР, Вт	Q∑НАГР, Вт	IУР, А	∑ Iнагр, А	SНАГР, кВА	kнагр	ZНАГР	Z∑	β1	β2
	1,50E+02	0,00E+00	0,002			0,00			0,65	-0,41
0,5	1,58E+05	2,40E+05	0,589			0,45			1,07	0,09
0,95	3,49E+05	3,38E+05	0,967			0,71			1,43	0,34
	3,62E+05	3,52E+05	1,01			0,74			1,46	0,37
1,5	5,24E+05	5,08E+05	1,51			1,05			1,85	0,72

Примеры расчетов для таблицы 5. (при к= 1)

 

 

Рисунок 4. Графики снятия внешних характеристик (табл. 5)

3.2.4. два однотипных трансформатора с разными группами соединений

Таблица 6 - Данные опыта параллельно работающих однотипных трансформаторов с разными группами соединений (У/У-0 и У/Д-11)

Таблица 2.4
№	Измерения
U21, В	I21, А	I22, А
			-144
0,5			-144
			-143
1,5			-142

 

Рисунок 5. Графики снятия внешних характеристик

3.2.5. два трансформатора с выбранными оптимальными переключениями в анцапфах обоих трансформаторов

Таблица 7 - Данные опыта параллельно работающих трансформаторов в оптимальных режимах

№	Измерения
U21, В	I21, А	I22, А	P∑1, Вт	P∑2, Вт	Q∑1, ВА	Q∑2, ВА
		-1,09	1,09	-3,18E+03	3,20E+03	2,03E+04	-2,03E+04
0,5			12,9	1,80E+05	-8,29E+04	1,39E+05	-4,42E+04
		4,9	25,9	2,14E+05	1,69E+05	1,38E+05	2,34E+05
1,025		5,13	26,5	1,94E+04	3,83E+05	9,15E+04	2,97E+05
1,5		6,95	38,5	2,97E+05	2,58E+05	1,89E+05	3,47E+05

№	Вычисления
P∑НАГР, Вт	Q∑НАГР, Вт	IУР, А	∑ Iнагр, А	SНАГР, кВА	kнагр	ZНАГР	Z∑	β1	β2
			3E-07	0,002		0,00			-0,08	0,05
0,5	9,76E+04	9,46E+04	0,003	15,92		0,42			0,21	0,56
	3,83E+05	3,72E+05	0,005	30,81		0,81			0,34	1,13
1,025	4,03E+05	3,89E+05	0,005	31,66		0,83			0,35	1,16
1,5	5,55E+05	5,36E+05	0,008	45,43		1,15			0,48	1,68

Примеры расчетов для таблицы 7. (при к= 1,025)

 

Чтобы напряжение не отклонялось от номинального больше допустимых переделов изменим соотношение числа витков обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора. Для оптимально работы необходимо коэффициент трансформации второго трансформатора увеличить на 1,15 %.

 

 

ΣI2

k=0

k=0,5

k=1

k=1,025

k=1,5

Рисунок 6. Графики снятия внешних характеристик (табл. 7)

 

Вывод:

В лабораторной работе была исследована параллельная работа трехфазных трансформаторов, нагруженных активно-индуктивной нагрузкой; построены графики внешних характеристик; были рассчитаны коэффициенты нагрузки и уравнительные токи.