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

КафедраЭлектромеханических 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:

Обработка результатов испытания - №1 - открытая онлайн библиотека

где Обработка результатов испытания - №2 - открытая онлайн библиотека - частота питающего напряжения, Гц ;

Обработка результатов испытания - №3 - открытая онлайн библиотека - число витков i-й обмотки ;

Фт - амплитудное значение магнитного потока в магнитопроводе, Вб ;

Обработка результатов испытания - №4 - открытая онлайн библиотека - амплитудное значение индукции в магнитопроводе, Тл;

Обработка результатов испытания - №5 - открытая онлайн библиотека -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 Обработка результатов испытания - №6 - открытая онлайн библиотека во вторичную сеть с параметрами Обработка результатов испытания - №7 - открытая онлайн библиотека посредством электромагнитной индукции. При этом параметры вторичной цепи изменятся в примерном соотношении:

Обработка результатов испытания - №8 - открытая онлайн библиотека

где коэффициент трансформации определяется выражением

Обработка результатов испытания - №9 - открытая онлайн библиотека

В режиме холостого хода вторичные обмотки трансформатора разомкнуты ( Обработка результатов испытания - №10 - открытая онлайн библиотека ), 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 Обработка результатов испытания - №11 - открытая онлайн библиотека можно подставить Обработка результатов испытания - №12 - открытая онлайн библиотека 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 Обработка результатов испытания - №13 - открытая онлайн библиотека ).

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 Обработка результатов испытания - №14 - открытая онлайн библиотека ;

- Количество фаз Обработка результатов испытания - №15 - открытая онлайн библиотека

- Схема и группа Y/Y-0 ;

- Номинальная мощность Обработка результатов испытания - №16 - открытая онлайн библиотека ;

- Линейные напряжения: Обработка результатов испытания - №17 - открытая онлайн библиотека ;

- Линейные токи: Обработка результатов испытания - №18 - открытая онлайн библиотека ;

- Число витков обмотки Обработка результатов испытания - №19 - открытая онлайн библиотека ;

- Сечение стержня Обработка результатов испытания - №20 - открытая онлайн библиотека ;

Опыт холостого хода

Обработка результатов испытания - №21 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 1 – схема для проведения опыта холостого хода

Используемые формулы:

Обработка результатов испытания - №22 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №23 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №24 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №25 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №26 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №27 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №28 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №29 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №30 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №31 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №32 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №33 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №34 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №35 - открытая онлайн библиотека приведены в прил.1.

Результаты измерений занесены в табл. 1.

Таблица 1.

№ пп Напряжение, В Ток, мА Мощность, Вт Cos Обработка результатов испытания - №36 - открытая онлайн библиотека , o.e.
Обработка результатов испытания - №37 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №38 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №39 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №40 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №41 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №42 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №43 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №44 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №45 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №46 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №47 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №48 - открытая онлайн библиотека
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 Обработка результатов испытания - №49 - открытая онлайн библиотека фазные значения Обработка результатов испытания - №50 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №51 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №52 - открытая онлайн библиотека

Следовательно коэффициент трансформации:

Обработка результатов испытания - №53 - открытая онлайн библиотека


Обработка результатов испытания

1) При номинальном значении напряжения Обработка результатов испытания - №54 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №55 - открытая онлайн библиотека и Обработка результатов испытания - №56 - открытая онлайн библиотека тогда активная и реактивная составляющая тока холостого хода:

Обработка результатов испытания - №57 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №58 - открытая онлайн библиотека

Относительное значение тока холостого хода:

Обработка результатов испытания - №59 - открытая онлайн библиотека

2) Индукция в стержне магнитопровода:

Обработка результатов испытания - №60 - открытая онлайн библиотека

3) Расчитаем параметры намагничивающего контура схемы замещения трансформатора: Обработка результатов испытания - №61 - открытая онлайн библиотека и сведем значения в табл.2.

Таблица 2.

Обработка результатов испытания - №62 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №63 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №64 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №40 - открытая онлайн библиотека
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

Обработка результатов испытания - №66 - открытая онлайн библиотека приведены в прил.3.

Опыт короткого замыкания

Обработка результатов испытания - №67 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 2 – схема для проведения опыта короткого замыкания

Используемые формулы:

Обработка результатов испытания - №68 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №69 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №70 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №71 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №72 - открытая онлайн библиотека

Обработка результатов испытания - №73 - открытая онлайн библиотека

Результаты измерений занесены в табл. 2.

Таблица 2.

№ пп Напряжение, В Ток, мА Мощность, Вт Cos Обработка результатов испытания - №74 - открытая онлайн библиотека , o.e.
Обработка результатов испытания - №37 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №38 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №39 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №78 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №41 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №42 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №43 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №82 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №45 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №46 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №47 - открытая онлайн библиотека Обработка результатов испытания - №86 - открытая онлайн библиотека
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