Пример выполнния лабораторной работы. Пример приведен для случая, когда изменяется нагрузка на фазе А

Пример приведен для случая, когда изменяется нагрузка на фазе А. В режиме нагрузки б) нагрузка на фазе А меньше в два раза по сравнению с другими фазами, а в режиме в) нагрузка на фазе А отсутствует. Результаты измерений и расчетов приведены в таблице 1.5.1.

Таблица 1.5.1

режимы нагрузки	режимы нагрузки
а)	б)	в)	а)	б)	в)
, В	128,6	153,9	191,6		131,3	132,7
, В	128,5	118,6	112,1	129,8	129,8	129,8
, В	128,6		111,1	129,9	129,9	129,9
, А	21,52	12,88		21,73	10,98
, А	21,53	19,86	18,76	21,75	21,75	21,75
, А	21,5	19,89	18,58	21,74	21,74	21,74
, А		0,95	2,37		10,75	21,73
, Вт	3,37	2,28		3,2	1,35
, Вт	3,36	2,8	2,2	2,7	2,01	2,13
, Вт	2,48	2,12	1,95	3,2	2,68	2,8
	89,93	89,93	-	89,94	89,95	-
	89,93	89,93	89,94	89,95	89,96	89,96
	89,95	89,95	89,94	89,94	89,95	89,94

Рис.1.5.8. Векторные диаграммы фазных токов и напряжений вторичной обмотки при соединении обмоток по схеме и при нагрузках в режимах а), б), в). Масштаб: 1В = 1 единица длины, 1А = 10 единиц длины.

Векторные диаграммы напряжений и токов строятся в заданном масштабе. Сначала строится диаграмма напряжений. Из произвольной точки О строится вектор напряжения фазы А (на рис.1.5.8 это вектор ) , затем из точки О под углом от вектора ходу часовой стрелки строится вектор . Вектор строится под углом против часовой стрелки. Далее из точки О строят векторы токов , , . Если нагрузка активная, то вектор тока совпадет по направлению с соответствующим вектором напряжения. Если нагрузка имеет, например, активно-индуктивный характер, то вектор тока будет отставать на угол относительно своего вектора напряжения. Так для фазы А угол равен:

(1.5.8)

Для вторичной стороны диаграмма строится аналогично.

Под векторными диаграммами приведено векторное сложение векторов токов. При несимметричной нагрузке их сумма равна вектору тока в нейтральном проводе .

Если нагрузка несимметричная, то происходит смещение нейтральной точки. В этом случае сначала стоят диаграмму напряжений в симметричном режиме, а потом из концов векторов фазных напряжений проводят дуги, радиусы которых равны напряжениям в несимметричном режиме. Точка пересечения трех дуг определяет новое положение нейтральной точки. Отрезок, соединяющий эту точку с ее положением в симметричном режиме, в масштабе построения, определяет смещение нейтрали .

Контрольные вопросы

1. При каких схемах соединения обмоток трансформатора могут возникать токи нулевой последовательности?

2. Какое влияние оказывают токи нулевой последовательности на фазные напряжения при несимметричной нагрузке трансформатора со схемой соединения обмоток и?

3. Каким значением ограничивают ток в нулевом проводе вторичной обмотки и почему?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Т6

Исследование автотрансформатора

Цель работы: экспериментально ознакомиться с работой автотрансформатора и определить коэффициент типовой мощности.

Теоретическая часть

Автотрансформатором называют трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения ( ) является частью обмотки высшего напряжения ( ). Электрическая схема однофазного автотрансформатора приведена на рис.1.6.1, где выводы обмотки высшего напряжения с числом витков обозначены А и Х, а выводы обмотки низшего напряжения с числом витков обозначены и х. Обмотку низшего напряжения называют общей обмоткой автотрансформатора, так как по ней протекают токи сети низшего напряжения ( ) и сети высшего напряжения ( ). Остальную часть обмотки высшего напряжения с числом витков называют последовательной обмоткой.

Рис.1.6.1. Принципиальная схема однофазного автотрансформатора.

Если подключить источник электроэнергии к выводам А и Х, получим понижающий автотрансформатор, а если к выводам и х – повышающий. Коэффициент трансформации определяется как и для обычного трансформатора:

(1.6.1)

Мощность, передаваемую через автотрансформатор, называют проходной. Она определяется так же, как и мощность обычного трансформатора. Для однофазного автотрансформатора проходная мощность, без учета потерь, составит:

. (1.6.2)

Вследствие особенностей устройства обмоток автотрансформатора проходная мощность слагается из двух частей:

, (1.6.3)

где – мощность передаваемая электромагнитным путем;

– мощность передаваемая электрическим путем.

Мощность, передаваемая электрическим путем, не трансформируется, а передается под напряжением низшей стороны. Ее величина определяется:

. (1.6.4)

Оставшаяся часть проходной мощности передается путем трансформации, а ее величина составляет:

. (1.6.5)

Эта мощность передается из последовательной обмотки в общую или наоборот, в зависимости от направления передачи мощности. Действительно, из рис.1 видно, что мощность последовательной обмотки равна:

, (1.6.6)

то есть равна трансформаторной мощности.

А мощность общей обмотки равна:

. (1.6.7)

Приняв согласно (2), что , и подставив в (7) получим:

. (1.6.8)

Таким образом, мощности общей и последовательной обмоток одинаковы и равны трансформаторной. Именно величина трансформаторной мощности определяет размеры магнитопровода и автотрансформатора в целом. Поэтому трансформаторную мощность называют типовой или расчетной. Так как она меньше проходной мощности на величину , то и размеры автотрансформатора меньше размеров трансформатора такой же передаваемой мощности. Отношение трансформаторной мощности к проходной называют коэффициентом типовой мощности или коэффициентом выгодности:

. (1.6.9)