Разработка принципиальных электрических схем

Для каждого опыта необходимо составить принципиальную электрическую схему с учетом условий проведения опытов и заданной схемы соединения обмоток трансформатора. Подробное описание и назначение всех элементов оборудования универсального лабораторного стенда приведено в литературе [8]. Рекомендации по использованию оборудования стенда для данной лабораторной работы содержится в разделе 6.3.1.

При изображении схем необходимо применять стандартные условные графические изображения, а также буквенные обозначения элементов оборудования, принятые на универсальном лабораторном стенде. Комплект измерительных приборов (КИП) достаточно изобразить как на рис. 6.11.

Рис. 6.11. Изображение комплекта измерительных приборов на схемах

Включение источника U1 на стенде осуществляется магнитным пускателем с кнопками S1, S2. Для упрощения на схеме можно рядом с обозначением источника в скобках указать кнопки, с помощью которых он коммутируется.

Опыт холостого хода

Ток, потребляемый трансформатором в режиме холостого хода при номинальном напряжении, составляет (0,5…4)% от номинального для силовых трансформаторов (может быть несколько выше для трансформаторов небольшой мощности) и существенно уменьшается при снижении напряжения. Для облегчения измерений в опыте холостого хода следует подвести напряжение к обмотке НН, имеющей больший ток, и соединить ее в треугольник. Вторичную обмотку (в данном опыте обмотку ВН) соедините в звезду.

Для снятия характеристик холостого хода изменяйте подводимое напряжение от значения 1,1U_нфНН до минимального, при котором возможно измерение величин на равномерной шкале приборов. Измеряйте все линейные напряжения, токи и активную мощность каждой фазы первичной обмотки (в этом опыте обмотки НН) и линейные напряжения вторичной обмотки. Снимите 6-7 точек примерно через равные интервалы, которые следует устанавливать по амперметру, так как ток изменяется при холостом ходе быстрее напряжения.

Вычислите и запишите в таблицу отчета для каждого уровня подводимого напряжения:

− средние арифметические значения линейных напряжений каждой обмотки U_лВН и U_лНН, среднее арифметическое значение линейного тока I₀, суммарную активную мощность Р₀;

− коэффициент трансформации К = U_фВН/U_фНН,

− коэффициент мощности cosφ₀ = P₀ / √3U_лННI₀.

По данным таблицы рассчитайте среднее арифметическое значение коэффициента трансформации К_ср.

Постройте характеристики холостого хода, аналогичные рис. 6.4.

Р₀, I₀, cosφ₀ = f(U₁₀).

Здесь U₁₀ = U_лНН = U_фНН.

Определите по характеристикам значения Р_0н, I_0н, cosφ_0н, соответствующие номинальному напряжению U ₁₀ =U_нфНН (рис. 6.4).

Вычислите в процентах ток холостого хода:

где I_нлНН – номинальный линейный ток обмотки НН, вычисленный по формуле (6.12) для схемы соединения Y (по паспорту).

Рассчитайте параметры холостого хода Z₀, r₀, x₀, соответствующие номинальному напряжению по формулам (6.4).

Приведите рассчитанные параметры к обмотке ВН:

Рассчитайте параметры в относительных единицах , , приняв за базисное сопротивление

.

6.3.4. Опыт трёхфазного короткого замыкания

Обмотки трансформатора в опыте короткого замыкания соедините по схеме Y/Y, напряжение подведите к обмотке ВН, вторичную обмотку (НН) закоротите. Переключатель пределов по току КИПа установите в положение, соответствующее номинальному току I_нлВН, а по напряжению − на минимальное напряжение. Включите стенд и, медленно повышая напряжение, установите ток, равный 1,2I_нлВН. Далее изменяйте подводимое напряжение от установленного значения до минимального, при котором еще возможно измерение величин на равномерной шкале приборов. Снимите 6-7 точек приблизительно через равные интервалы.

Измеряйте все линейные напряжения, токи и мощность каждой фазы.

Вычислите и запишите в таблицу отчета для каждого уровня подводимого напряжения:

− средние арифметические значения линейного напряжения U_к, тока I_к, суммарную мощность фаз Р_к ;

− коэффициент мощности по формуле (6.5).

Постройте характеристики короткого замыкания Р_к, I_к, cosφ_к = f(U_к) (аналогично рис. 6.5).

По характеристикам определите значения напряжения короткого замыкания U_кн и потери короткого замыкания Р_кн, соответствующие номинальному току I_к = I_нлВН (рис. 6.5).

Рассчитайте по полученным данным:

− параметры короткого замыкания по формулам (6.7),

− сопротивления, напряжение и мощность короткого замыкания, приведенные к расчетной температуре 75 ⁰C, по формулам (6.8);

- сопротивления короткого замыкания в относительных единицах:

- напряжение короткого замыкания в процентах:

,

− угол φ_к = arcsin (u_кr% / u_к%).