Сдавалось в: << смотреть
Номер записи: 10542
Хочешь скидку? Узнай как получить
К этой записи 0 комментария (-ев)

Лабораторная работа № 2 Исследование способов включения трехфазных трансформаторов

Цена: 100.00руб.

Выберите нужный вариант - отобразится его стоимость - нажмите Купить:

Очистить

#СибГУТИ Другие лабораторные по этому курсу Вы можете найти по ссылке >>>>>

Вариант 01

Вариант 01

Вариант 02

вариант 02

 

Вариант 05

вариант 05

 

Вариант 09

вариант 09

 

 

2.1 Цель работы

 

Изучение особенностей трехфазных трансформаторов при соединении обмоток звездой, треугольником и зигзагом.

 

2.2 Литература

 

1 Электропитание устройств связи: Учебник для вузов / А.А.Бокуняев, В.М. Бушуев, А.С. Жерненко и др.; Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь,1998. – 328 с.: ил.

2 Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа, 2001. – 463 с.

3 Каминский Е.А. Звезда, треугольник, зигзаг. М.: Энергия, 1977. – 296 с.

 

2.3 Пояснения к работе

 

Под многофазной системой понимается совокупность нескольких электрических цепей, в которых действуют э.д.с. переменного тока одной и той же частоты, но сдвинутые друг относительно друга по фазе. Число цепей, входящих в многофазную систему, называют числом её фаз. Наибольшее распространение на практике получили трехфазные связанные системы, между фазами которых имеется электрическая (гальваническая) связь. При таком соединении фазные ЭДС сдвинуты на угол 1200 .

Трехфазная система может быть образована двумя способами: соединением фаз звездой, когда концы фаз соединены между собой, а начала фаз свободны и соединением фаз треугольником, когда конец одной фазы соединяется с началом другой, образуя замкнутый треугольный контур.

При соединении звездой линейные (IЛ) и фазные токи (Iф) одинаковы, потому что для тока, проходящего через фазную обмотку, нет иного пути, кроме линейного провода. Линейные напряжения (UЛ) больше фазных (Uф) в раз (рисунок 2.1).

 

 

 

Рисунок 2.1 – Соединение обмоток звездой. Векторная диаграмма

При соединении треугольником UЛ = Uф потому, что каждые два линейных провода присоединены к началу и концу одной из фазных обмоток   (рисунок 2.2), а все фазные обмотки одинаковы. Линейные токи IЛ = Iф.

Мощности   в   трехфазной   цепи   не   зависят   от   схемы соединения   и

 

определяются выражениями: – полная;

–    активная;     – реактивная, где j — угол сдвига фаз между напряжением и током.

 

 

 

Рисунок 2.2 – Соединение обмоток треугольником

 

 

 

 

 

Рисунок 2.3 – Соединение обмоток зигзагом. Векторная диаграмма.

 

 

Соединение зигзагом (рисунок 2.3)   применяют,   чтобы   неравномерную

нагрузку вторичных обмоток распределить более равномерно между фазами первичной сети, а также для расщепления фаз при создании многопульсных выпрямителей и других специальных схем.

В этом случае вторичная обмотка каждой фазы составляется из двух половин: первая половина расположена на стержне одной фазы, вторая – на

стержне другой фазы. Конец полуобмотки, например х1 соединен с концом y2 и т.д. Начала полуобмоток а2, b2 и с2 соединены и образуют нейтраль. К началам а1, b1, с1 присоединяют линейные провода вторичной сети (нагрузку).

Сдвиг фаз между э.д.с. первичной и вторичной цепей принято выражать группой соединения трехфазного трансформатора. При определении группы соединения обмоток трансформатора пользуются циферблатом часов. Линейный вектор обмотки высшего напряжения (ВН) соответствует минутной стрелке циферблата часов и устанавливается на цифру 12, часовая стрелка соответствует линейному вектору ЭДС обмотки низшего напряжения (НН) и

ее поворот по отношению к обмотке ВН определяет номер группы и угол поворота a = n *30, где n – номер группы.

Определим группу соединения обмоток трансформатора для соединения «звезда –  звезда»     (рисунок 2.4, а).       Для     построения     диаграммы

 

 

Рисунок 2.4 – Группы соединения трехфазного трансформатора

 

условно объединяем одноименные выводы обмоток первичной (С) и вторичной (с) цепей трансформатора. Из построения видно, что номер группы соединения равен n = 180°/30° = 6 . Определим группу соединения обмоток трансформатора для соединения «звезда – треугольник» (рисунок 2.4 б.). Для построения диаграммы условно объединяем одноименные выводы обмоток первичной (А) и вторичной (а) цепей трансформатора. Из построения видно, что номер группы соединения равен n = j/30° =30°/30° = 1 .

 

2.4 Описание моделей трехфазного трансформатора

 

Модель трехфазного трансформатора при включении звездой или треугольником показана на рисунке 2.5.

 

 

Рисунок 2.5 – Модель трехфазного трансформатора при включении звездой или треугольником (файл Trans3.1).

 

 

Модель содержит:

  • первичный источник переменного трехфазного напряжения UA,UB,UC;
  • исследуемый трехфазный трансформатор, состоящий из трех однофазных Т1, Т2, Т3, вторичные обмотки которого могут соединяться звездой или треугольником переключателями S1, S2, S3;
  • нагрузочные резисторы RH, коммутируемые переключателями S4, S5, S6 в звезду или треугольник (в каждой фазе резисторы RH приняты одинаковыми);
  • вольтметры U2 и Ubc служат для измерения фазного и линейного напряжений на вторичной стороне трансформатора;
  • амперметры I1, I2 и IL соответственно измеряют фазный ток первичной обмотки, вторичной и линейный ток;
  • осциллограф предназначен для измерения угла сдвига фаз между напряжением и током.

Модель трехфазного трансформатора при включении зигзагом приведена

на рисунке 2.6.

 

 

Рисунок 2.6 – Модель трехфазного трансформатора, включенного

зигзагом (файл Trans3.2)

Модель содержит:

  • генераторы напряжения переменного тока (UA, UB, UC);
  • две части обмотки вторичной цепи трансформатора в каждой фазе (фаза а – Т11, Т12; фаза b – Т21, Т22; фаза c – T31, T32);
  • измерительные приборы U21, U22 UPE3 для определения напряжения на первой, второй частях вторичной цепи и результирующего напряжения;
  • осциллограф – для измерения фазового сдвига между напряжением генератора и UPE

 

2.5 Порядок выполнения работы

 

1 В соответствии со своим вариантом (номером бригады) выберите исходные данные из таблицы 2.1 и запустите файл Trans 3.1.

Таблица 2.1 – Исходные данные для трехфазного трансформатора

 

Параметры Номер бригады
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
U1 ,   В 127 220 160 210 150 200 240 180 190 230
f,       Гц 60 50 100 200 80 90 120 70 90 50
N   2 2,5 2 3 2 2,5 1,5 3 2 1,5
R1,   Ом 10 20 10 12 15 20 30 15 20 30
R2,    Ом
4 2 3 3 5 4 5 5 4 5
RH,  Ом
100 40 120 35 150 60 160 150 80 100

 

2  Задайте напряжения генераторов UA=UB=UC=U1 и частоту, открыв последовательно окна этих источников напряжения переменного тока (рисунок 2.7).

 

 

Рисунок 2.7 – Окно источника переменного тока

 

  • Задайте параметры модели трансформатора, для этого двойным щелчком

по значку трансформатора откройте панель Transformer Properties. Нажмите EDIT, открывается панель Sheet1 (рисунок 2.8) с основными характеристиками трансформатора,

 

Рисунок 2.8 – Панель Sheet1 модели трансформатора

 

где N – коэффициент трансформации (задается в соответствии с вариантом ); R1,R2 – сопротивления обмоток; LE – индуктивность рассеяния (LE = 0,1 Гн); LM – индуктивность намагничивания (LM = 5 Гн). После установки параметров выход через клавишу ОК.

 

4 Выполните соединение вторичных обмоток трансформатора звездой с помощью переключателей S1, S2 и S3, используя клавиши 1,2 и 3. Способ соединения нагрузки (звезда или треугольник) должен соответствовать способу соединения   вторичных обмоток. Коммутация нагрузки выполняется посредством переключателей S4, S5 и S6.

5   Включите схему клавишей в правом верхнем углу экрана. Подождите, пока установятся показания приборов и запишите их. Проверьте соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями.

Постройте в масштабе векторную диаграмму, используя схему исследуемой модели и показания приборов. Определите группу соединения трехфазного трансформатора.

С помощью осциллографа измерьте угол сдвига между напряжением и током, потребляемым от сети (j1) в одной фазе А. Для этого увеличьте чувствительность по каналу В, подведите визирные линии как показано на рисунке 2.9 и запишите интервал времени T2 – T1.

 

 

Рисунок 2.9 – Определение фазового сдвига

 

Для нахождения фазового сдвига в градусах, необходимо измерить период напряжения или тока T . Тогда угол в градусах равен   .

6     Определите полную и активную потребляемые мощности и КПД трехфазного трансформатора:

(нагрузка активная!).  Результаты измерений и расчетов сведите в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Результаты определения КПД трансформатора

 

Измеренные параметры Расчетные параметры
U1  

В

I1

А

cosj1 U2

В

I2

   А

P1

Вт

S2

ВА

h

%

x x x x x x x x

7 Выполните соединение вторичных обмоток трансформатора треугольником с помощью переключателей S1, S2 и S3, используя клавиши 1,2 и 3. Способ соединения нагрузки (звезда или треугольник) должен соответствовать способу соединения   вторичных обмоток. Коммутация нагрузки выполняется посредством переключателей S4, S5 и S6.

8   Повторите пункты 5 и 6. Все результаты запишите в отчёт.

9 Запустите файл Trans 3.2.

Установите параметры генераторов (U1, f) и трансформаторов (R1, R2, N) согласно таблице 2.1, RH=500 Ом для всех вариантов.

11 Включите схему. Запишите показания вольтметров: U21, U22 и UРЕЗ. Измерьте фазовый сдвиг (j) между вектором напряжения первичной обмотки и результирующим вектором напряжения на вторичной обмотке при помощи осциллографа. Постройте в масштабе векторную диаграмму. Пример построения векторной диаграммы приведён на рисунке 2.10.

 

 

 

Рисунок 2.10 – Построение векторной диаграммы

 

Измеренный фазовый сдвиг (j) между вектором напряжения первичной

обмотки и результирующим вектором напряжения должен совпадать с углом, полученным в результате построения по измеренным напряжениям: U21, U22 и UРЕЗ. Обоснуйте погрешность, полученную по результатам построения.

 

  • Результаты работы

 

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

 

  • Контрольные вопросы

 

1  Какие существуют способы соединения обмоток трехфазных трансформаторов?

2 Какие мощности различают в сетях переменного тока?

  • Какое соотношение витков первой и второй части вторичной обмотки трансформатора, соединенного в зигзаг, необходимо выполнить, чтобы получить фазовый сдвиг между векторами U21 и Uрез, равным   300 ?
  • Укажите известные ВАМ способы охлаждения трансформаторов.
  • Что называется коэффициентом трансформации? Как определить его опытным путем?
  • Как изменятся потери в магнитопроводе трансформатора при переключении первичной обмотки со звезды на треугольник?
  • Почему ток холостого хода несинусоидален при синусоидальном приложенном напряжении?
  • Почему в режиме холостого хода трехстержневого трансформатора токи в фазах А и С отличаются от тока в фазе В (предполагается, что фаза В размещена на среднем стрежне)?
  • Как Вы будете снимать внешние характеристики трансформатора? От чего зависит наклон внешних характеристик?
  • Почему по обмотке, соединенной треугольником, протекает ток не только основной, но и тройной частоты, не зависящий от нагрузки?
  • Каков принцип определения токов в первичной цепи трансформатора при разных схемах соединения обмоток, если известны токи нагрузки?
  • По какой схеме соединяют первичную обмотку группового трансформатора, если вторичные обмотки соединены в Y0? Почему?
  • Как изменится ток холостого хода при увеличении зазора в местах стыка магнитопровода?

Обзоры

Отзывов пока нет.

Будьте первым кто оставил отзыв;

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *