Исследование силового трансформатора методом холостого хода и короткого замыкания

Министерство общего и профессионального образования Ростовской области

государственное бюджетное профессионального образовательное учреждение

Ростовской области

«Новочеркасский машиностроительный колледж»

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Дисциплина ОП.10 Электрические машины

ЛР 15.02.07 4з 00 00 00

Проверил преподаватель

/ А.В. Глазков /

« » 2015

Выполнил студент

/ /

« » 2015

2015

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

4

ЛР 15.07.02 4з 01 00 00

Разраб.

Провер.

Глазков А.В.

Н. контр.

Утв.

Исследование силового

трансформатора методом

холостого хода и короткого

замыкания

Лит.

Листов

5

НМК

1 Цель работы

1.1 Ознакомиться с устройством трансформатора;

1.2 Усвоить практические приемы лабораторного исследования трансформатора методом холостого хода и короткого замыкания.

2 Программа работы

2.1 Ознакомиться с устройством трансформатора; записать его паспортные данные, а также данные измерительных приборов и регулятора напряжения.

2.2 Собрать схему опыта холостого хода трансформатора и после проверки ее преподавателем выполнить опыт холостого хода.

2.3 Собрать схему опыта короткого замыкания трансформатора и после проверки ее преподавателем выполнить опыт короткого замыкания.

2.4 Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.

3 Схема для исследования, приборы и оборудование

3.1 Схемы для исследования

Рис. 1. Схема включения однофазного трансформатора при опыте холостого хода

Рис. 2. Схема включения однофазного трансформатора при опыте короткого замыкания

3.2 Приборы и оборудование

3.2.1 QF - автоматический выключатель;

3.2.2 РНО - регулятор напряжения, позволяющий плавно регулировать подводимое к первичной обмотке трансформатора напряжение;

3.2.3 РА - измерительные приборы - амперметр;

3.2.4 PW - ваттметр;

3.2.5 PV1, PV2 - вольтметры.

4 Порядок выполнения работы

Опыт холостого хода

4.1 Собрать схему включения однофазного трансформатора при опыте холостого хода (рис. 1).

4.2 В качестве первичной обмотки используют обмотку низшего напряжения НН.

4.3 Произвести не менее пяти замеров через приблизительно одинаковые интервалы тока холостого хода, изменяя подводимое к трансформатору напряжение от 0,5 U_1ном до 1,15 U_1ном.

4.4 Показания измерительных приборов занести в табл. 1.

4.5 Рассчитать ток холостого хода в % от номинального первичного тока

.

4.6 Рассчитать коэффициент мощности в режиме холостого хода

.

4.7 Рассчитать коэффициент трансформации

Так как при опыте холостого хода первичной является обмотка НН, то коэффициент трансформации определяют отношением вторичного напряжения U₂₀ к первичному U₁

.

4.8 Полученные значения занести в табл. 1. Величины, соответствующие номинальному первичному напряжению U_1ном следует выделить, например, подчеркнув их.

4.9 По данным таблицы построить характеристики холостого хода трансформатора (на общей координатной сетке): I₀, Р₀, cosφ₀ = f(U₁). На характеристиках отмечают точки I_0ном, Р_0ном и cosφ_0ном, соответствующие номинальному напряжению U_1ном (рис. 3).

Рис. 3. Характеристика холостого хода трансформатора

Таблица 1 Результаты показаний приборов

Номер измерения и вычисления

Измерения

Вычисления

U₁, В

I₀, А

P₀, Вт

U₂₀, В

i₀, %

cosφ₀

k

1

2

3

4

5

Опыт короткого замыкания

4.10 Собрать схему включения однофазного трансформатора при опыте короткого замыкания (рис. 2).

4.11 При опыте короткого замыкания трансформатора (рис. 2) напряжение обычно подводят к обмотке ВН, номинальное значение тока в которой меньше, чем в обмотке НН. В некоторых случаях это позволяет включать ваттметр в первичную цепь без трансформатора тока. Вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко медным проводом достаточного поперечного сечения, чтобы не создавать во вторичной цепи трансформатора значительного электрического сопротивления.

4.12 Установить рукоятку РНО на нулевую отметку, а затем, включив рубильник, медленно посредством РНО повышать напряжение, изменяя значение короткого замыкания от 0 до 1,2 I_1ном.

4.13 Показания измерительных приборов (U_К, I_1К и Р_К), снятые через приблизительно одинаковые интервалы тока короткого замыкания, а также результаты вычислений заносят в табл. 2.

4.14 Значения величин соответствующих току I_1к = I_1ном, подчеркивают.

4.15 Рассчитать напряжение короткого замыкания в % от номинального первичного напряжения .

4.16 Рассчитать коэффициент мощности при опыте короткого замыкания

.

4.17 По данным таблицы построить характеристики короткого замыкания (на общей координатной сетке): I_K; P_K; cosφ_K = f(U_K). На характеристиках отмечают точки U_K.ном, Р_К.ном, соответствующие току короткого замыкания I_1К = I_К.ном, (см. рис. 4).

4.18 Полученные из опыта короткого замыкания значения Р_к.ном и U_к.ном следует привести к рабочей температуре 75 °С. Приведенное к рабочей температуре значение активной мощности короткого замыкания (Вт)

,

где α = 0,004 - температурный коэффициент сопротивления для меди и алюминия;

θ₁ - температура обмоток трансформатора при проведении опыта, °С.

4.19 В связи с тем, что температура обмоток трансформатора влияет лишь на активную составляющую напряжения короткого замыкания _, то и приводить к рабочей температуре следует лишь активную составляющую напряжения короткого замыкания

Приведенное к рабочей температуре напряжение короткого замыкания

,

где

,

- реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

Рис. 4. Характеристика короткого замыкания трансформатора

Таблица 2 Результаты показаний приборов

Номер измерения и вычисления

Измерения

Вычисления

U_к, В

I_1к, А

P_к, Вт

u₀, %

cosφ_к

5 Вывод

При анализе характеристик холостого хода трансформатора следует обратить внимание на их криволинейность, обусловленную магнитным насыщением магнитопровода, наступающим при некотором значении первичного напряжения U₁. Ток холостого хода I_0ном и мощность холостого хода Р_0ном, полученные опытным путем, сравнивают с их значениями по каталогу на исследуемый трансформатор. Значительное превышение опытных значений над каталожными указывает на наличие дефектов в трансформаторе: короткого замыкания между частью пластин в магнитопроводе или межвитковое короткое замыкание в небольшой части витков какой-либо из обмоток.

При анализе характеристик короткого замыкания следует обратить внимание на прямолинейность графика тока короткого замыкания, обусловленную ненасыщенным состоянием магнитопровода при опыте короткого замыкания из-за малой величины основного магнитного потока, которое пропорционально подведенному к обмотке напряжению короткого замыкания (в трансформаторах средней и большой мощности u_к < 10 %).