Файл: Исследование трёхфазного двухобмоточного трансформатора при холостом ходе и коротком замыкании.doc
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 35
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение учреждение высшего профессионального образования
«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»
Факультет: ЭТФ
Кафедра: ЭМ
Отчёт по лабораторной работе №6
по дисциплине «Электрические машины»
Тема: «Исследование трёхфазного двухобмоточного трансформатора при холостом ходе и коротком замыкании»
Студенты: Калинин А. А. Чернов А. А.
Группа: 9ЭЛ-1
Преподаватель: Герасименко Т.В.
2012 г.
Цель работы: исследовать трёхфазный двухобмоточный трансформатор при холостом ходе и коротком замыкании.
Выполнение работы.
1. Определение коэффициента трансформации линейных напряжений.
Схема испытания трансформатора при соединении «звезда–звезда» изображена ниже.
Рисунок 1 - Схема испытания трансформатора при соединении «звезда–звезда»
Номинальные данные трансформатора – в таблице 1, экспериментальные данные – в таблице 2.
Таблица 1 - Номинальные данные трансформатора.
| Тип трансфор-матора | Мощность номинальная, кВ∙А | Напряжение первичной обмотки, В | Ток первичной обмотки, А | Напряжение короткого замыкания, % | Частота, Гц |
| ТС 1,5/0,4 | 1,5 | 380 | 2,29 | 4,8 | 50 |
Таблица 2 – Определение коэффициента трансформации трансформатора.
| Схема | UАВ, В | Uав, В | К | UВС, В | Uвс, В | К | UСА, В | Uса, В | К | Ксред |
| Y/Y | 260 | 150 | 1,73 | 265 | 150 | 1,77 | 261 | 150 | 1,74 | 1,75 |
2. Холостой ход (по схеме рисунка 1).
Схема замещения трансформатора при холостом ходе изображена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема замещения трансформатора при холостом ходе
Экспериментальные данные – в таблице 3.
Таблица 3 - Экспериментальные данные.
| Линейное напряжение, В | Линейный ток, А | Мощность, Вт | cosφ0 | |||||||||
| UА | UВ | UС | U1 | IА | IВ | IС | I0 | PА | PВ | PС | P0 | |
| 120 | 120 | 120 | 120 | 0,075 | 0,055 | 0,050 | 0,060 | 3 | 5 | 0 | 8,00 | 0,20202 |
| 140 | 140 | 140 | 140 | 0,100 | 0,060 | 0,100 | 0,087 | 3 | 6 | 7 | 16,00 | 0,27972 |
| 160 | 160 | 160 | 160 | 0,125 | 0,075 | 0,120 | 0,107 | 3 | 9 | 10 | 22,00 | 0,3125 |
| 180 | 180 | 180 | 180 | 0,155 | 0,110 | 0,160 | 0,142 | 3 | 5 | 13 | 21,00 | 0,224599 |
| 200 | 200 | 200 | 200 | 0,210 | 0,150 | 0,220 | 0,193 | 3 | 6 | 16 | 25,00 | 0,195925 |
| 220 | 220 | 220 | 220 | 0,280 | 0,200 | 0,290 | 0,257 | 1 | 10 | 22 | 33,00 | 0,194805 |
| 240 | 240 | 240 | 240 | 0,380 | 0,275 | 0,400 | 0,352 | 0 | 12 | 30 | 42,00 | 0,180956 |
Расчётные формулы: U1= (UА+UВ+UС)/3; I0= (IА+IВ+IС)/3; P0= PА+PВ+PС; cosφ0=P0/(3I0U0)
Характеристики холостого хода трансформатора – на рисунке 3.
Рисунок 3 – Характеристики холостого хода
Произведем расчёт параметров схемы замещения.
Из рисунка 3 при U0=Uн1=220 В: I0н=0,257 А; P0н=33 Вт; cosφ0н=0,195
Тогда
Iа= I0н·cosφ0н, Iа = 0,257·0,195=0,050 А;
Iр= I0·sinφ0, Iр =0,257·
= 0,252 А. Сопротивлениями r1 и x1 можно пренебречь.
Полное сопротивление цепи:
; 
Ом; 
;
Ом;
;
Ом.3. Короткое замыкание.
Схемы испытания и замещения трансформатора при коротком замыкании изображены соответственно на рисунках 4 и 5.
Рисунок 4 - Схема испытания трансформатора при коротком замыкании.
Рисунок 5 - Схема замещения трансформатора при коротком замыкании.
Таблица экспериментальных данных изображена ниже.
Таблица 4 – Экспериментальные данные.
| Напряжение, В | Ток, А | Мощность, Вт | cosφК | |||||||||
| UА | UВ | UС | UК | IА | IВ | IС | IК | PА | PВ | PС | PК | |
| 7 | 7,2 | 6,4 | 6,87 | 1,50 | 1,20 | 1,20 | 1,30 | 10 | 8 | 4 | 22,00 | 0,82151 |
| 8,8 | 9,2 | 8,2 | 8,73 | 2,00 | 1,50 | 1,50 | 1,67 | 16 | 12 | 6 | 34,00 | 0,77863 |
| 12 | 12,6 | 11,2 | 11,93 | 2,25 | 2,30 | 2,20 | 2,25 | 30 | 24 | 12 | 66,00 | 0,81937 |
| 10,8 | 10,4 | 10,2 | 10,47 | 2,50 | 2,50 | 2,40 | 2,47 | 26 | 24 | 20 | 70,00 | 0,90377 |
| 13,6 | 14,4 | 12,8 | 13,60 | 3,20 | 3,20 | 3,00 | 3,13 | 40 | 34 | 34 | 108,00 | 0,84481 |
Расчётные формулы: UК= (UА+UВ+UС)/3; IК= (IА+IВ+IС)/3; PК= PА+PВ+PС; cosφК=PК/(3IКUК).
Характеристики короткого замыкания трансформатора – на рисунке 5.
Рисунок 6 –Характеристики короткого замыкания.
Произведем расчёт параметров схемы замещения.
На рисунке 6 при Iкн=2,29 А: Uкн=11 B; Pкн=67 Вт; cosφК=0,85. Из схемы замещения видно, что:
;
Ом; 
;
Ом;
;
Ом.При температуре обмоток 75 0С и θ=15 0С:
; 
Ом;
Ом. Тогда:
; 
%;
; 
%;
; 
%.Процентное изменение вторичного напряжения на нагрузке при β=1 и cosφ2=0,8; sinφ2=0,6:
;
%.Напряжение на зажимах вторичной обмотки:
; 
В.
Тогда КПД вычисляется по формуле:
; 
.Результаты всех расчётов сведены в таблице 5.
Таблица 5 – Параметры трансформатора.
| Холостой ход U1= U1н=220 В | Короткое замыкание IК= Iн=2,29 А | ||||||||||||||
| I0, % | Iа, % | Iр, % | Р0, Вт | cosφ0 | z0, Ом | r0, Ом | x0, Ом | UK, % | Uа, % | Uр, % | РK, Вт | cosφK | zK, Ом | rK, Ом | xк, Ом |
| 25,7 | 5,0 | 25,2 | 11 | 0,195 | 856 | 167 | 840 | 5,96 | 5,50 | 2,31 | 67 | 0,33 | 4,80 | 4,26 | 2,21 |
Вывод.
На рисунке 3 видны три характеристики холостого хода трансформатора. Из зависимостей видно, что при увеличении напряжения на первичной обмотке потери и линейный ток увеличиваются, а коэффициент мощности уменьшается. Ток изменяется нелинейно в связи с насыщением магнитной цепи. Чем большее напряжение будет подано на первичную обмотку, тем больший магнитный поток создастся в ней, и тем больше ток и потери в обмотке. В связи с обратно пропорциональной зависимостью коэффициента мощности от напряжения первичной обмотки, его значение уменьшается при увеличении последнего. Увеличение напряжения, потерь и соответствующее уменьшение коэффициента мощности в опыте короткого замыкания объясняется теми же причинами, что и в опыте 2. Напряжение короткого замыкания линейно зависит от тока короткого замыкания, так как магнитная цепь не насыщена.