Випробування силових трифазних трансформаторів

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

КРИВОРІЗЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра електромеханіки

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт з курсу «Електричні машини»

для студентів з напрямів підготовки 6.050702 «Електромеханіка», 6.050701 «Електротехніка та електротехнології»

спеціальностей: “Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв", «Електропривод та автоматизація промислових виробництв», «Електротехнічні системи електроспоживання», «Електричний транспорт» денної та заочної форм навчання

м. Кривий Ріг

2011



Укладачі: доцент Е.А. Воротеляк, асистенти Коломіц Г.В., Кузьменко А.С.

Відповідальний за випуск: професор С.Т. Толмачов

Рецензент: доцент В.В. Каневський

Анотація: Методичні вказівки допоможуть студентам після проходження теоретичного курсу за розділами дисципліни виконати лабораторні роботи. Необхідні пояснення, отримані практичні навички в роботі з електричним обладнанням навчить аналізувати і оцінювати результати іспитів, закріпити теоретичні відомості, одержані в лекційній частині курсу. Важливе значення для майбутнього спеціаліста має також вміння вірно оформляти звіт про виконання дослідів. Наведено список рекомендованої літератури.

Розглянуто на засіданні кафедри Протокол №________ від________________	Схвалено на вченій раді електротехнічного факультету Протокол №__________ від__________________



Вступ

Дані методичні вказівки складені на основі великого викладацького досвіду авторів, що працюють зі студентами різного рівня підготовленості з використанням сучасної навчальної літератури, і містять у собі відомості по основних видах самостійної роботи студентів при вивченні курсу «Електричні машини». Сюди відносяться:

а) підготовка до виконання, проведенню й оформленню звітів з лабораторних робот;

б) акцентування на основні теоретичні положення за розділом «Електричні машини», по якому виконуються цикл лабораторних робіт;

в) сам цикл лабораторних робіт зі схемами зборки проведених експериментів і порядком їх виконання.

Наприкінці лабораторних робіт наведені контрольні питання. Основна мета посібника - допомагати студентам якісно підготуватися й успішно виконати лабораторні роботи, придбати практичні навички в методах випробувань електричних машин. У зв'язку із цим програми лабораторних робіт містять у собі практично всі, передбачені ДСТ процедури випробувань машин, а лабораторний практикум охоплює всі основні розділи курсу - трансформатори, асинхронні й синхронні машини, машини постійного струму, що працюють у режимі генератора і двигуна.

Цикл лабораторних робіт з кожного розділу містить у собі досліди холостого ходу й короткого замикання, розрахунки параметрів машин за експериментальними даними, прогнозування і наступне зняття робочих характеристик. Повний перелік циклу лабораторних робіт з курсу «Електричні машини» наведений в «Робочій програмі» курсу для спеціальностей денної і заочної форми навчання. Позитивний результат освоєння матеріалу курсу буде досягнутий при знанні математики, розділів фізики, теоретичних основ електротехніки, електричних вимірів і відповідної підготовки для виконання лабораторних робіт за умови звертання до конспекту [К] лекцій і навчальної літератури [Л1], [Л2]....

Методичні вказівки складені стосовно до лабораторних установок, наявним у більшості інститутів, і складаються з 2-х частин, згідно вивчення базових розділів у кожному семестрі навчального року.

Конкретний перелік і графік виконання лабораторних робіт у семестрі визначається кафедрою залежно від числа навчальних годин даної спеціальності й затверджується методичною радою факультету.

Після занять, зв'язаних зі знайомством спеціалізованих стендів, правилами безпечної роботи і вимірювальною апаратури, освоєння теоретичного матеріалу по даному базовому розділу студенти піддаються контролю готовності до виконання лабораторних робіт. Контроль здійснюється за допомогою спеціальних наборів питань (тестів). Оцінка тесту може бути виставлена за роботу без опитування [Л-1], [ЛА-1].

При задовільних знаннях студент допускається до виконання циклу робіт з розділу і при правильно оформленому звіті тільки можуть бути задані додаткові питання при захисті.

При оцінці «добре» і «відмінно» звільняється від захисту роботи (при оформленні звіту), але при певних викладачем контрольних строках подання звіту.

Першою лабораторною роботою кожного базового розділу електричних машин є тестування, будь-який вид перевірки знань після викладу теоретичного курсу в тій частині, що необхідна для виконання циклу випробувань.

Глибоке вивчення всіх розділів курсу «Електричних машин» буде досягнуто лише за умови звертання до конспекту лекцій і навчальній літературі. У виді цього в методичних вказівках приводиться посилання на літературу [К] - конспект лекцій, із вказівкою розглянутого курсу [Л1], [Л2] номер підручника за списком літератури із вказівкою сторінок.



Лабораторна робота №2

Дослід холостого ходу (х.х.) силового (СТ) трифазного трансформатора.

Ціль роботи: Головна мета проведення досліду холостого ходу є визначення втрат потужності в «сталі» -ДРст, що дозволить розрахувати найважливіші параметри контуру намагнічування трансформатора для прогнозування робочих характеристик при індивідуальному навантаженні і при спільній роботі з іншими трансформаторами.

Порядок проведення дослідів.

1. Визначення втрат потужності в «сталі» і параметрів контуру намагнічування.

Записати паспортні дані СТ, зазначені викладачем, зібрати електричну схему установки (рис. 2.1) і підготувати таблицю 2.1 для запису обмірюваних і обчислених величин. Активний опір R1 фази первинної обмотки задається викладачем, або визначається безпосереднім виміром (будь-яким доступним методом).

Паспортні дані досліджуваного трансформатора: U1НФ=220 В; U2НФ=133 В; I1НФ=2,9 А; I2НФ=5 А; SН=1,9 кВА; R1=0,8 Ом

Дослід холостого ходу

Розрахункові формули:

; ; ;;

; ; ; ; ; 

Рис. 2.1

Таблиця виміряних та обчислених величин

Таблиця 2.1

Виміряні величини

Обчислені величини

№ п/п

U1xx, В

I1xx, A

P1xx, Вт

КТТ

КТН

U1xx, В

I1xx, A

ДPСТ, Вт

R0, Ом

х0, Ом

^ R0, В.о.

^ x0, В.о.

^ ДPСТ., В.о.

1

2

3

4

5

6

7

При розімкнутій вторинній обмотці СТ на первинну обмотку подати номінальну напругу. За допомогою регулятора напруги РН, східчасто, через 10ч20 В знижувати напругу до 100 В, фіксуючи й записуючи в таблицю показання амперметра, вольтметра і киловаттметра. Після чого використовуючи схему і формули «Т» - образної схеми заміщення, визначити параметри контуру намагнічування R0- еквівалент втрат потужності в сталі магнітопроводу Х0- еквівалент дії основного магнітного потоку в абсолютних і відносних одиницях виміру.

2. Визначення коефіцієнта трансформації трансформатора. Понизити напругу до 0. Підключити відповідні вольтметри у фази первинної й вторинної обмоток. При поданій напрузі й показаннях фазної напруги у вторинній обмотці 20 В, 30 В, 40 В, 50 В фіксувати фазну напругу на первинній обмотці. По трьох вимірах визначити коефіцієнти трансформації і обчислити середнє значення.

Визначення коефіцієнта трансформації

Таблиця 2.2

U1, В
U2, В	20	30	40
	К1	К2	К3

3. Визначення групи з'єднання трансформатора.

Зібрати схему з'єднання первинної й вторинної обмоток, зазначену викладачем. З'єднати початки обмоток А і а. Подати на первинну обмотку лінійну напругу 100 В. За допомогою вольтметра U=0ч250 В, виміряти напругу на однойменних затисках і заповнити таблицю.

Таблиця 2.3

	А	В	С
а	0	UВа	UСа
b	UАВ	UВb	UСb
с	UАС	UВс	UСс



Потім, в обраному масштабі, побудувати векторні діаграми первинної й вторинної обмоток методом «топографічних зарубок». Визначити кут зрушення фаз між векторами лінійних напруг, а звідси і номер групи з'єднання, що кратний 30о.

Звіт по роботі повинен містити:

а). Кротке обґрунтування необхідних дослідів;

б). Схеми всіх дослідів, специфікацію всіх елементів, паспортні дані трансформаторів, джерел живлення й вимірювальних приладів;

в). Таблицю даних вимірів;

г). Необхідні розрахункові дані;

д). Графічні побудови залежностей від вхідних величин, R0, Х0=f(U1);

е). Таблиці знайдених значень параметрів в абсолютних та відносних одиницях.

Контрольні питання:

На якім явищі заснована робота трансформатора?

Який вид мають рівняння балансу ЕРС і напруг для первинного й вторинного кола?

Чим обумовлена сталість потужності в «сталі» ДРст у магнітопроводі трансформатора?

Чому магнітопровід трансформатора набирають, з окремих ізольованих листів електротехнічної сталі?

У чому полягають особливості досліду холостого ходу, що дозволяють підвищити точність відшукання параметрів?

Чому коефіцієнт трансформації бажано визначити при зниженій напрузі?

Що характеризує група з'єднання трансформатора і в яких випадках необхідно її знання?



Лабораторна робота №3

Дослід короткого замикання (кз) силового трансформатора

Ціль роботи: Головна мета проведення досліду складається у визначенні втрат потужності в обмотках трансформатора (втрати в «міді» - ДРм) і напруги короткого замикання Uк.

Порядок проведення дослідів.

1. Визначення втрат потужності в «міді» ДРм і параметрів спрощеної схеми заміщення (внутрішній опір силового трансформатора).

Перед проведенням досліду напруга на первинній обмотці знижується до нуля. Після чого вторинна обмотка закорочується і напруга подається з нуля до значення, при якому показання амперметра будуть відповідати половині номіналу, при одному вимірі й номіналу при другому вимірі. При цьому в таблицю 3.1 заносимо показання напруги короткого замикання по вольтметру і потужності короткого замикання по киловаттметру, що і є покажчиком втрат у міді. Напругу переводимо в систему відносних одиниць, обчислюємо параметри СТ по формулах «спрощеної» схеми заміщення й заповнюємо таблицю. Визначаємо відношення короткого замикання СТ (о.к.з.)

Визначення втрат потужності в обмотках (Рм) і параметрів спрощеної схеми заміщення, коефіцієнту трансформації .

Дослід короткого замкнення

Розрахункові формули:



; ;

; ;

Таблиця виміряних та обчислених величин

Таблиця 3.1

Виміряні величини

Обчислені величини

№ п/п

U1к, В

I1к, A

P1к, Вт

КТТ

КТН

U1к, В

I1к, A

ДPм, Вт

Rк, Ом

Хк, Ом

^ Rк в.е.

^ xк, в.е.

^ Uк, в.е.

1

0,5I1н

2

I1н

Провести характеристики залежності , а після втрат визначені R0, X0=f(U1), Rк, Xк=f(Uк), показати зовнішні характеристики трансформатора.

2. Визначення коефіцієнта трансформації СТ.

Робиться по відношенню струмів короткого замикання вторинного до первинного. Точність визначення буде досить високою у зв'язку з малим струмом, що намагнічує, при U1к.з., у відносних одиницях, рівному значенню 0,05.

Звіт повинен містити:

а). Обґрунтування необхідних експериментів;

б). Таблиці вимірів у процесі експериментів з урахуванням всіх параметрів, обумовлених в експериментальній частині;

в). Графіки залежностей параметрів від вхідних величин;

г) Формули розрахунку параметрів і величин.

Контрольні питання:

У чому відмінність режиму короткого замикання від досліду короткого замикання?

Чому при визначенні втрат потужності в «міді» ДРм у досліді к. з. СТ зневажають втратами потужності в магнитопроводе ДРст?

Який параметр СТ може бути знайдений як з досліду холостого ходу, так з досліду короткого замикання?

Які параметри знайдені з досліду к.з. необхідно враховувати при спільній роботі даного трансформатора з іншим?

При збільшенні струму у вторинній обмотці, що відбудеться зі струмом первинної обмотки? Поясніть.

Література до роботи.

[К] - розділ «Трансформатори»

[Л1] - стор. 79

[Л2] - стор. 406-418

[Л3] - стор. 279-287; с.298-310.

Лабораторна робота №4

Дослідження і аналіз енергетичної й зовнішньої характеристики силового трансформатора при різному характері навантаження.

Ціль роботи: Складається в експериментальному одержанні двох основних робочих характеристик-енергетичної, тобто залежність коефіцієнтів корисної дії від навантаження з=f(I2) і зовнішньої напруги U2= f(I2), і зіставлення їх з розрахунковими.

Порядок проведення дослідів.

1. При проведенні дослідів схема включення обмоток виконується за завданням викладача. За даними результатів попередніх робіт № 2 і № 3, величини коефіцієнта потужності навантаження, можна побудувати експериментальну енергетичну характеристику СТ. Використовуючи чисто індуктивне і чисто ємнісне (набір конденсаторів) навантаження зняти досвідченим шляхом і побудувати два види зовнішньої характеристики СТ. Для цього до вторинного трансформатора підключити один вид навантаження, зняти показання приладів і дані занести в таблицю 4.1; після цього поміняти вид навантаження й повторити вимір. Початок дослідів проводити при найбільшому опорі навантаження. Струм навантаження збільшувати при найбільшому опорі навантаження. Струм навантаження збільшувати, починаючи з I2=0,25I2н до I2=(1,1ч1,2) I2н з таким розрахунком, щоб одержати 5-6 точок (I2 - номінальне значення струму для вторинного кола трансформатора). На підставі даних, отриманих дослідним і розрахунковим шляхом, побудувати залежності з=f(Р2 або I2), cosц1= f(Р2), U2 =f(Р2 або I2). Оцінити й пояснити розходження експериментальних і розрахункових характеристик.

2. Зробити визначення необхідної реактивної потужності батареї для підвищення cosц2, тому що трансформатор навантажити більшою активною потужністю не можна, через небезпеку перегріву його обмоток, то при установці батареї конденсаторів, що підвищила б коефіцієнт потужності, приміром, до значення cosц'2=0,95 від трансформатора можна б було одержати активну потужність (Sн - повна номінальна потужність СТ).

Необхідна реактивна потужність батареї

, де

Р2 - активна потужність до підвищення коефіцієнта потужності cosц'2;

tgц1- відповідний коефіцієнт потужності до підвищення (cosц'2);

tgц2- відповідний коефіцієнт потужності після підвищення (cosц'2)

Після розрахунків вибрати комплектну конденсаторну установку.

Таблиця 4.1

Режими роботи трансформатора

№ № розрахунків

Дані вимірів

Результати вимірів

I2

U2

Р2

I1

U1

Р1

cosц1

з

cosц2

ДU

ДU

А

В

Вт

А

В

Вт

о. е.

%

о. е.

В

%

Холостий хід

1 2 3

Індуктивне навантаження (ц2=+90о)

1 2 3 4

Ємнісне навантаження (ц2=-90о)

1 2 3 4

Коротке замикання

Звіт повинен містити:

а). Обґрунтування експериментів для характеристик, що знімаються;

б). Схеми дослідів і таблиці вимірів;

в). Графіки характеристик (досліджених і розрахункових);

г). Формули вироблених розрахунків;

д). Пояснення з приводу розходження досліджених і розрахункових характеристик.

Контрольні питання:

Які відомі робочі характеристики СТ?

Чим визначається вид зовнішньої характеристики СТ?

Яке можливо найбільше відхилення U2 від U2н при номінальному навантаженні?

Як зміниться вид енергетичної характеристики при зміщенні cosц2?

При яких умовах коефіцієнт корисної дії СТ досягає максимального значення?

Які втрати можна вважати постійними, а які змінними?

Література до роботи:

[К] - розділ «Трансформатори»

[Л1] - стор. 84-87, стор. 87-88

[Л2] - стор. 419-429

[Л4] - стор. 32-40; стор. 53-58.

Лабораторна робота № 5

Дослідження і аналіз паралельної (спільної) роботи силових трансформаторів

Ціль роботи: Вивчення особливостей паралельної роботи силових трансформаторів

Порядок проведення дослідів.

В експериментальній частині роботи необхідно зробити підготовчі досліди по включенню двох силових трансформаторів на спільну роботу (уважаючи умови включення виконаними в межах Дст), вживши необхідні заходи обережності від помилок при маркуванні затисків трансформаторів, або помилок при зборці схем. Для цього з'єднати обмотки трифазного трансформатора по схемах:

а). Y/Y-12

б). Y/Y- 6

в). ?/Y- 11

Перевірити правильність з'єднання дослідним шляхом.

Відповідно до цього завдання з'єднують обмотки трифазного двохобмотувального трансформатора для груп з'єднання Y/Y-12 за схемою рис. 5.1, для груп з'єднання Y/Y-6 за схемою рис. 5.2., для груп з'єднання ?/Y -11 за схемою рис. 5.3. Лінійна напруга, що подається на первинну обмотку, вказується викладачем.



Рис. 5.1 Рис. 5.2 Рис. 5.3

У першому випадку у вторинної обмотки з'єднані між собою затиски х, y, z, а затиски А і а з'єднують провідником і вимірюють значення лінійних напруг первинної й вторинної обмоток. Також роблять виміри між затисками В і b, С і с, за отриманим даними будують векторну діаграму напруг рис 5.4. У другому випадку (група Y/Y- 6) необхідно а, b, c з'єднати разом (виходить зворотна зірка), і провідником з'єднати затиски А и х (вторинної обмотки) і виміряти значення напруги як і в першому випадку, за отриманим даними побудувати векторну діаграму напруги рис. 5.5. Визначення групи з'єднання ?/Y - 11 проводиться аналогічним образом, тільки напругу підводять до обмотки нижчої напруги. Векторна діаграма наведена на рис. 5.6.

Рис. 5.4 Рис.5.5 Рис.5.6

Досліджені дані повинні бути перевірені розрахунковим шляхом по наступних формулах: з рис.5.1 для групи з'єднань Y/Y-12

Для введення коефіцієнт трансформації, отриманого у роботі № 2 маємо:

Для групи з'єднання Y/Y-6 рис. 5.2

Для групи з'єднання ?/Y -11 рис. 5.3.

, де

U-лінійна напруга первинної обмотки (див. схему рис. 3),

к- коефіцієнт трансформації лінійних напруг.

Отримані з досліду дані повинні бути занесені в таблицю 5.1.

Таблиця 5.1

Групи
Y/Y-12	UАВ	Uаb	UbВ	UсВ	UbС	UсС
Y/Y-6	UАВ	Uху	UBу	UВz	UуC	UСz
?/Y -11	Uаb	UАВ	UВb	UCb	UВс	UCc

2. Для проведення досліду паралельної (спільної) роботи трансформаторів збирають схему на рис. 5.5

Рис. 5.5

Перш ніж включити трансформатори на паралельну роботу, необхідно впевниться, що всі напруги на вторинних затисках рівні. У зв'язку із цим на первинну обмотку подають напругу при розімкнутих інших рубильниках і перевіряють напругу UАВ, UВC і UCВ на обох трансформаторах. Для перевірки правильності груп з'єднання треба замкнути два зустрічних проведення на рубильнику 2 і виміряти напругу між В і В1; С і С1; при правильності груп напруга дорівнює 0 і рубильник 2 може бути включений. Цим самим трансформатори включені на паралельну роботу. Навантаження підключається рубильником 3. Змінюючи навантаження, необхідно записувати показання амперметрів, включених у загальне коло кожного трансформатора. Навантаження повинно розподіляться між трансформаторами нарівно, тому що потужності їх однакові UкI=UкII.

Як видно зі схеми, наведеної на рис. 5.5 напруга до мережі підводить до сторони нижчої напруги трансформатора, а обмотки вищої напруги з метою безпеки з'єднанні трикутником. Для випадку, коли напруги короткого замикання не рівні UкIUкII необхідно в схемі рис. 5.5 в одного трансформатора відключити в обмотці нижчої напругу одну з паралельних віток, або ж включити в розсічку між рубильником і затисками А1, В1, С1 реактивний опір, що при проведенні досліду з UкI=UкII закорочуваєтся спеціальним рубильником.

Відомо, що навантаження трансформатора обернено пропорційно напрузі короткого замикання, тому навантаження другого трансформатора буде менше, тому що в нього збільшилася напруга короткого замикання. Це необхідно брати до уваги, щоб не допустити перевантаження другого трансформатора. Дані з дослідів записуються в таблицю 5.2.

Таблиця 5.2

№№ п/п	UАВ В	Uаb В	IА1 А	Iа1 А	IА2 А	Iа2 А	Iзаг А

По них будуються залежності Iзаг=f(I1) Iзаг=f(I2)

Звіт повинен містити:

а). Процедуру включення силових трансформаторів на спільну роботу;

б). Схеми експериментів і таблиці вимірів;

в). Висновки про співвідношення внутрішніх опорів і коефіцієнтів трансформації досліджених трансформаторів;

г). Графіки зовнішніх характеристик трансформаторів.

Контрольні питання до роботи:

Які умови ДСТ необхідно виконати при включенні трансформаторів на спільну роботу?

До чого приводить недотримання умов ДСТ?

Які ознаки визначають вид зовнішньої характеристики трансформатора?

Чим визначається розподіл навантаження між двома трансформаторами при паралельній роботі?

Яка з умов дотримується ідеально?

При відомих зовнішніх характеристиках двох трансформаторів як визначити режим при розподілі навантаження?

Література до роботи:

[К] - розділ «Трансформатори»

[Л1] - с. 109-113

[Л2] - с.452-459

[Л3] - с.254-258; с.274-287, с.298-303, з311-317.

[Л4] - с.66

Лабораторна робота № 6

Дослід холостого ходу асинхронного двигуна

Ціль роботи: головна мета проведена досліду холостого хода асинхронного двигуна (АД) є визначення втрат потужності в «сталі» статора - Рст1, що дозволяє розрахувати параметри контуру намагнічування по формулам («Т» - образної) схеми заміщення.

Порядок виконання роботи:

1. Записати паспортні дані АД, зазначені викладачем, зібрати електричну схему включення для проведення випробування в режимі холостого ходу (рис. 2.1).

Паспортні дані двигуна: Тип МТF-111-6У2; Рн=3,5 кВт; nн=900 об/хв;

Статор: 380/220 В, 10,5/18,1 А Ротор: 181 В; 13,7 А, R1=1,5 Ом



Рис. 6.1

Дослід холостого ходу. Визначення параметрів контуру намагнічування.

;

; ; ;;

;

Активний опір фази первинної обмотки R1 задається викладачем, або визначається безпосереднім виміром (будь-яким доступним методом). При замкнутій вторинній обмотці (на відміну від досліду холостого ходу силового трансформатора) на первинну обмотку двигуна подати номінальну напругу і зафіксувати показання приладів з урахуванням використання вимірювального трансформатора струму. За допомогою регулятора напруги РН, східчасто, через 20 В знижувати напругу до 100 В, записуючи в таблицю 6.1 обмірювані величини за покажчиками приладів.

Таблиця виміряних та обчислених величин

Таблиця 6.1

Виміряні величини

Обчислені величини

№ п/п

U'1xx, В

I'1xx, A

P'1xx, Вт

КТТ

КТН

U1xx, В

I1xx, A

P1хх Вт

ДPм, Вт

ДPст+ДPмех Вт

ДPст, Вт

R0, Ом

^ R0, В.о.

^ x0, В.о.

^ ДPСТ., В.о.

1

220

2

190

3

160

4

130

5

100

У цьому режимі потужність на вході АД

Де - потужність мережі на вході АД, Вт

- втрата потужності в «сталі» статора і ротора, Вт

- наведений активний опір фази ротора, Ом

Через малу частоту струму ротора втрати в «сталі» ротора і втрати в його обмотках (I2'?0) можна вважати зневажено малими, тобто можна прийняти



Виміривши і I1хх можна ( при відомому R1) знайти суму втрат необхідну для розрахунку коефіцієнта корисної дії двигуна, вирахуванням із втрат в обмотці статора. Для відшукання параметрів R0 (еквівалент втрат потужності в «сталі» і Х0 (еквівалент дії основного магнітного потоку), хоча б з наближених рівностей

Необхідно зробити поділ втрат потужності .

Тому що втрати потужності в «сталі» залежать від ,а пропорційне зміненню швидкості, котра в режимі холостого ходу, при зміні напруги убік зниження, практично не змінюється, то побудовану залежність

можна вважати лінійною (рис. А2-2)



Рис. 6.2

Відділення механічних втрат виробляється шляхом екстраполяції її нижньої прямолінійної частини до перетинання з віссю ординат. Відрізок, що відповідає цій прямій на осі ординат, представляє механічні втрати. Після чого, знаючи , для будь-якого значення напруги на статорі АД розраховують параметри контуру намагнічування R0, Х0 і будують графіки їх залежностей від U1. (Л3)

2. Тарировка тахометра

Для цього необхідно знать частоту струму ротора, щоб визначити ковзання S. C цією метою в розрив фази ротора (АД з фазним ротором) включається амперметр постійного струму, на вал двигуна дається невелике постійне навантаження, щоб спокійно зафіксувати в плині t=30ч60 c число повних відхилень стрілки амперметра N. При цьому вимірюємо також по тахометру число обертів вала двигуна. Знаючи частоту мережі і синхронну швидкість поля для даного двигуна, визначаємо ковзання, у тім і іншому випадку, порівнюємо і знаходимо погрішність.

Де n1- синхронна швидкість поля, об/хв; n- швидкість ротора, об/хв.

Звіт повинен містити:

а). Перелік у таблиці обмірюваних і обчислених величин, які підлягають визначенню в експериментальній частині роботи;

б). Схеми всіх дослідів із вказівкою паспортних даних двигуна, апаратуру і вимірювальних приладів;

в). Розрахункові формули, графіки залежностей параметрів контуру намагнічування R0, Х0 у функції від U1.

г). Значення параметрів необхідних для прогнозування робочих характеристик двигуна.

Контрольні питання по роботі:

Послідовність операцій при пуску і зупинці двигуна?

Що таке ковзання і як визначити його з досліду?

Які види втрат у досліді холостого ходу АД можуть бути визначені?

Яким видом втрат у досліді холостого ходу СТ ми зневажаємо й, у зв'язку із чим, ураховуємо в досліді холостого ходу АД?

Як розрахувати параметри контуру, що намагнічує?

Яка схема заміщення використовується для проведення досліду холостого ходу асинхронного двигуна?

Що є еквівалентом R0 і Х0 в «Т- образної» схемі заміщення?

Література до роботи.

[К] - розділ «Асинхронні машини»

[Л1] - розділ «Асинхронні машини» стор. 374-381, 393, 402

[Л3] - стор. 386-396, 490-511.

Лабораторна робота №7

Дослід короткого замикання асинхронного двигуна

Ціль роботи: Одержати інформацію про найважливіші параметри асинхронного двигуна, пов'язаних їх з втратами потужності в «сталі» і в «міді» і необхідних для прогнозування його робочих характеристик у даному досліді. Дати студентам практичний досвід проведення даного випробування.

Порядок проведення досліду:

Схема включення АД для проведення експерименту залишається та ж, тільки перед проведенням досліду регулятором напруги знижуємо напругу до 0. Умова проведення досліду полягає в наступному: при загальмованому роторі починаємо подавати напругу на статор АД з 0 до значення, при якому показання амперметра будуть дорівнювати половині номіналу і номіналу по струму статора АД. При цих значеннях струму записати показання напруги Uк, потужності Рк. Напругу перевести в систему відносних одиниць, обчислити параметри АД по формулах спрощеної схеми заміщення й заповнити таблицю 7.1. Необхідно пам'ятати, що втрати в «сталі» ротора треба враховувати. В зв'язку з тим втрати в «сталі» крім того, що залежать від , ще залежать від частоти, а при загальмованому роторі в досліді короткого замикання , то із графіка поділу втрат при холостому ході, для відомої напруги короткого замикання відшукуємо втрати потужності в «сталі» і подвоюємо їх. Знаючи втрати в «міді» знаходимо

Тому що в системі відносних одиниць

, а визначаємо , .

Індуктивний опір від впливу потоків розсіювання розділити складно, тому, при необхідності, можна скористатися наближеною рівністю



Для машин з напівзакритими або закритими пазами Rк і Хк можуть виявитися не постійними. Тому, роблячи дослід короткого замикання необхідно мати характеристику короткого замикання, тобто залежність Звичайно ця залежність має вигляд показаний на рис. 7.1. і екстраполяція її дозволяє точно оцінити значення пускового струму

Таблиця 7.1

Виміряні величини

Обчислені величини

№ п/п

U'1к, В

I'1к, A

P'1к, Вт

КТТ

КТН

в.о.

, A

Pк, Вт

2ДPст, Вт

ДPм, Вт,

Rк, Ом

Хк, Ом

^ Rк, в.о.

^ хк, в.о.

1

0,5I1н

2

I1н

Звіт повинен містити:

а). Таблицю вимірів і обчислених величин проведених дослідів;

б). Розрахункові формули і графіки залежностей, обумовлених у розрахунковій частині

Контрольні питання по роботі:

У чому відмінність режиму короткого замикання від досліду короткого замикання.

Умови проведення досліду і для чого необхідні параметри, обумовлені з досліду короткого замикання?

Яка схема заміщення використається при проведенні досліду?

Як можна визначити параметри схеми заміщення?

Як знайти величину критичного ковзання за даними досліду короткого замикання?

У системі відносних одиниць чому відповідає номінальна напруга короткого замикання?

Література до роботи

[К]-розділ «Асинхронні машини»

[Л3] - стор.386-398, 477-511

[Л1] - стор.402-409

Лабораторна робота № 8

Робочі характеристики асинхронного двигуна

Ціль роботи: Полягає в ознайомленні із пристроєм АД з фазним ротором, можливостей його роботи при зміні напруги на статорі і вивченні властивостей шляхом зняття основних робочих характеристик.

Порядок проведення досліду

1. За допомогою регулятора напруги (РН) установити подану напругу . Після сталої швидкості обертання навантажити двигун за допомогою гальма до значення струму . Поступово знизити навантаження до холостого хода а потім зняти 5-6 показань амперметру за навантаженням, і тому разі при . При цьому фіксувати показання тахометра й киловаттметра. Результати досліду занести в таблицю 8.1

Таблиця 8.1

I1, A
n, об/хв
Р, Вт

2. Аналогічним образом знімаємо показання приладів, бажано при тих же значеннях по струму навантаження, але при зниженій напрузі . Зафіксувати струм двигуна і швидкість при моменті перекидання. Дані досліду занести в аналогічну вище наведену таблицю.

3. Даний етап передбачає один зі способів зміни швидкості обертання ротора за рахунок введення, підключення до обмотки ротора додаткового активного опору, це дозволяє вирішити дві проблеми - обмеження пускового струму і збільшення пускового моменту. У цьому випадку Ммах не змінюється, а ковзання критичне Sкр буде на механічній характеристиці збільшуватися. Дослід проводити при номінальній напрузі і уведеному опорі в колі фазного ротора. Дані дослідів занести в аналогічну вищенаведену таблицю.

Для всіх трьох етапів по потужності і частоті обертання розрахувати моменти

де Р - потужність на валу двигуна, кВт

n - швидкість (частота) обертання, об/хв

Звернути особливу увагу на режим критичного ковзання. Після проведених розрахунків побудувати графіки механічних характеристик Ме=f(S), або зовнішньої n= f(Mв).

Звіт повинен містити:

а). Паспортні дані двигуна;

б). Графіки механічних характеристик;

в). Таблиці виміряних і обчислених величин;

г). Формули розрахунку

Контрольні питання по роботі

Як впливає на швидкість обертання двигуна додатковий опір в колі ротора?

Чи залежить критичне ковзання від напруги на затисках статора?

Як зміниться вид механічної характеристики при зниженні напруги на затисках статора?

Як залежать кратності максимального і пускового моментів від величини опору в колі ротора?

Література до роботи

[К] - конспект, розділ «Асинхронні машини»

[Л1] -стор.405-411, стор.434-436

[Л3] -стор.566-586

Лабораторна робота №9

1. Потужність на вході первинної обмотки силового трансформатора в режимі холостого ходу Р1схх складається із втрат потужності в «сталі» - ДРст і із втрат потужності в «міді» -

, тобто

В зв'язку з тим, що струм що намагнічує й значення його для потужних СТ становить 3ч10% від номінального, то добуток дуже мала величина, у відносних одиницях, і втратами потужності в «міді» можна зневажити. Тому показання киловаттметра й будуть визначати втрати потужності в «сталі». Визначення ДРст дозволяє по формулах «Т- образної» схеми заміщення встановити параметри контуру намагнічування.

2. Чому коефіцієнт трансформації СТ найбільше приблизно до точного значення можна визначити при зниженій напрузі?

Коефіцієнт трансформації можна визначити через відносні одиниці



Точно коефіцієнт визначається через відношення витків первинної обмотки W1 і вторинної W2 обмоток. При напругах близьких до номіналу, а також номінальних, більшу погрішність вносить друга складова частина математичної моделі в рівнянні для первинної обмотки.

Де - напруга живлення на первинній обмотці, В

- електрорушійна сила первинної обмотки- ЕДС, В

- струм фази первинної обмотки в режимі холостого ходу, що намагнічує струм, А

R1 - опір фази первинної обмотки, Ом

- індуктивний опір від впливу потоку розсіювання первинної обмотки, Ом.

На графіку залежності від напруги (рис 5.1) кривой намагнічування видно, що при напрузі , значення струму є пренебрежимо малою величиною й тому можна припустити, що . Відношення буде найбільше точніше відповідати відношенню .



Рис. 9.1

Крива струму намагнічування сталі магнітопроводу

3. Для приклада, спосіб топографічних зарубок при визначенні групи сполуки СТ, розглянемо для схеми первинної й вторинної обмоток /Y (рис.9.2). Вивідні кінці обмоток А и а замкнуті перемичкою, на первинну обмотку подана лінійна напруга 100 В. Напруги, обмірювані на однойменних затискачах, зведені в таблицю

	А	В	С
а	0	100	100
b	105	50	145
c	105	100	95

Рис. 9.2

Схема з'єднання трансформатора

Вибираємо масштаб 1 см - 20 В і будуємо векторні діаграми для первинної й вторинної обмоток. Можна робити цю побудову не повністю, а досить визначити кут між однойменними векторами лінійних напруг і розділити його на 30, тому що номер групи кратний 30є. Одержимо номер групи сполуки. Можна на схемі циферблата імітаційної моделі годинника, із центра кола, на цифру 12 (0) направити вектор напруги первинної обмотки, тоді вектор лінійної напруги вторинної обмотки покаже номер групи.

Побудувавши трикутник лінійних напруг первинної обмотки в обраному масштабі, шукаємо напрямок вектора ab вторинної обмотки. Для цього радіусом UAb =105 В проводимо окружність із точки А,а. потім проводимо із точки В коло радіусом UВb =50 В, що перетинає перше коло у двох місцях. С метою встановлення істини із крапки С радіусом UCb =145 В проводимо окружність і там, де вона перетне одне місце, з перших двох, втретє (у цьому випадку це крапка b, а не b') і буде те, що нам необхідно. Може бути таке, коли при зміні й побудові векторних діаграм будуть зроблені помилки. Тоді при визначенні номера групи варто враховувати схему сполуки обмоток і відносити її до того номера, між якими перебуває вектор Uаb, згідно схеми сполуки (однакова схема сполуки - парна група, різна - непарна). Наприклад: кут вийшов 345є, це не 12(0) група, тому що схема сполуки /Y і не перша до якої 45 є, а 11.

Рис. 9.3 - Приклад визначення номера групи з'єднання СТ методом топографічних зарубок



Лабораторна робота №10

трансформатор замикання навантаження

1. Дослід короткого замикання виконується при зниженій напрузі, що становить для силових трансформаторів 5-10 % від номінальної, є десь в 20 разів менш номінальної.

Втрати потужності в «міді» або втрати потужності на нагрівання обмоток, коли струми рівні номінальними

Де - потужність при U1= U1кн І1до=Ін

- втрати потужності в «сталі», що відповідають U1кн

У зв'язку з тим, що напруга зменшується в 20 разів, а , то втрати в «сталі» зменшуються в 400 разів і тому їх можна не враховувати.

Тоді показання киловаттметра і будуть втратами потужності в «міді», тобто

2. Рівняння магніторушійних сил дозволяє обґрунтувати визначення коефіцієнта трансформації через відносини струмів у досвіді короткого замикання

У досвіді короткого замикання напруга становить близько 0,05ч0,1 від номіналу і тому струм намагнічування нескінченно малий. (см. рис. 10.1). Зневажаючи добутком з отриманої пропорції визначаємо



Література

1. А.В. Иванов - Смоленский «Электрические машины» М..: Из-во: «Энергия», 1980г [Л1]

2. М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский «Электрические машины» М.: Из-во: «Энергия», 1980г [Л2]

3. А.И. Вольдек «Электрические машины» М..: Из-во: «Энергия» 1974 [Л3]

4. Б.Н. Сергеенко, В.М. Киселев, Н.А. Акимов «Электрические машины», «Трансформаторы», М.: Из-во: «Высшая школа» 1989 [Л4]

5. Конспект лекцій [КЛ]

Размещено на Allbest.ru