Лабораторная работа №2

Указания по проведению эксперимента

            Работа выполняется на том же стенде, что и лабораторная работа № 1. Все исследования проводятся на лабораторном трансформаторе ТСТ- 6,3/0,5, описание которого приведено во введении к лабораторным работам. Паспортные данные трансформатора, приведенные на его заводском щитке следует занести в протокол испытаний.

            1. Измерение сопротивления изоляции обмоток

            Проводится в соответствии с указаниями, приведенными в лабораторной работе № 1. Измерения должны быть проведены в начале испытаний ( в холодном состоянии ) и в конце испытаний ( в горячем состоянии ).

2. Определение начал и концов обмоток, маркировка обмоток

 1). На выходе трансформатора установлена контактная плата с двенадцатью (восемнадцатью) одинаковыми немаркированными зажимами (клеммами) , к которым произвольным образом подсоединено шесть (девять) катушек трехфазного трансформатора. Три из них принадлежат обмотки ВН и три НН (еще три СН). Положение “начал” и “концов” обмоток неизвестно. Для измерений в распоряжении студентов имеется омметр, источник постоянного тока пониженного напряжения  (батарейка или аккумулятор), выключатель (кнопка) и измерительный прибор (обычно −  милливольтметр) с центральным положением стрелки (нуля) на шкале.

            2). Рассмотрим еще раз конструкцию стержневого трехфазного трансформатора (рис. 2.4). На каждом из стержней имеется по две (три) обмотки: обмотка ВН обмотка НН и обмотка СН. У каждой из обмоток имеется два вывода − “начало” и “конец”. На начальном этапе исследований мы не можем знать, где “начало” обмотки, а где “конец”, так как для единичной обмотки это , в принципе, и не важно и расположение “начал” и “концов” обмоток начинает играть свою роль лишь при взаимодействии полей обмоток между собой (взаимоиндукции). Визуально, даже в трансформаторах без бака, определить начала и концы обмоток  весьма сложно, а зачастую и невозможно, так как возможна их “правая” или “левая” намотка.

                              Рис. 2.4. Определение начал  и концов обмоток

            3). При питании трансформатора по его магнитной цепи протекает замкнутый магнитный поток. Если питать лишь одну из катушек, то  величина и направление магнитного потока в разных стержнях будет различной. В стержне с питаемой обмоткой следует принять направление магнитного потока за положительное, тогда в двух других стержнях оно будет отрицательным. Величина магнитного потока в дальнем стержне будет меньше, чем в ближнем за счет увеличения магнитного сопротивления системы.

            4). Первый опыт − найти выводы каждой из катушек. Для этого следует “прозвонить” возможные пары выводных концов. После этого мы знаем пары зажимов, принадлежащие каждой из шести (девяти)  катушек, но не знаем , какие катушки ВН, какие СН, а какие НН и не знаем расположения “начал” и “концов” обмоток.

            5). Определим, какие из обмоток относятся к ВН, а какие НН. Обмотки НН обычно намотаны более толстым проводом и имеют меньшее число витков. Поэтому их активные сопротивления должны быть меньше, чем у катушек ВН. Измерив сопротивления всех катушек, разобьем их на две (три) группы: ВН, (СН) и НН.

            6). Перейдем к определению начал и концов обмоток. Напоминаем, что начала обозначаются буквами А,В,С (для ВН)  а,в,с (для НН), A_m,B_m,C_m (для СН), а концы соответственно буквами X,Y,Z, x,y,z, X_m,Y_m,Z_m. В принципе, для единичной обмотки безразлично, где “начало”, а где “конец”. Это важно лишь при наличии взаимоиндуктивных связей. Поэтому выберем одну из обмоток ВН и зададимся положением ее “начала” А и “конца” Х. От этого выбора зависит, как расположатся “начала” и “концы” других обмоток.

            7).Определение “начал” и “концов” других обмоток производится с помощью источника постоянного тока пониженного напряжения, выключателя и измерительного прибора со шкалой с центральным нулем (рис.2.5).  Напоминаем, что ЭДС в обмотках наводятся лишь в случае изменения магнитного потока. Поэтому, если источник постоянного тока просто подключен к одной из обмоток, то при включении измерительного прибора в любую из обмоток никакого отклонения стрелки не произойдет. Однако, если прибор подключен к обмотке постоянно, а источник мы периодически подключаем или отключаем, т.е. даем импульс тока ( при подключении производная от тока положительная, а при отключении - отрицательная), то прибор среагирует положительным или отрицательным отклонением стрелки.

Рис. 2.5. К определению начал и концов обмоток.

Условимся, что всегда будем регистрировать направление отклонения стрелки только при включении источника.

            8). Если обмотки расположены на одном стержне и “начало” и “конец” обмотки НН, подключенной к прибору соответствует выбранным для обмотки ВН − стрелка прибора отклонится вправо, если “начало” и “конец” обмотки НН перепутаны местами − влево. Для обмоток расположенных на других стержнях − картина будет обратной. Расположена ли обмотка на том же стержне, что и питаемая, или на другом − можно проверить по величине отклонения стрелки. Чем дальше находится одна обмотка от другой, тем меньше будет отклонение.

            9). Желательно проверить найденное расположение выходных концов при последовательном питании постоянным током каждой из обмоток ВН. После этого всем клеммам присваиваются названия и в протокол отчета заносится эскиз расположения зажимов клеммной пластины.

            3. Проверка группы соединения обмоток

            1) Выбрать 3 ¸ 4 схемы из представленных на рис. 2.6   (по согласованию с преподавателем)          

            2) Определить для этих схем группу соединений с помощью источника постоянного тока.

            3) Для тех же схем проверить группу соединений на переменном токе.

            По очереди собирается каждая из выбранных по рис. 2.6 схем и производится определение группы соединений для трехфазного трансформатора на постоянном токе. Для этого:

            1) К каким-либо двум клеммам обмоток НН, например “а” и “в” прикладывается через выключатель определенное, пониженное напряжение постоянного тока “U”, причем так, что клемма “а” должна быть соединена с “+” источника.

            2) Последовательно между клеммами “А” и “В”, “А” и “С”, “В” и “С” подключается вольтметр со шкалой с центральным нулем.

            3) При подключении к обмотке НН “а-в” источника постоянного тока регистрируется знак отклонения вольтметра.

            Рис. 2.6. Схемы соединений обмоток трансформаторов

            4) Последовательность полученных знаков отклонений вольтметра сравнивается с данными табл. 2.1. Соответствие полученной последовательности определенной строке таблицы позволяет определить группу соединений.            

5) Если подводить напряжение к клеммам “А” и “В” вместо “а” и “в” то группа соединений определится как 12-N, где N определяется по той же таблице.   Проверка групп соединений на переменном токе производится в соответствии с табл. 2.2.         

            1) Поочередно собирают выбранные по рис. 2.6 схемы и запитывают обмотку ВН трансформатора симметричной системой трехфазных напряжений. При этом зажимы “А” и “а” трансформатора должны быть соединены.

Таблица 2.1

Определение группы соединений трансформатора на постоянном токе

            2). Измеряются напряжения: U_AB, U_BC, U_CA, U_ab, U_bc, U_ca, U_bB, U_cC, U_cB.

3). Проверяют совпадение отношений U_cb/U_ab и U_bB/U_ab  (табл. 2.2) и по ней определяют группу соединений.

            Измеренные напряжения служат для построения векторных диаграмм первичных и вторичных напряжений.

             4. Испытание трансформатора на нагревание в продолжительном режиме работы.

            Переходя к выполнению этого пункта задания, следует зарегистрировать температуру окружающей среды, а затем, методом моста постоянного тока измерить сопротивления обмоток и занести результаты измерений в протокол. Это измерение соответствует моменту времени t = 0. После этого нагружают трансформатор такой нагрузкой, которая равна сумме его потерь в номинальном режиме.

            В лабораторной работе предлагается проводить нагрев трансформатора методом КЗ, описание которого представлено во введении к лабораторной работе. В течение опыта необходимо следить за тем, чтобы ток в обмотке оставался неизменным и равным заданному.

Измерения превышений температуры (DQ) обмоток трансформатора проводят методом сопротивления с интервалом 30 мин, отключая испытуемый трансформатор от сети. Измерения следует проводить по возможности быстро, так как за это время трансформатор начинает охлаждаться, что вносит погрешность в результаты. Результаты измерений записывают в таблицу, аналогичную табл. 4.2 (стр. 37) и снова включают трансформатор в сеть. Опыт проводится несколько раз и прекращается тогда, когда изменение температуры между двумя последовательными опытами не превысит 1^оС. Сразу после окончания испытаний на нагревание повторяют пункт 1 экспериментальной части работы (сопротивление изоляции в горячем состоянии).

Таблица 2.2

Определение группы соединений трансформатора на переменном токе.