Параллельная работа трехфазных двухобмоточных трансформаторов

 

Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный государственный  технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

 

 

 

 

 

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРЕХФАЗНЫХ ДВУХОБМОТОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Отчет к лабораторной работе № 7

по дисциплине «Электрические машины»

 

 

 

 

                                                                    Работу выполнили студенты Э-7041 группы:

    Беликов А.

                                                                                                                                Гарбар А.

                                                                                                                                Жирков К.

                                                                                                                          Мухоплева М.

                                                                                                                              Слепцова А.

                                                                                                                         

 

                                                                                                Преподаватель Сергеев В.Д.

                                                                                     Дата: «   » ___________ 2009 г.

 

 

 

 

 

 

2009

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

 

     Тема работы: параллельная работа трехфазных двухобмоточных трансформаторов.

 

     Цель работы: ознакомление студентов с условиями параллельной работы трехфазных двухобмоточных трансформаторов, распределением нагрузки между трансформаторами при соблюдении всех условий и отклонении от идеальных условий, экспериментальной проверкой групп соединений.

 

     Паспортные  технические данные трансформаторов: Т7:     . Т8:

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ:

 

1. Параллельная работа трансформаторов при соблюдении всех условий;

2. Параллельная работа трансформаторов при неодинаковых коэффициентах трансформации К₍₇₎ ≠ К₍₈₎;

3. Параллельная работа трансформаторов  при неодинаковых напряжениях  короткого замыкания  u_К(7)  ≠ u_К(8); 

4. Экспериментальная проверка группы соединения.

 

1. Параллельная работа трансформаторов при соблюдении всех условий

 

Устанавливают режимные переключатели и регуляторы в исходное положение, SAI8 - в положение I. Подают напряжение на стенд, включают источник питания, устанавливают номинальное напряжение на первичных обмотках трансформаторов. Тщательно измеряют и записывают все линейные напряжения обмоток ВН и НН трансформаторов Т7 и Т8 (таблица 1). Проверяют равенство групп соединений! При выполнении этого условия включают трансформаторы на параллельную работу, замкнув SА21 в положение I. Необходимо убедиться в отсутствии уравнительных токов. Подключают нагрузку. Увеличивают ток нагрузки до тех пор, пока ток одного из трансформаторов не достигнет номинального значения.

Измеряют токи вторичных обмоток трансформаторов I₂₍₇₀, I₂₍₈₎  и ток нагрузки I (таблица 2).

Строят зависимость I₂₍₇₎, I₂₍₈₎  = f(I) (рисунок 2).

Рассчитывают коэффициент трансформации фазных напряжений К₍₇₎ и К₍₈₎ по формуле:

 

                                                    K= U_фВН/U_фНН ,                                                (1)        

 

где  U_фВН,U_фНН - фазные напряжения обмоток ВН и НН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Принципиальная схема параллельной работы двух трансформаторов

 

Таблица 1. Линейные напряжения обмоток ВН и НН трансформаторов при соблюдении всех условий

 

UА(7), В	UВ(7),  В	UС(70, В	Uав(7), В	Uвс(7), В	Uса(7), В	UА(8), В	UВ(8), В	UС(8), В	Uав(8), В	Uвс(8), В	Uса(8), В
220	218	220	228	230	232	220	218	220	228	230	232
UлВН(7) = 219,33 В			UлНН(7) = 230 В			UлВН(8) = 219,33 В			UлНН(8) = 230 В

U_лВН(7), U_лНН(7), U_лВН(8). U_лНН(8) – средние значения соответствующих напряжений.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.  Токи вторичных  обмоток трансформаторов и ток нагрузки при соблюдении всех условий

 

I2(7), А	2,25	2,75	3,2	3,65	4	4,7	5	5,75	6	6,25
I2(8), А	1,25	1,5	1,75	2	2,25	2,5	2,75	3,1	3,25	3,35
I, А	3,75	4,5	5,2	6	6,5	7,5	8	8,8	9,2	9,6

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Распределение  токов между трансформаторами при  соблюдении всех условий 

 

2. Параллельная работа трансформаторов при неодинаковых коэффициентах трансформации К₍₇₎ ≠ К₍₈₎

 

Устанавливают режимные переключатели и регуляторы в исходное положение, SA18 - в положение К. Подают на первичные обмотки трансформаторов номинальное напряжение. Тщательно измеряют и записывают все линейные напряжения первичных и вторичных обмоток трансформаторов Т7 и Т8 (таблица 3). Проверив еще раз соответствие групп соединений, включают трансформаторы на параллельную работу. Измеряют и записывают уравнительный ток I_ур. Включают нагрузку, опыт выполняют аналогично предыдущему.

Строят зависимость I₂₍₇₎,I₂₍₈₎ = f(I) (рисунок 3), рассчитывают коэффициенты трансформации фазных напряжений по формуле (1).

 

Таблица 3. Линейные напряжения обмоток ВН и НН трансформаторов  при К₍₇₎ ≠ К₍₈₎

 

UА(7), В	UВ(7),  В	UС(70, В	Uав(7), В	Uвс(7), В	Uса(7), В	UА(8), В	UВ(8), В	UС(8), В	Uав(8), В	Uвс(8), В	Uса(8), В
220	218	220	222	224	226	220	218	220	224	224	226
UлВН(7) = 219,33 В			UлНН(7) = 224 В			UлВН(8) = 219,33 В			UлНН(8) = 224,67 В

 

 

 

I_ур=1,7 А

 

Таблица 4. Токи вторичных  обмоток трансформаторов и ток нагрузки при К₍₇₎ ≠ К₍₈₎

 

I2(7), А	0,75	0,6	0,525	0,613	0,8	1,125
I2(8), А	2,3	2,5	2,8	3	3,25	3,5
I, А	1,9	2,1	2,85	3,25	3,75	4,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Распределение токов между трансформаторами при К₍₇₎ ≠ К₍₈₎

 

3. Параллельная работа трансформаторов  при неодинаковых напряжениях  короткого замыкания  u_К(7)  ≠ u_К(8)

 

Устанавливают режимные переключатели и регуляторы в исходное положение, SAI8 - в положение u_К. Включают трансформаторы на параллельную работу. Необходимо убедиться в отсутствии уравнительного тока.

Опыт проводят аналогично п. 1.

Строят зависимость I_2Ι,I_2ΙΙ = f(I) (рисунок 4).

 

Таблица 5. Линейные напряжения обмоток ВН и НН трансформаторов  при u_К(7)  ≠ u_К(8)

 

UА(7), В	UВ(7),  В	UС(70, В	Uав(7), В	Uвс(7), В	Uса(7), В	UА(8), В	UВ(8), В	UС(8), В	Uав(8), В	Uвс(8), В	Uса(8), В
220	218	220	228	230	232	220	218	220	228	230	232
UлВН(7) = 219,33 В			UлНН(7) = 230 В			UлВН(8) = 219,33 В			UлНН(8) = 230 В

 

 

 

 

Таблица 6. Токи вторичных  обмоток трансформаторов и ток нагрузки при u_К(7)  ≠ u_К(8)

 

I2(7), А	2	2,55	3	3,5	4,2	4,7	5
I2(8), А	1,5	1,9	2,25	2,6	3	3,35	3,65
I, А	3,7	4,75	5,55	6,45	7,4	8,2	8,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4. Распределение  токов между трансформаторами при  u_К(7)  ≠ u_К(8)

 

4. Экспериментальная проверка группы соединения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5. Векторная диаграмма  ЭДС для группы Y-Δ-9

 

Рисунок 6. Принципиальная схема  для определения группы соединения обмоток трансформатора (Y-Δ-9)

 

Проверка групп соединений производится на трансформаторе Т7. Собирают схему трансформатора, соответствующую  заданной группе соединения, соединяют  одноименные зажимы обмоток ВН и  НН А и а (рисунок 6).

Рассчитывают напряжения U_вВ,U_вС,U_сВ для U_лВН = 200В. В расчетах учитывают, что К_Л  - коэффициент трансформации линейных напряжений, т.е. отношение линейного напряжения обмотки ВН к линейному напряжению обмотки НН. При U_лВН=200 В измеряют линейное напряжение обмотки НН: U_лНН=U₂=70,5 В. Тогда:

 

;

 

 

 

 

 

 

 

Затем измеряют эти же напряжения на стенде:

 

U_вВ = 214 В;

U_вС = 272 В;

U_сВ = 146 В

 

Видно, что расхождение  незначительно.

 

 

 

5. Теоретические расчеты и построения

 

1. К опыту 2 по формуле (2) рассчитывают ΔК, %, уравнительный ток в относительных I_ур(7)* и абсолютных единицах I_ур(7)=I_ур(7)*∙I_2н(7), сравнивают с опытным значением. Рассчитывают φ_к по уравнению (3).

 

 

 

                     (2)

 

 

 

 

 

Сильная разница между  опытным и расчетным значением  I_ур(7) может быть связана с работой стенда (опытное значение: I_ур(7)=1,7 А).

 

                             (3)

 

φ_к=arctg(2,63+5,28)/(3,8+5,6)=40,08⁰

 

По графикам I₂₍₇₎, I₂₍₈₎=f(I), построенным по результатам опыта 2, определяют допустимый ток нагрузки I_доп=4,1 А и ток I₂₍₇₎=1 А первого трансформатора (см. рисунок 3) при условии I₂₍₈₎=I_2н(8) (см. рисунок 3).

По векторной диаграмме  токов (см. рисунок 7) определяют нагрузочный ток I_нг(8) второго трансформатора. Для этого принимают удобный масштаб и строят ее в следующем порядке. Нужно отложить направление U₂, под углом φ_к построить вектор I_ур(8)=-I_ур(7), взяв его значение из опыта 2. Под углом φ₂ необходимо отложить прямую ОВ, совпадающую с направлением нагрузочных токов I_нг(7), I_нг(8) (их величины пока неизвестны). Угол φ₂ зависит от характера нагрузки в опыте. В данном случае нагрузка активная, то есть φ₂=0 (φ₂=90⁰ – нагрузка индуктивная). Из конца вектора I_ур(8) проводят линию АС параллельно ОВ. Радиусом, равным току I₂₍₈₎=I_2н(8) из точки 0 делают засечку на линии АС в точке Д. Из этой точки проводят линию ДЕ параллельно I_ур(8). В результате построения получают отрезок ОЕ, равный нагрузочному току второго трансформатора I_нг(8)=2,4 А. Определяют нагрузочный ток первого трансформатора I_нг(7)=I_доп-I_нг(8)=4,1 А. Затем нужно отложить I_нг(7) на линии ОВ и определить результирующий ток первого трансформатора I₂₍₇₎=3,3 А как геометрическую сумму токов I_ур(7) и I_нг(7).