Лабораторна робота №3 а), б).

ВИЗНАЧЕННЯ РЕАКТИВНИХ ОПОРІВ ОДНОФАЗНИХ І ТРИФАЗНИХ ДВОХОБМОТОЧНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

1. Мета і задачі лабораторної роботи.

При розрахунках несиметричних к.з. застосовують симетричні складові прямих, зворотних і нульових послідовностей розрахункових величин напруг струмів і опорів.

У даній роботі розглядається експериментальне визначення опорів прямої, зворотної і нульової послідовностей для двохобмоточних силових трансформаторів.

2. Теоретичні положення.

1. Опори прямої і зворотної послідовності трансформаторів.

Для визначення опору прямої послідовності виконують дослідження трансформатора в режимі короткого замикання. Схема досліду короткого замикання приведена на рис.3.1.

Рис. 3.1

Знижена напруга від потенціал-регулятора через контактну колодку (КК) підводиться до затисків первинної обмотки силового трансформатора. Величина напруги (5-10%U_н) повинна бути такою, щоб у ланцюзі обмоток трансформатора протікали струми, що не перевищують їхнього номінального значення.

Тому основний потік у сердечнику трансформатора і необхідна для його створення намагнічуюча сила невеликі і у досліді короткого замикання ними можна знехтувати.

Таким чином, виміряна напруга і струм на первинної обмотки в досліді короткого замикання дозволять визначити повний опір трансформатора по формулі (3.1).

U₁=I₁Z_к (3.1)

Напруга U_кн, виміряна в досліді короткого замикання за умови, що в колі трансформатора протікає номінальний струм, і віднесена до номінальної величини напруги відповідної ступені трансформації, називається номінальною напругою короткого замикання. Ця величина є параметром трансформатора. У відносних одиницях ця величина дорівнює відносній величині повного опору трансформатора при к.з.

(3.2)

Можна вважати, що активна потужність короткого замикання витрачається за звичай на покриття втрат у міді первинної і вторинної обмоток трансформатора.

Для трифазного трансформатора активний опір визначимо по формулі:

(3.3)

У відносних одиницях активний опір трифазного трансформатора дорівнює відносній величині активних втрат, отриманих з досліду короткого замикання при номінальних умовах:

(3.4)

Реактивна складова опору трансформатора визначається в цьому випадку, як:

(3.5)

Опір зворотної послідовності елементів системи, які не мають частин, що обертаються, дорівнює опору прямої послідовності. Так, наприклад, опір трансформатора при к.з. визначається розсіюванням і взаємоіндукцією обмоток окремих фаз. Оскільки зворотна послідовність симетрична так, як і пряма послідовність, то і взаємна індуктивність обмоток не зміниться при зворотньому чергуванні фаз. Переконатися в цьому твердженні можна з допомогою досліду к.з. по визначенню реактивності зворотної послідовності при підведенні до первинної обмотки напруги зворотної послідовності Для проведення цього досліду можна використовувати схему на рис.3.1, якщо, наприклад фази В і С, що йдуть від потенціал-регулятора.

2. Реактивність нульової послідовності.

Опір нульової послідовності трансформатора залежить від його конструкції, групи з'єднання обмоток і режиму заземлення нейтралі.

Для трансформаторів у яких обмотки мають з'єднання Y/Y; Y/∆; ∆/∆ опір нульової послідовності X₀=∞, тому що протікання струмів нульової послідовності в цьому випадку неможливе.

Якщо напруга нульової послідовності прикладена до обмоток, з'єднаних за схемою зірка з заземленою нейтраллю, то в кожній такій обмотці буде протікати струм нульової послідовності, що створює потік, зчеплений з відповідною обмоткою. Під дією цих потоків у кожній фазі у вторинних обмотках наводиться Е.Р.С. нульової послідовності

Чи будуть протікати під дією Е.Р.С. нульової послідовності струми відповідної послідовності у вторинних обмотках фаз, залежить від їхньої схеми з'єднання. На рис.3.2 приводяться різні схеми з'єднання вторинних обмоток двохобмоточних трансформаторів при протіканні струмів нульової послідовності в первинній обмотці. Праворуч для кожного варіанта з'єднання обмоток приводиться схема заміщення.

Згідно рис.3.2а фазні обмотки вторинної ступені напруги з'єднані за схемою трикутник. У цьому випадку з трьох послідовно з'єднаних вторинних обмоток утвориться замкнутий контур, у якому протікає струм нульової послідовності. Отже, струм нульової послідовності, подібно третій гармоніці, циркулює в трикутнику, не виходячи в лінію. Як і в досліді короткого замикання можна зневажати взаємоіндукцією, тому що величина струму намагнічування значно менше струму нульової послідовності, тобто Х_μ=∞.

Зі схеми заміщення з зазначеним допущенням можна визначити опір нульової послідовності:

(3.6)

Незалежно від конструкції трансформатора опір нульової послідовності при даній схемі з'єднання наближається до опору прямої послідовності при короткому замиканні.

На рис.3.2б вторинна обмотка з'єднана за схемою зірка з заземленою нейтраллю і передбачається, що на цій ступені забезпечений шлях протікання струму нульової послідовності, якщо в ланцюзі цієї обмотки є хоча б ще одна заземлена нейтраль. Як і в попередньому випадку, по первинній і вторинній обмотках протікають струми нульової послідовності. Опори нульової послідовності в цьому випадку також мало залежать від конструкції трансформатора і можуть бути визначені по формулі (3.6).

На рис.3.2в обмотки фаз з'єднані за схемою Y₀/Y. У цьому випадку у вторинному ланцюзі немає замкнутого контуру для протікання струму нульової послідовності. Струми нульової послідовності протікають тільки у фазах первинних обмоток і створюють відповідні намагнічуючі сили, н.с. рівні по величині і співпадають по фазі. Дія НС залежить від магнітної системи трансформатора. У тристрижневому трансформаторі (рис.З.За) НС направлені в кожнім стрижні однаково і діють у контурі кожної пари стрижнів назустріч і, отже, не можуть створити потік нульової послідовності, що замикається в сталі сердечника. Потік нульової послідовності кожної фази замикається але шляхом з великим магнітним опором через стінки бака і по повітрю. Для проведення магнітного потоку через середовище з великим магнітним опором потрібна значна величина НС і, відповідно, струм намагнічування. Виходить, реактивність взаємоіндукції нульової послідовності Х₀ для трансформаторів такого типу значно більше відповідного опору прямої послідовності при холостому ході і складає приблизно:

(3.7)

де Х_I опір прямої послідовності.

Якщо трансформатор складається з трьох однофазних, то кожна фаза трансформатора має свою, незалежну від інших фаз (рис.3.3б) магнітну систему. Магнітний потік нульової послідовності замикається в сердечнику трансформатора. У цьому випадку умови проходження потоку нульової послідовності в порівнянні з прямої залишаються тими ж. Звертаючись після всього сказаного до схеми з'єднання трансформатора по рис.3.2 можна сказати, що його режим роботи близький до холостого ходу трансформатора. У відповідності зі схемою заміщення рис.3.2в опір нульової послідовності визначиться в такий спосіб:

(3.8)

У практичних розрахунках опір нульової послідовності приймається рівним опорові прямої послідовності, якщо по первинній і вторинній обмоткам протікають струми нульової послідовності (рис.3.2а,б).

У випадку, якщо по первинній, обмотці протікають струми, а по вторинній ні, або навпаки (рис. 3.2в), опір нульової послідовності трансформатора залежить від конструкцій його магнітної системи. Для тристрижневих трансформаторів у відповідності з (3.7) і (3.8) цей опір приблизно можна вважати Х₀=(10-20)X_I. Для групи, що складається з трьох однофазних трансформаторів, опір нульової послідовності можна прийняти X₀=∞

3. Зміст лабораторної роботи.

Дата добавления: 2015-10-26