Лабораторная работа №1

 Указания по проведению эксперимента

Испытания проводятся на лабораторном трансформаторе, описание которого приведено в предисловии.

 1. Измерение сопротивления изоляции обмоток

            Величина сопротивления изоляции зависит как от типа и качества самой изоляции, так и температуры ее нагрева. Задание точных норм допустимой величины сопротивления изоляции весьма затруднительно и неоднозначно. Поэтому сопротивление изоляции трансформатора, находящегося в эксплуатации следует принимать равным не менее 70% от значений, указанных в табл. 1.1. 

Таблица 1.1

            Измерение сопротивления изоляции осуществляется при температуре не ниже +10^оС мегомметром, имеющим напряжение 1000 В ( для трансформаторов с U_вн < 10 кВ и мощностью менее 16 мВА). В лабораторных условиях для испытуемого трансформатора с U_вн < 1 кВ может быть использован мегаомметр с напряжением 500 В.

            В протокол испытаний трансформатора должна быть внесена температура окружающего воздуха в лаборатории.

Рис. 1.1. Схемы измерения сопротивлений изоляции.

а) - обмотка НН (вводы а, х); б) - обмотка ВН (вводы А,Х)

              Измерения сопротивления изоляции трансформатора проводятся последовательно для  фаз А, В и С обмоток НН и ВН (СН). В соответствии со схемой испытаний (рис. 1.1) мегаомметр присоединяется последовательно к каждой из фаз обмоток.  При этом все остальные фазы соединяются между собой последовательно и замыкаются на корпус (на землю). Измерение считается оконченным, когда мегаомметр дает неизменные показания в течение 15 ¸ 20 с. Результаты измерений сопротивлений каждой фазы и каждой обмотки заносятся в табл. 1.2.

Таблица 1.2

2. Определение сопротивления обмоток постоянному току.

            Результаты опыта используются как в первой, так и во второй лабораторных работах (для определения добавочных потерь), поэтому необходимо провести этот опыт весьма тщательно.

            Измерение сопротивлений обмоток  проводится либо методом падения напряжения, либо методом моста. Обычные омметры, ввиду их недостаточной точности, применять нельзя.

            В лаборатории для измерения сопротивления используется метод моста постоянного тока. Напомним, что для определения сопротивления обмотки необходимо подобрать  сопротивление измерительной ветви моста, равное измеряемому. В этом случае ток в индикаторе будет равен нулю. Измерения проводятся в начале испытаний (в холодном состоянии) и в конце испытаний (в горячем состоянии). Результаты измерений заносятся в табл. 1.3.

Таблица 1.3

3. Определение коэффициента трансформации

            Испытания проводятся по методике, представленной в [5]. Коэффициентом трансформации k называется отношение линейных напряжений на зажимах двух обмоток при опыте ХХ. Для двух обмоток силового трансформатора, расположенных на одном стержне, коэффициент трансформации принимается равным отношению чисел витков:

 k = U_B/U_H = w_BН/w_HН .   ( 1.1)

      Определением коэффициента трансформации проверяют правильность чисел витков обмоток трансформатора. Коэффициент трансформации определяют на всех фазах и на всех регулировочных ответвлениях обмоток (если они имеются).

            В работе следует определить коэффициент трансформации для схем Y/Y и D/Y. Для этого обмотка ВН подключается к сети 127 В, а показания вольтметров заносятся в табл. 1.4 протокола испытаний. Снимать показания вольтметров, включенных в одну и ту же фазу обмоток ВН и НН, следует одновременно.

Таблица 1.4

4. Определение тока и потерь холостого хода

            Испытания проводятся по методике, представленной в [5,9].

            Опыт ХХ обычно проводится в номинальных условиях. Если условия отличаются от номинальных, то измеренные величины тока и потерь следует привести к номинальным. Предпочтительно проводить опыт ХХ со стороны обмотки НН, так как измерение напряжения, тока и мощности легче производить при более низком напряжении.

            Увеличенные по сравнению с ГОСТ потери ХХ трансформатора свидетельствуют либо об ошибках при конструировании его магнитной цепи, либо о технологических погрешностях при его изготовлении. Например: может быть неправильно выбрана сталь для изготовления магнитопровода, неправильно или некачественно проведена его шихтовка. О подобных погрешностях свидетельствуют также повышенные значения намагничивающего тока и пониженные значения коэффициента мощности cosj. В рамках данной лабораторной работы  требуется снять лишь одну точку характеристики, соответствующую номинальному напряжению. Результаты опыта заносятся в табл. 1.5.

5. Определение потерь и напряжения короткого замыкания

            Испытания проводятся по методике, представленной в [5,9].

            Опыт КЗ проводится при соединении обмоток Y/Y при питании трансформатора со стороны обмотки ВН таким пониженным напряжением, чтобы токи в обмотках были равны номинальным. Полученные результаты заносятся в табл. 1.5.

Таблица 1.5

            Измеренные в опыте потери будут несколько больше потерь, рассчитанных по величине сопротивлений, измеренных на постоянном токе. Обычно эта разница бывает тем больше, чем выше номинальная мощность трансформатора.

            При работе трансформатора под нагрузкой и при проведении опыта КЗ помимо потерь в обмотках, обусловленных активным сопротивлением последних на постоянном токе, имеют место добавочные потери, возникающие от вихревых токов в обмотках и конструктивных деталях трансформатора. Если величина добавочных потерь оказывается значительно выше расчетной, это указывает на наличие технологических дефектов при изготовлении трансформатора. Увеличение добавочных потерь может быть вызвано неправильным расположением шин, применением деталей из обычного литья вместо диамагнитного, неправильным выполнением транспозиции обмоток и т.д.

6. Измерение сопротивлений нулевой последовательности

            Испытания проводятся по методике, представленной в [5,9]. При эксплуатации трехфазных трансформаторов довольно часто возникают ситуации, когда их нагрузка отличается от симметричной. В таких режимах имеют место искажения напряжений. При неравенстве фазных токов возникают дополнительные явления, отрицательно сказывающиеся на работе трансформатора, приводящие к увеличению потерь и местных превышений температуры.

            При расчете трансформаторов в несимметричных режимах работы, позволяющих скорректировать его конструкцию и уменьшить вредное влияние возникающих явлений, широко используется метод симметричных составляющих. Однако точно рассчитать сопротивление схемы замещения для токов нулевой последовательности z_оп из-за конструктивных особенностей каждого уникального трансформатора не представляется возможным. Так, при соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Y_н-0 поле, создаваемое токами нулевой последовательности, имеет сложную конфигурацию, различную для сухих и масляных трансформаторов и на практике z_оп обычно определяют из опыта.

            Ток нулевой последовательности протекает в схеме Y/Y_н-0 только по обмотке НН и одинаков для всех трех фаз. Этому условию соответствует питание однофазным током пониженного напряжения трех последовательно соединенных обмоток НН при разомкнутой обмотке ВН. Для определения необходимых параметров требуется провести лишь один опыт ( при I_нн = I₀ = 6 А ). В протокол испытаний из опыта заносятся: потребляемая  активная мощность P, напряжение U,  ток I .