14_Мошкин-ВИ_2012_МУ_6. Маркировка выводов и проверка групп соединений обмоток трехфазного трансформатора

• Название: Маркировка выводов и проверка групп соединений обмоток трехфазного трансформатора
• Дата: 23.10.2022
• Размер: 252.3 Kb.
• Имя файла: 14_Мошкин-ВИ_2012_МУ_6.docx
• Тип: Методические указания; #750150

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра энергетики и технологии металлов

МАРКИРОВКА ВЫВОДОВ И ПРОВЕРКА ГРУПП СОЕДИНЕНИЙ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Электромеханика»

и «Электроснабжение промышленных предприятий» для студентов специальности 140211 – «Электроснабжение»

и бакалавров по направлению 140400 – «Электротехника и электроэнергетика»

Курган 2012

Кафедра: «Энергетикаитехнологияметаллов»
Дисциплины: «Электромеханика» и «Электроснабжение промышленных предприятий»
Составили: канд. техн. наук, доцент В.И. Мошкин (теоретическая часть); ст. преподаватель В.А. Медведев (методика выполнения, техни- ческая редакция).


Утверждены на заседании кафедры «29» июня 2011 г.
Рекомендованы методическим советом университета «27» января 2012 г.

Р А Б О Т А № 8 (4)

МАРКИРОВКА ВЫВОДОВ И ПРОВЕРКА ГРУПП СОЕДИНЕНИЙ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Цель работы: ознакомиться с особенностями конструкции трехфазных двухобмоточных трансформаторов, схемами соединений обмоток и группами их соединений. Произвести маркировку выводов обмоток трансформатора и проверку групп соединений обмоток с помощью полярометра-вольтметра магнито-электрической системы с отклонением стрелки в обе стороны от нуле- вой отметки.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Трехфазные трансформаторы со связанными магнитными системами имеют обычно трехстержневые сердечники. На каждом стержне сердечника размещены пары фазных обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений, относящиеся к одноименным фазам. Фазные обмотки как ВН, так и НН чаще всего соединяют между собой звездой (Y) или треугольником (∆). Независимо от способа соединения выводы каждой фазной обмотки называют – один нача- лом обмотки, другой – ее концом. Для какой-нибудь одной фазной обмотки вы- бор ее начала и конца можно сделать произвольно. Тогда за начала двух других обмоток необходимо принять выводы, идя от которых обмотки должны быть намотаны в том же направлении, что и первая.

Принято начала фазных обмоток ВН обозначать буквами А, В и С, а их концы – буквами X, Y и Z; соответственно начала и концы обмоток НН – буквами a, b, c и x, y, z (рисунок 1).
^А В С

X ^Y Z

a ^{b c}

x

Рисунок 1 - Размещение фазных обмотокВН и НН на стержнях сердечникатрехфазноготрансформатора

Рисунок 2 - Схема соединенийобмоток ВН - звездой, а обмо-токНН–треугольником(Y/)

Очевидно, что соединения обмоток звездой или треугольником можно вы- полнить тогда, когда выводы всех фазных обмоток промаркированы (рису- нок 2). Маркировку выводов обмоток производят в том случае, когда она отсут- ствует и для проверки уже имеющейся маркировки.

Как известно, в трехфазных трансформаторах напряжение между началом и концом фазной обмотки называется фазным (U_ф), а между началами разных фаз – линейным (U_л). Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений при соединении звездой приведена на рисунке 3, из которого видно, что в сим- метричной трехфазной системе линейные и фазные напряжения не совпадают

по фазе на угол, кратный 30°. При соединении звездой : U_л= U_ф, а при со-

единении треугольником : U_л=U_ф. Поэтому, во-первых, отношение

^UФВН^UФНН

_ ^wВН

^wНН

 k_ф,

где k_ф– коэффициент трансформации (фазный), справедливо только при одина-

ковых схемах соединений обмоток ВН и НН; во-вторых, при любых схемах со- единений векторы линейных одноименных напряжений ВН и НН сдвинуты по фазе между собой на угол, кратный 30°, который и определяет группу соедине- ния обмоток. Так как этот угол необходимо учитывать в эксплуатации (напри- мер, на параллельную работу можно включать трансформаторы только с оди- наковыми группами соединений), то кроме указания схем соединения обмоток необходимо указание и группы соединений.

-Ů_B

-Ů_A

Рисунок3-ВекторнаядиаграмманапряженийU_Фи U_ЛприсоединенииY
Группа соединений трехфазного трансформатора зависит от: а) направления намотки обмоток;

б) способа обозначения выводов обмоток, т.е. их маркировки; в) схем соединения обмоток.

Фазные обмотки ВН и НН, расположенные на общем стержне, сцеплены с одним и тем же магнитным потоком (рисунок 1), поэтому их ЭДС совпадают по фазе при одинаковых направлениях намотки и сдвинуты по фазе на 180°, если обмотки намотаны в противоположных направлениях, или при перемене мес-

тами обозначений начала и конца одной из обмоток. Сдвиг по фазе между од- ноименными линейными ЭДС ВН и НН можно определить, построив вектор- ные диаграммы (рисунок 4). Угол отставания линейной ЭДС НН от одноимен- ной линейной ЭДС ВН, определяющий группу соединения, принято выражать не в градусах, а относительной величиной, полученной делением данного угла на 30º. Удобно при этом воспользоваться циферблатом часов. Если вектор ли- нейной ЭДС ВН (он больше по величине) совместить с минутной стрелкой, установленной на цифру 12, а вектор линейной ЭДС НН – с часовой стрелкой, то последняя укажет номер группы соединения (рисунок 5). Отсчет угла произ- водится от минутной к часовой стрелке по направлению их вращения. Транс- форматоры, имеющие одинаковые схемы соединения обмоток ВН и НН, могут иметь 6 различных четных групп соединений, а с различными схемами соеди- нений (Y/Y или Δ/Y) – 6 различных нечетных групп. Однако стандартизирова- ны только группы Y/Y-0 и Y/Δ-11.

Схемы соединения обмоток

Векторные диаграммы

Услов. обозн.

ВН

НН

ВН

НН

А X

В Y

Z

С

а x

b y

z

c

C

А ŮA ŮAB ŮB B

c

a Ůa Ůab Ůb b

Y/Y-0

Рисунок4–Схемы соединения, векторные диаграммы и группысоединениятрехфазныхтрансформаторов

0

11 ¹

10

^Uab

9

2

^UAB
3

330°=30°×11

₈ 4
7 ⁵

6

Рисунок5–Определениеномерагруппыспомощьюциферблатныхчасов

Принадлежность трансформатора к той или иной группе соединения можно определить полярометром. При включении обмоток ВН на постоянное напря- жение определенной полярности в других обмотках трансформатора в момент включения наводится мгновенная ЭДС, величина и направление которой зави- сят от группы соединения обмоток и фиксируются с помощью полярометра. Каждой группе соединений отвечает определенная таблица отклонений стрелки полярометра для испытуемого трансформатора и, сравнив ее с имеющимися, устанавливают группу соединений обмоток.

2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. 
   Маркировка зажимов трансформатора
   

При маркировке выводов обмоток трехфазных трансформаторов допускает- ся пользоваться напряжениями источника, не превышающими номинальные на- пряжения обмоток, а по соображениям безопасности следует проводить экспе- римент на пониженных напряжениях как переменного, так и постоянного тока.



Клеммная панель Щиток трансформатора
Рисунок6–Экспериментальнаяустановка
Экспериментальная установка содержит испытуемый трехфазный транс- форматор, специальную клеммную панель, однофазный понижающий транс- форматор, выпрямитель и вольтметры.

К зажимам клеммной панели подключены проводники многожильного ка- беля (провода, собранные в жгут), соединенные с выводами обмоток трансфор- матора, не имеющими маркировки. Таким образом, на клеммной панели зажи- мы 1-12 являются немаркированными выводами обмоток трансформатора, и их следует промаркировать в соответствии с принятыми обозначениями выводов обмоток. Маркировка осуществляется в несколько этапов:

а) определяют пары выводов отдельных обмотoк ВН или НН;

б) определяют обмотки ВН и НН и пары обмоток, расположенные на об- щих стержнях сердечника;

в) маркируют начала и концы обмоток ВН и НН.

1. 
   Определитьвыводы,принадлежащиеобмоткамтрансформатора
   

^{А SF} T

7	8	9
10	11	12

220 B N





Рисунок7 – Схема для определения пар выводов, принадлежащихотдельнымобмоткам
Собрать цепь по схеме (рисунок 7). Один из проводов от понижающего трансформатора подключить через вольтметр PV1 к любому выводу обмоток трансформатора, а другой поочередно присоединить через кнопку SB к осталь- ным выводам до установления отклонения стрелки вольтметра PV1 при нажа- той кнопке SB, что указывает на принадлежность этой пары выводов одной об- мотке. Таким образом определяют пары выводов всех обмоток. Удобно марки- ровку проводить с помощью таблицы (рисунок 8), в которую записывают ре- зультаты эксперимента. Например, выводы первой обмотки 1-1’ относятся к зажимам 1-7, а второй 2-2’ – 2-9 и т.д., что и записывают в соответствующие клетки таблицы.

2. 
   ОпределитьобмоткиВНиННи парыобмоток,находящихся
   

наобщихстержняхсердечника
Поочередно каждую обмотку включать на пониженное напряжение пере- менного тока (рисунок 9) и измерять ЭДС всех остальных обмоток при нажа- той кнопке SB. Обмотка с наибольшей ЭДС находится на одном стержне сер- дечника с подключенной обмоткой, а по соотношению напряжений U₁ и U₂ оп- ределяют обмотки ВН и НН и эти данные заносят в таблицу (рисунок 8).

1 1, НН1 х	2 2, ВН1 А	3
4	5	6
1’, НН1 7 а	8	2’, ВН1 9 Х
10	11	12

Рисунок8–Таблицадлязаписей маркировок

A _SF


220 B

T
20 B
PV1

V

НН1

SB

N

НН1 ВН1

ВН1

Рисунок9 – СхемадляопределенияобмотокВНиННна общемстержне

3. 
   Выполнитьмаркировкуначаликонцовобмоток
   

Собрать цепь по схеме (рисунок 10а). Один из выводов обмотки ВН1 при- нять за начало обмотки А, а другой – за конец Х. При сборке цепи строго со- блюдать полярности источника (выпрямителя) UZ и полярометра PV. Если при замыкании кнопки SB стрелка полярометра отклонится вправо, а при размыка- нии влево, то зажим полярометра со знаком «+» соединен с началом обмотки НН1 – «а». Обратные отклонения стрелки полярометра означают, что зажим его, отмеченный плюсом, соединен с концом этой обмотки «х».

^A 220 B ^N SF

T

20 B _{+ А
A} 220 B _N SF

T

20 B

SВ ^A
UZ
^– X

Х

^B SВ

Y
PV1

₊ a

PV

V
_ _x

а б

а - для маркировки выводов А-Х и а-х;

б - для маркировки выводов B-Y, C-Z, b-y, c-z
Рисунок10–Схемадлямаркировкиначал иконцовобмоток

Далее обмотка А-Х соединяется последовательно со второй обмоткой ВН2, а к выводам третьей обмотки ВН3 присоединяется вольтметр PV1 электромаг- нитной системы по схеме (рисунок 10 б).

Если при включенном напряжении и нажатой кнопке SB вольтметр PV1 по- кажет сравнительно большое напряжение, то это значит, что вывод «Х» при- соединен к выводу «В» (началу второй обмотки), а если его показания близки к нулю, то вывод «Х» присоединен к выводу «Y» (концу второй обмотки).

После определения выводов «В» и «Y» на место второй обмотки в схеме (рисунок 10 б) включается третья обмотка ВН3, вольтметр PV1 присоединяется к выводам B-Y и по вышеприведенной методике находятся выводы «С» и «Z».

Затем определяются выводы обмоток НН b-y и c-z по схеме (рисунок 10а)

аналогично разметке выводов а – х.

Результаты эксперимента записать в таблицу (рисунок 8).

2. Проверка групп соединения обмоток трансформатора

1. 
   Проверить группу соединений трансформатора при соединении его обмоток по схемам Y/Y.
   

Собрать цепь по схеме (рисунок 11 а), соединяя обмотки на клеммной панели в соответствии с произведенной ранее маркировкой выводов. При соблюдении полярностей, указанных на схеме, и присоединении источника к зажимам обмоток ВН, например, А-В в момент замыкания кнопки SB в других обмотках трансформатора наводятся мгновенные ЭДС, направление и величину которых определить с помощью полярометра, поочередно подключая его к зажимам a-b, b-c, а-c. Отклонение стрелки вправо от нуля считать положительным, а влево – отрицательным.

Аналогичные опыты провести при поочередном присоединении источника к зажимам В-С и А-С с последующей записью всех девяти отсчетов в таблицу (рисунок 11 а).

Если результаты эксперимента соответствуют указанным отклонениям в таблице (рисунок 11 а), то группа соединения обмоток трансформатора Y/Y-0.

2. 
   Проверить группу соединений трансформатора при соединении его обмоток по схемам Y/Δ .
   

Собрать цепь по схеме (рисунок 11 б), соединяя обмотки трансформатора также на клеммной панели.

Эксперимент провести аналогично предыдущему. Соответствие результатов эксперимента таблице (рисунок 11 б) указывает на то, что группа соединений обмоток трансформатора Y/∆ - 11.

3. 
   Для обоих вариантов соединений обмоток начертить векторные диаграммы ЭДС ВН и НН.
   

^UZ SB _Т

SF ^А _А

20 В
₊ _
А ^{B С}

220 B _{+ B}


20 В
N _N

А

^Х Y Z _Х

x _х

а _а

а б

Y/Δ-11	A-B	B-C	A-C
a-b	+	-	0
b-c	0	+	+
a-c	+	0	+

Y/Y-0	A-B	B-C	A-C
a-b	+	-	+
b-c	-	+	+
a-c	+	+	+

а - Y/Y-0; б - Y/Δ-11
Рисунок 11 – Проверка групп соединений обмоток трехфазноготрансформатораспомощьюполярометра

Контрольные вопросы

1. 
   С какой целью проводится маркировка выводов обмоток трехфазного трансформатора?
   
2. 
   Каковы возможные последствия неправильной маркировки, например, перепутаны начала и концы всех обмоток, обмоток НН, одной из обмоток?
   
3. 
   Отличия определения коэффициента трансформации однофазных и трехфазных трансформаторов.
   
4. 
   Что такое группа соединений обмоток трансформатора и ее назначение? 5 Какие группы соединений могут быть у трансформатора с соединением
   

обмоток по схеме Y/Y и как они могут быть получены?

6 То же у трансформатора с соединением обмоток по схеме Y/∆. 7 Какие группы соединений стандартизованы в нашей стране?

8. 
   В чем заключается суть определения групп соединений при помощи по- лярометра и что собой в данном случае представляет полярометр?
   
9. 
   Каковы условия включения трансформаторов на параллельную работу? 10 Изменится ли отношение линейных напряжений трансформатора, если
   

нулевую группу соединения изменить на 11-ю?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины: Учебник для электротех. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1990. – С. 60-62.
   
2. 
   Беспалов В.Я. Электрические машины: Учебное пособие. – М.: Академия, 2006. – С. 56-69.
   
3. 
   Иванов А.А. Справочник по электротехнике. – Киев: Изд-во «Вища шко- ла», 1972. – С. 166-170.
   
4. 
   Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 2002. – С. 57-70.
   

Мошкин Владимир Иванович Медведев Вячеслав Александрович

МАРКИРОВКА ВЫВОДОВ И ПРОВЕРКА ГРУПП СОЕДИНЕНИЙ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Электромеханика»

и «Электроснабжение промышленных предприятий» для студентов специальности 140211 – «Электроснабжение»

и бакалавров по направлению 140400 – «Электротехника и электроэнергетика»


Редактор Е.А. Устюгова





Подписано к печати Формат 60х84 1/16 Бумага тип. № 1 Печать трафаретная Усл.печ.л. 0,75 Уч.-изд. л. 0,75 Заказ Тираж 50 Цена свободная




Редакционно-издательский центр КГУ.

640669, г. Курган, ул. Гоголя, 25.

Курганский государственный университет.