Порядок выполнения работы

- Ознакомиться с конструкцией трехфазного трехстержневого и группового трансформатора и его техническими данными.

- Определить зажимы, принадлежащие каждой фазе обмоток низшей и высшей стороны трансформатора.

- Произвести маркировку обмоток трансформатора.

- Определить группу трансформатора.

- Собрать трансформатор в заданную группу.

1. Определение выводов, принадлежащих каждой фазе обмоток ВН и НН.

Для определения выводов, принадлежащих к каждой фазе обмоток ВН и НН, использовался омметр. Подключали любой вывод обмотки трансформатора к омметру. Свободным щупом от омметра, попеременно касаясь 5 выводов обмоток фаз, определили вывода одной фазы.

2. Определение обмоток ВН и НН.

Замерялось сопротивление всех шести обмоток. Получившиеся значения разбивались на две группы по три одинаковых сопротивления. Бóльшие сопротивления соответствуют обмоткам ВН, мéньшие - обмоткам НН.

3. Определение обмоток ВН и НН, расположенных на одном стержне магнитопровода.

Любую из обмоток ВН запитать пониженным напряжением (U<100 В). Замерить напряжения на выводах обмоток НН. В соответствии с распределением магнитного потока, на обмотке НН, расположенной на том же стержне, где и запитанная обмотка ВН, будет наводиться наибольшее ЭДС. Аналогично определяются остальные пары обмоток.

Таблица 1 – Измерение сопротивления обмоток для определения лежащих на одной фазе обмоток, высшей и низшей стороны трансформатора, обмоток на одном стержне.

4. Маркировка обмоток ВН и НН трансформатора.

Маркировку обмоток проводят, начиная с низшего напряжения. Собирают схему, для чего замыкают между собой три любых зажима обмотки НН трансформатора. На одну из фаз обмотки подают пониженное напряжение (U~100 В). По относительному значению напряжения на зажимах “aв” и “вc” маркируют зажимы трансформатора. При проведении опыта возможны следующие случаи:

- напряжение подано на обмотку фазы, находящуюся на среднем стержне трансформатора;

- напряжение подано на обмотку фазы, находящуюся на крайнем стержне трансформатора.

В первом случае ввиду симметричной магнитной системы относительно среднего стержня поток Ф стержня распределяется равномерно по крайним стержням и составляют ½Ф. Эти магнитные потоки индуктируют в обмотках фаз крайних стержней ЭДС, равные величинам Eax = Ecz = ½Eby = ½U.

При правильной маркировке трансформатора показания вольтметра, включенного на зажимы (а-в), (в-с), (а-с), будут соответственно равны.

Это объясняется тем, что при обходе по контурам ав и вс ЭДС обмоток фаз направлены согласно с приложенным напряжением и суммируются, а при обходе обмоток по контуру ''ас'' направлены встречно и вычитаются. При неправильной маркировке показания вольтметра, включенного на зажиме ''ав'', будут определяться разностью подводимого напряжения и ЭДС неправильно включенной фазы, т. е. меньше приложенного напряжения Uby. Это объясняется тем, что при неправильной маркировке одной из обмоток знак индуктируемой ЭДС, изменяется на противоположный при неизменном направлении магнитного потока в стержне. Для правильной маркировки следует поменять местами начало (зажим ''a'') с концом ''х'' фазы ''а''.

Если напряжение подано на обмотку фазы, находящуюся на крайнем стержне (случай 2) ввиду несимметричности магнитной системы относительно стержня, потоки в стержнях будут распределяться неравномерно и будут зависеть, главным образом, от длины магнитных силовых линий соответствующих стержней и приблизительно равны отношению Ф1:Ф2:Ф3=1:2/3:1/3. Такое распределение потоков зависит в основном от геометрических размеров ширины и длины окна магнитопровода трансформатора и для различных исполнений трансформатора могут быть различными. Пропорционально этим потокам в обмотках фаз трансформатора будут индуктироваться ЭДС. В связи с изложенным маркировку зажимов рекомендуется проводить при подаче напряжения на фазу обмотки, расположенной на среднем стержне. Маркировка зажимов обмотки ВН производится аналогично маркировке обмоток НН.

Таблица 2 – Определение маркировки обмоток трансформатора

5. Определение группы трансформатора

Пусть требуется определить группу трансформатора по схеме y/D. Проверить равенство всех первичных и вторичных линейных напряжений соединяют зажимы “А” и ”а” перемычкой, тогда точки “а” и ”А” будут однопотенциальными. Затем замеряют напряжения между зажимами: AB, BC, CA, bC, cB, cC. По полученным данным в произвольном масштабе строят равносторонний треугольник АВС первичных линейных напряжений. Так как точки “А” и ”а” однопотенциальны, то вершина треугольника вторичных линейных напряжений “в” находят в точке пересечения трех отрезков: отрезка “вА”, проведенного из вершины “А” треугольника АВС, отрезка “вВ”- из вершины “В” и отрезка “вС” – из вершины “С”. Вершина “с” треугольника вторичных линейных напряжений находится в точках пересечения трех отрезков “сА”, ”сВ”, ”cC”.

Порядок чередования фаз первичных и вторичных линейных напряжений при обходе по часовой стрелке должен быть одним и тем же. По углу сдвига вторичной линейной ЭДС относительно первичной (например, UAB относительно Uaв) определяют группу соединений y/D при принятой маркировке обмоток.

Чтобы определить к какой группе относи трансформатор нужно собрать схему подключеня звезда-треугольник и замерить следующие напряжения:

Рисунок 3 – определение группы трансформатора

6. Соединение трансформатора в заданную группу

Соединение обмоток в третью группу можно выполнить на основании потенциальной диаграммы. Для этой группы сдвиг между линейными ЭДС обмотки ВН и обмотки НН равны 3·30=90 градусов.

Рисунок 4 – Векторная диаграмма и схема соединения трансформатора для третьей группы

Из рисунка видно, что сдвиг между векторами АВ и ав, ВС и вс, СА и са равен 90 градусов, что соответствует третьей группе соединения обмоток.

На рисунке изображены зажимы фаз первичной и вторичной обмоток трансформатора. Зажимы обмотки ВН обозначены произвольно, АХ, ВУ, СZ. Предполагая, что фазы обмоток ВН и НН намотаны в одном направлении, отмечают стрелками мгновенное направление ЭДС в фазах обмотки ВН, например, от концов к началам, и в том же направлении ЭДС в фазах обмотки НН. Остается разметить зажимы обмотки НН. Из потенциальной диаграммы видно, что вектор линейной ЭДС обмотки НН – “вс” направлен так же, как вектор АХ фазной ЭДС обмотки ВН. Следовательно, Зажимы “вс” должны располагаться на крайней левой фазе, причем стрелка должна указывать направление от “в” к ”с”.

Аналогично на средней фазе должны быть обозначены зажимы “са” и на крайней правой – “ав”. Соединением одноименных зажимов образована заданная группа – 3.

Вывод: в ходе проделанной работы было определено, какие обмотки трансформатора принадлежат к высшей стороне, какие обмотки принадлежат к низшей стороне трансформатора. Определена маркировка трансформатора. Собрана схему звезда – треугольник и определино, что трансформатор принадлежит к 11 группе.

Были установлены следующие пары выводов: 1-10, 2-11, 3-12, 4-7, 5-8, 6-9.

С помощью анализа измерений определено, что выводы 1/10 и 4-7, 2/11 и 5/8, 3/12 и 6/9 принадлежат к одному магнитопроводу.

Произведена маркировка выводов трансформатора:

Рисунок 5 – Маркировка выводов

Исходя из угла в 330 градусов между высшей и низшей обмотками трансформатора на одном стержне магнитопровода было определено, что трансформатор принадлежит к 11 группе.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют методы определения выводов обмоток трансформатора?

Проверить группу соединений обмоток трансформатора можно одним из следующих методов: двух вольтметров, фазометра (прямой метод), постоянного тока. Наибольшее распространение получил метод постоянного тока.

Метод постоянного тока: к одной паре зажимов обмотки ВН, например к зажимам "А-С", подключают кратковременно источник постоянного тока (аккумулятор) напряжением 2-12 В, а к зажимам обмотки НН "а-в", "в-с", "а-с" поочередно подключают магнитоэлектрический вольтметр (гальванометр) и определяют полярность выводов.

Прямой метод (фазометром): последовательную обмотку однофазного фазометра через реостат подключают к зажимам одной из обмоток, а параллельную обмотку - к одноименным зажимам другой обмотки испытываемого трансформатора. К одной из обмоток трансформатора подводят напряжение, достаточное для нормальной работы фазометра. По измеренному углу определяют группу соединений обмоток, а заодно – и выводы. При определении группы соединений трехфазных трансформаторов проводят не менее двух измерений (для двух пар соответствующих линейных зажимов трансформатора).

Метод двух вольтметров: соединяют зажимы "А" и "а" испытываемого трансформатора подводят к одной из обмоток напряжение и измеряют последовательно напряжения между зажимами "в-В", "в-с" и "с-В" при испытании трехфазных трансформаторов, определяют зажимы по напряжениям.

2. Методы определения группы соединения обмоток трансформатора.

Группу соединения трансформатора можно определить с помощью фазометра или методом двух вольтметров, описанными выше

3. Как проводится наладка заданной группы соединения обмоток трансформатора?

Для соединения обмоток трансформатора в заданную группу определяется начальная группа трансформатора, затем маркируются выводы обмоток, строится текущая и необходимая диаграммы трансформатора, анализом двух диаграмм определяется необходимое соединение обмоток трансформатора для достижения заданной группы.

4. Сравнить конструкции трехфазного трехстержневого и группового трансформатора.

Рисунок 6 – Устройство группового трансформатора

Рисунок 7 – Устройство стержневого трансформатора

Таким образом, видно, что групповой трансформатор надёжнее в плане частичной замены на однофазный трансформатор в случае выхода из строя одного из трёх групповых, а стержневой трансформатор имеет меньшие габариты и более дёшев благодаря своей конструкции.

5. От чего зависят показание вольтметра, включенного на зажимы трансформатора?

Они зависят от полярности подключенных зажимов; принадлежности их к высшей или низшей стороне напряжения трансформатора; принадлежат ли эти выводы одному стержню магнитопровода или разным; напряжения, поданного на зажимы трансформатора и самих этих зажимов.

6. Технические данные трансформаторов различной конструкции.

Силовые трансформаторы выпускаются в основном в трехфазном исполнении. Трансформаторы трехфазные силовые трехобмоточные мощностью от 10 до 125 МВА с устройством РПН и без предназначены для передачи и распределения электроэнергии переменного тока частотой 50 Гц в электросетях напряжением 6, 10, 20, 27,5, 35, 110, 220 кВ.

Трансформаторы трехфазные распределительные двухобмоточные типов ТМ и ТМГ мощностью от 25 до 4000 кВА с переключением ответвлений без возбуждения предназначены для передачи и распределения электроэнергии переменного тока частотой 50 Гц в электросетях напряжением 6, 10, 20, 27,5, 35 кВ.

Трансформаторы однофазные двухобмоточные типов ОЛ мощностью от 2,5 до 4 кВА предназначены для обеспечения питания цепей собственных нужд пунктов секционирования и автоматического включения резерва (АВР), а также других потребителей в электрических сетях 6-10 кВ частоты 50 или 60 Гц.

Трансформаторы однофазные двухобмоточные типов ОСМ мощностью до 2.5 кВА. предназначены для передачи и распределения электроэнергии переменного тока частотой 1-106 Гц в электросетях напряжением 12-660 В.

7. Как проводится маркировка обмоток?

Маркировку обмоток проводят, начиная с низшего напряжения. Собирают схему, для чего замыкают между собой три любых зажима обмотки НН трансформатора. На одну из фаз обмотки подают пониженное напряжение (U~100 В). По относительному значению напряжения на зажимах “aв” и “вc” маркируют зажимы трансформатора.

8. Как определить группу трансформаторов?

Группа трансформатора определяется по сдвигу между линейными ЭДС высшей и низшей обмоток напряжения на потенциальной диаграмме трансформатора по часовой стрелке, по 30° на одну группу, от нулевой до одиннадцатой.