Программа испытаний трансформатора ТМН – 1000/35

   ПЕРВЫЙ  ОПЫТ. Замыкают накоротко обмотку фазы а, возбуждают обмотки фаз b, c, измеряют ток и потери ХХ I_bc^’ , P_bc^’.

   ВТОРОЙ  ОПЫТ. Замыкают накоротко обмотку  фазы b, возбуждают обмотки фаз b, c, измеряют ток и потери ХХ I_ac^’ , P_ac^’.

    ТРЕТИЙ  ОПЫТ. Замыкают накоротко обмотку  фазы c, возбуждают обмотки фаз b, c, измеряют ток и потери ХХ I_ba^’ , P_ba^’.

   Потери  P_bc^’ , P^’_ab , ц рассчитываются по формуле

     Р = Р^’ – Р_СХ

   При отсутствии дефекта в трансформаторе потери P_bc^’ и P^’_ab при допустимом отклонении ±5% практически равны. Потери P_ca^’ на 25 – 30 % больше потерь P_bc^’ и P^’_ab .

   Потери  ХХ трансформаторов, полученные из опытов при малом напряжении сопоставляют с аналогичными потерями, измеренными при том же напряжении на заводе-изготовителе или при пусконаладочных испытаниях вновь вводимого трансформатора.

   Приборы, используемые в опытах ХХ, должны быть класса  точности не ниже 0,5.

   Регулирование напряжения производится автотрансформатором  серии РНО. 

   1.7 Измерение сопротивления короткого замыкания.  

       Для измерения применяют искусственный (испытательный) режим короткого замыкания. При этом токи в обмотках равны номинальным, а подводимое напряжение снижено. Если выразить это сниженное напряжение в % от номинального, то получим так называемое напряжение короткого замыкания (V_к). Так как напряжение короткого замыкания гораздо ниже номинального (практически на порядок), то потерями в стали в этом режиме можно пренебречь. То есть потери короткого замыкания – это потери в меди.

   Измерение потерь обычно производится при коротком замыкании на стороне высшего напряжения. При этом на стороне низшего напряжения будет напряжение V_к.

   Напряжение  короткого замыкания характеризует  поток рассеяния

   Ф_S = a×V_к (в %), где a = 1,2¸1,3 – конструктивный параметр. Поток рассеяния, следовательно, V_к и, соответственно, Z_к изменяется при изменении взаимного расположения элементов одной обмотки относительно другой. То есть измерение Z_к позволяет выявить такие смещения.

   Так как зависимость потокосцепления трансформатора от тока y = f (I) линейна в широких пределах, то измерения можно проводить при малых токах.

   Измерение проводит методом амперметра-вольтметра на напряжении до 400 В от источника мощностью 10кВ×А и выше.

   Класс точности приборов не менее 0,5.

 

       Рекомендуется проводить измерения Z_к на трех ступенях регулирования напряжения: номинальной и двух крайних. Измерение производят пофазно, по возможности со стороны обмотки, соединенной в Y с выведенной нейтралью.

        ;

       По  паспортным данным

       

       (V_к, V_н, I_н – паспортные данные)

   Увеличение  Z_к на 2,5-3% указывает на недопустимые деформации внутренних обмоток (более 10 мм). 

 

   

   2. Определение работоспособности  реле. 

   Под работоспособностью аппаратуры понимается возможность  её правильного функционирования при повышении температуры всех или отдельных её частей.

  Номинальные данные реле и сети постоянного оперативного тока:

      - номинальное напряжение обмотки  реле  В;

      - минимальное напряжение срабатывания реле ;

      - сопротивление обмотки реле (по  паспорту) при 20 ⁰С  кОм ;

      - номинальное напряжение сети  оперативного постоянного тока

  В;

      - минимальное напряжение  сети  оперативного постоянного тока, при котором должна работать схема В.

    Минимальный ток срабатывания реле:

   

,

   

 А.

    Сопротивление обмотки реле при максимальной ожидаемой температуре  C.

   

,

   

 Ом.

    Ток в горячей обмотке реле с сопротивлением 10667 Ом при возможном минимальном напряжении в сети постоянного тока 176 В:

   

,

   

А.

   Учитывая, что полученный ток меньше минимального тока срабатывания = 0,0194 А, можно заключить, что в данных условиях реле РН работать не может.

     Максимальная допустимая температура может быть определена по сопротивлению обмотки, при котором будет обеспечен необходимый ток срабатывания. Это сопротивление можно определить по минимальному току и минимальному напряжению сети постоянного тока

   

;

   

Ом.

      Максимальному значению сопротивления соответствует  максимальная температура  , которую можно определить как

   

,

   

.

               Следовательно, обмотку реле РН нельзя нагревать до температуры выше

37,16 ⁰С во избежание отказа реле при допустимых посадках напряжения в питающей реле сети постоянного тока. 

   3. Выбор реле максимального  напряжения и добавочного

     резистора для  термокомпенсации. 

   Изменение сопротивления катушки при изменении  температуры в заданном диапазоне  от 10 до 30ºС,

   

   

   В заданном диапазоне температуры сопротивление  реле, а следовательно, напряжение срабатывания изменяется на 8,2 %.

Необходимо  использовать схему, в которой ток, протекающий через реле, не зависел  бы от температуры реле. Для этого  выбираем низковольтное реле РН 51/6,4 с напряжением срабатывания U_ср=6,4 В и сопротивлением катушки при температуре 20ºС  R₂₀=2400 Ом. Остальные 55 - 6,4 = 48,6 В погасятся на резисторе, выполненном из термостабильного резисторного материала, например - константана или манганина. 

   Величина  сопротивления добавочного резистора, Ом,

   

,

   где U_СР.Т – напряжение срабатывания реле, В,

   

   Суммарное изменение сопротивления цепи реле с добавочным резистором в диапазоне  температур от +10 до +30ºС,

   

,

   

   Изменение суммарного сопротивления цепи катушки реле и добавочного резистора равно 0,9 %, что меньше допустимого значения 2 %.

 

   

   4. Определение начальной  температуры обмотки 

   статора электрической машины в момент

   её  отключения от сети. 

   Постоянная  времени отключения,

   

,

   

   

   

   

   Среднеарифметическое  значение постоянной времени остывания, С,

   

   

   Процесс остывания горячей машины описывается  уравнением

   

   Перегрев  обмотки статора машины в момент остановки, ºС,

   

   

   Температура обмотки машины в момент остановки, ºС,

   

,

   

   Графический метод

   

    

   График  остывания машины в линейных координатах. 

 

   5. Испытания активной  стали статора  генератора. 

   Определение массы активной стали статора.

   Длина спинки статора, м,

   

,

   где k = 0,93 – коэффициент заполнения стали;

         l = 5,9 м – общая длина спинки статора;

         n = 45 – число вентиляционных каналов в статоре;

         l_k = 0,01м – ширина вентиляционного канала.

   

   Высота  спинки статора, м,

   

,

   где d_Н =2,8 м – наружный диаметр статора;

         d_В =1,4 м – внутренний диаметр статора;

         h_З=0,19м – высота зуба статора.

   

   Чистое  сечение спинки статора, м²,

   

,

   

   Средний диаметр спинки, м,

   

,

   

   Масса активной стали статора, кг,

   

,

   

 

   Расчет  необходимой мощности

   Требуемая скорость подъема температуры 5ºС/ч. Необходимая для этого мощность, кВт,

   

,

   где μ=0,0001429 кВт*ч/(кг*град)

   

,

   Удельные  потери в стали, Вт/кг,

   

,

   

   Значение  индукции для создания удельных потерь P₀=1,072    В=0,76 Тл. 

   Расчет  числа витков намагничивающей обмотки. 

   Требуемое число витков

   

,

   

   принимаем ω = 1

   Необходимо  переключить отпайки трансформатора собственных нужд на максимальное напряжение (+10% номинального) 418 В.

   Индукция, создаваемая в статоре этим напряжением, Тл,

   

,

   

 

     Что на 2,4% меньше вычисленного ранее значения индукции. При В = 0,742 Тл нагрев будет происходить несколько медленнее, но в данном случае иного выхода нет. 

   Потребляемый  ток и мощность 

   Удельные ампер-витки для создания индукции В= 0,742 Тл,

   аω₀ = 89 Ав/м

   Полные  ампер-витки, А*в,