Электроснабжение железных дорог: Методические указания к выполнению лабораторных работ, страница 9

Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. – М.: Транспорт, 1982. – с. 27 – 33.

Лабораторная работа № 4

Построение векторной диаграммы токов трехфазного тягового трансформатора

Цель работы – исследование токораспределения в обмотках трехфазного трансформатора, соединенных по схеме   , и построение векторной диаграммы токов при одинаковой нагрузке плеч питания.

Краткие теоретические сведения

При электрификации железных дорог на переменном токе питание тяговой нагрузки может осуществляться от трехфазных трансформаторов. При такой схеме питания неизбежна различная нагрузка фаз первичной системы электроснабжения.

Связь между вторичными токами трансформатора и токами плеч питания записывается системой уравнений для схемы рис. 4.1

,                                (4.1)

где  и   – токи фидерных зон, т.е. суммарные токи фидеров, отходящих от подстанции соответственно вправо и влево.

Токи фидерных зон  и I_л известны при проектировании системы электроснабжения из расчетов, а при эксплуатации – по непосредственным измерениям. Зная токи  и  I_л, можно с помощью простых графических построений найти токи в обмотках трансформатора, определить нагрузку и коэффициенты мощности каждой фазы ЛЭП, рассчитать коэффициенты несимметрии токов по обратной последовательности.

Для построения векторной диаграммы, кроме действующих значений токов фидерных зон тягового трансформатора, необходимо знать и их расположение относительно первичной системы напряжений. В лабораторной работе углы между векторами токов и напряжений измеряются фазометрами (рис. 4.1).

Подробнее остановимся на методе измерения углов между токами в тяговых плечах и фазными напряжениями. Обычно в электрических измерениях фазометр служит для определения  электрической цепи; в данной работе фазометром измеряется сдвиг вектора тока относительно векторов фазных напряжений. Подобные измерения находят применение в практике наладки защит. Следовательно, для определения расположения токов плеч питания относительно фазных напряжений трансформатора необходимо, чтобы эти токи протекали через токовую обмотку фазометра, а его обмотка напряжения включалась на одно из фазных напряжений трансформатора. Например, на рис. 4.1 фазометр  измеряет угол между вектором тока   и вектором напряжения . Для измерения углов     и   провод, подключенный к началу обмотки напряжения фазометра (*), переносят соответственно на зажимы B и C. По трем измерениям углов с учетом положения переключателя фазометра можно построить вектор тока и одновременно проверить правильность измеренных углов. Следует помнить, что переключатель фазометра имеет четыре фиксированных положения. Положение «индуктивность» или «емкость приемника» означает, что вектора тока и напряжения расположены под острым углом, причем ток отстает или опережает напряжение при вращении векторов против часовой стрелки.

Если фазометр определяет угол при одном из фиксированных положений переключателя с пометкой «генератор», то это означает, что векторы тока или напряжения находятся в разных квадрантах. Практически это равносильно изменению полярности включения одной из обмоток фазометра. Из выше сказанного следует, что в процессе измерений необходимо строго соблюдать правильную полярность включения обмоток фазометра.

Схема стенда для проведения лабораторной работы

Рис. 4.1

После того, как определены токи  плеч питания, согласно системе уравнений, можно определить фазные токи вторичных обмоток трансформатора.

Первичные токи  с достаточной для практики точностью можно определить через коэффициент трансформации k:

.

Векторы токов  образуют несимметричную систему, которая может быть разложена на прямую, обратную и нулевую последовательности.

Если обмотки трансформатора соединены треугольником, как в нашем случае, нулевая последовательность отсутствует.

Описание стенда

Работа выполняется на модели, включающей элементы ЛЭП и модельный трансформатор, концы обмоток которого выведены на панель модели. Нагрузки заменены катушками индуктивностей  и резисторами.