ćwiczenie nr 7

Transkrypt

ćwiczenie nr 7

Laboratorium elektrotechniki - ćwiczenie nr 7
ĆWICZENIE NR 7
Badanie i pomiary transformatora
Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z pracą i budową transformatorów

Wyznaczenie początków i końców uzwojeń

pomiar charakterystyk biegu jałowego

pomiar charakterystyk roboczych (obciążenia)

pomiar stanu zwarcia (napięcia zwarcia i strat w miedzi)

obliczenie parametrów schematu zastępczego transformatora.

Pomiar przekładni transformatora
1. Wyznaczenie początków i końców uzwojeń transformatora
Dwie cewki sprzężone ze sobą posiadają dwie pary zacisków; jedna znakowana symbolem,
np. kropką i druga nieoznaczona. Zaciski jednoimienne mają tę własność, że jeżeli prądy
jednocześnie do nich wpływają, strumienie w rdzeniu pochodzące od tych prądów dodają się,
a składniki napięć na cewce mają ten sam znak; cewki są wtedy sprzężone zgodnie.
Pomiary wykonujemy zgodnie z schematem pokazanym na rysunku 1.
_
+
Rb
W
Ra
V1
A
X
a
x
V2
X
A
a
x
V
Rys.1 . Sprawdzenie oznaczeń początków i końców metoda; prądu zmiennego i prądu stałego
AGH – IMIR - Zaoczne
1
Metoda prądu zmiennego.
Załączamy na uzwojenie pierwotne (GN) napięcie znamionowe albo obniżone, łączymy x
z a.
Wyniki zapisujemy w tabeli 1.
Tabela 1. Wyniki pomiarów kierunku nawinięcia uzwojeń.
Lp.
U1[V]
U2[V]
Uwagi
Metoda prądy stałego
Metoda polega na zastosowaniu impulsów prądu stałego. Przy prawidłowym oznaczeniu
zacisków, załączenie prądu stałego daje krótkotrwałe wychylenie woltomierza w kierunku
dodatnim a przerwanie prądu daje wychylenie (znacznie silniejsze) ujemne. Do tego
układu należy użyć woltomierza z zerem pośrodku. Dla zabezpieczenia woltomierza –
próbę zaczynać przy maksymalnej wartości Ra i minimalnej wartości Rb.
2. Pomiar stanu jałowego
Pomiary przeprowadzamy w układzie jak na rysunku 2. Stronę pierwotną transformatora
zasilamy z autotransformatora, regulując napięcie w granicach 10% - 110% znamionowego
napięcia strony pierwotnej (odczytać dane znamionowe transformatora z jego tabliczki
znamionowej), wykonując około 15 pomiarów; wśród pomiarów powinien znaleźć się pomiar
dla UIN.
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 2 i na tej podstawie obliczyć n, RFe, Xµ, cosφ0. Na
podstawie pomiarów wykreślić charakterystyki stanu jałowego, tj. Po = f(U1), I0 = f(U1),
cosφ0 = f(U1).
2
Tabela 2. Wyniki pomiarów i obliczeń biegu jałowego
Rys.2. Układ pomiarowy do pomiaru stanu jałowego transformatora.
3. Pomiar stanu obciążenia.
Pomiary w stanie obciążenia transformatora przeprowadzamy w układzie jak na rysunku 3.
Zmieniając rezystancję obciążenia Ro wykonujemy około 12 - 15 pomiarów, przy czym
ostatni pomiar należy przeprowadzić dla prądu strony pierwotnej równym 1.1 IIN; wyniki
notujemy w tabeli 3.
Rys.3. Układ pomiarowy do pomiaru stanu obciążenia transformatora jednofazowego.
3
W stanie obciążenia występują oba rodzaje strat; straty w żelazie stanowią składnik stały,
gdyż nie ulega zmianie napięcie zasilające, a straty w miedzi są proporcjonalne do kwadratu
prądu obciążenia. Jeśli obciążenie transformatora wyrazimy jako I2 = β I2N, to łączne straty w
transformatorze wynoszą ∆P = ∆PFeN + β2 ∆PCuN
Na podstawie pomiarów i obliczeń wykreślamy charakterystyki obciążeniowe (traktując
znamionowy punkt biegu jałowego jako pierwotny punkt tych charakterystyk oraz dla
cosφ2=1-obciążenie rezystancyjne), tj. I1 = f(P2), cosφ1 = f(P2), η% = f(P2), U2 = f(P2).
Tabela 3. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu obciążenia.
Lp.
U1
U2
I1
I2
P1
P2
[V]
[V]
[A]
[A]
[W]
[W]
cosφ1
η
%
1
15
1. 1 I1N
4. Pomiar stanu zwarcia
Pomiaru zwarcia dokonujemy w układzie jak na rysunku 4; autotransformatorem ustawiamy
takie napięcie na stronie pierwotnej, aby w uzwojeniach popłynęły prądy znamionowe. W
stanie zwarcia, ze względu na stosunkowo małą. wartość napięcia zasilającego, całkowita
moc jest mocą strat w miedzi. Przy prądach znamionowych występują tzw. straty w miedzi
znamionowe ∆PCuN.
Wyniki notujemy w tabeli 4, a obliczenia wskazanych wielkości przeprowadzamy według
wzorów przytoczonych we wstępie tabeli 4.
4
Na podstawie pomiar6w stanu jałowego i zwarcia można zbudować schemat zastępczy
transformatora i następnie narysować wykresy wektorowe transformatora w stanie jałowym,
obciążenia i zwarcia.
Rys.4. Układ pomiarowy do pomiaru stanu zwarcia transformatora jednofazowego.
Tabela 4. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu zwarcia.
5
5. Pomiar przekładni transformatora
Przekładnią napięciową transformatora nazywa się stosunek napięcia górnego (na
uzwojeniu pierwotnym) do napięcia po stronie dolnego napięcia (dolne uzwojenie pracuje
na biegu jałowym). Pomiaru przekładni wykonujemy w układzie jak na rysunku 5.
Zmieniając napięcie górne w zakresie od 0.3UN do UN na uzwojeniu górnym wykonujemy
pomiarów napięć U1 i U2. Wyniki zapisujemy w tabeli 5.
.
V1
A
X
a
x
V2
Rys.5 Układ do pomiaru przekładni transformatora.
Tabela 5. Wyniki pomiarów przekładni transformatora.
Lp.
U1[V]
U2[V]
n=
U1
U2
Literatura:
1. P. Hempowicz, R.Kiełszyna, A.Piłatowicz, ; Elektrotechnika i elektronika dla
nieelektryków, WNT, Warszawa 1999
2. ST.BolkowskiL; Teoria obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa 1998
3. M.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki; Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa
2003
4. Wł.Dąbrowski,A.Dąbrowski,ST.Krupa, A.Miga; Elektrotechnika,ćwiczenia
laboratoryjne, Drukarnia GS, Kraków 2002
5. J.Rusek; Elektrotechnika z elementami napędów, Wydawnictwa AGH, 1996
6