ĆWICZENIE NR 7. Badanie i pomiary transformatora

Transkrypt

1 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. + _ R b W V 1 R a A X A X a x a x V 2 V Rys.1. Sprawdzenie oznaczeń początków i końców metoda; prądu zmiennego i prądu stałego AGH IMIR - Zaoczne 1

2 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. U 1 [V] U 2 [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 R a i minimalnej wartości R b. 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 U IN. Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 2 i na tej podstawie obliczyć n, R Fe, X µ, cosφ 0. Na podstawie pomiarów wykreślić charakterystyki stanu jałowego, tj. Po = f(u 1 ), I 0 = f(u 1 ), cosφ 0 = f(u 1 ). AGH IMIR - Zaoczne 2

3 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 pomiarów, przy czym ostatni pomiar należy przeprowadzić dla prądu strony pierwotnej równym 1.1 I IN ; wyniki notujemy w tabeli 3. Rys.3. Układ pomiarowy do pomiaru stanu obciążenia transformatora jednofazowego. AGH IMIR - Zaoczne 3

4 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 I 2 = β I 2N, to łączne straty w transformatorze wynoszą P = P FeN + β 2 P CuN Na podstawie pomiarów i obliczeń wykreślamy charakterystyki obciążeniowe (traktując znamionowy punkt biegu jałowego jako pierwotny punkt tych charakterystyk oraz dla cosφ 2 =1-obciążenie rezystancyjne), tj. I 1 = f(p 2 ), cosφ 1 = f(p 2 ), η % = f(p 2 ), U 2 = f(p 2 ). Tabela 3. Wyniki pomiarów i obliczeń stanu obciążenia. Lp. U1 [V] U2 [V] I1 [A] I2 [A] P1 [W] P2 [W] cosφ 1 η % I 1N 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 P CuN. Wyniki notujemy w tabeli 4, a obliczenia wskazanych wielkości przeprowadzamy według wzorów przytoczonych we wstępie tabeli 4. AGH IMIR - Zaoczne 4

5 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. AGH IMIR - Zaoczne 5

6 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 0.3U N do U N na uzwojeniu górnym wykonujemy pomiarów napięć U 1 i U 2. Wyniki zapisujemy w tabeli 5.. V 1 A a X x V 2 Rys.5 Układ do pomiaru przekładni transformatora. Tabela 5. Wyniki pomiarów przekładni transformatora. Lp. U 1 [V] U 2 [V] U n = U 1 2 Literatura: 1. P. Hempowicz, R.Kiełszyna, A.Piłatowicz, ; Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków, WNT, Warszawa ST.BolkowskiL; Teoria obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa M.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki; Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa Wł.Dąbrowski,A.Dąbrowski,ST.Krupa, A.Miga; Elektrotechnika,ćwiczenia laboratoryjne, Drukarnia GS, Kraków J.Rusek; Elektrotechnika z elementami napędów, Wydawnictwa AGH, 1996 AGH IMIR - Zaoczne 6