Badanie transformatora jednofazowego. (Instrukcja do ćwiczenia)

Transkrypt

1 1 Badanie transformatora jednofaowego (Instrukcja do ćwicenia)

2 Badanie transformatora jednofaowego. CEL ĆICZENI: Ponanie asady diałania, budowy i właściwości.transformatora jednofaowego. 1 IDOMOŚCI TEORETYCZNE 1.1 stęp Transformator jest prenacony do pretwarania napięcia i prądu o jednej wartości na napięcie i prąd o innej wartości i tej samej cęstotliwości. Uwojenie transformatora połącone e źródłem napięcia asilającego naywa się uwojeniem pierwotnym. Uwojenie połącone obciążeniem jest uwojeniem wtórnym. Transformator może mieć kilka uwojeń wtórnych. Prekładnią transformatora n naywamy stosunek napięcia górnego do napięcia dolnego mieronych na aciskach transformatora będącego w stanie jałowym, co pry ałożeniu, że U G0 E G0 i U D0 E D0, jest równe stosunkowi licby wojów uwojenia górnego napięcia N G do licby wojów uwojenia dolnego napięcia N D. n N N G D transformatore wykorystuje się jawisko indukcji elektromagnetycnej. Do uwojenia pierwotnego dołącone jest źródło napięcia sinusoidalnego u 1 i płynie prąd i 1. wyniku prepływu tego prądu w prestreni otacającej uwojenie powstaje mienny strumień magnetycny 1. Cęść tego strumienia (mniejsona o strumień roprosony) prenika pre uwojenie wtórne indukując w nim napięcie u : u d ( ) 1 dt Jeżeli do obciążenia dołącony jest odbiornik, to pod wpływem aindukowanego w tym uwojeniu napięcia popłynie prąd i. Zgodnie regułą Lenta, prąd ten musi mieć taki wrot, aby strumień magnetycny wytworony pre ten prąd miał wrot preciwny do strumienia pierwotnego. ależności od środowiska w jakim amyka się wytworony wokół uwojeń strumień magnetycny, roróżniamy transformatory powietrne i transformatory rdeniem ferromagnetycnym. Te ostatnie w ależności od budowy dielą się na rdeniowe i płascowe. ćwiceniu badany będie transformator rdeniowy. 1. Straty w transformatore. Podstawowymi stratami energii P w transformatore rdeniowym są : straty magnetycne w rdeniu P Fe, straty omowe w uwojeniach P Cu. P P Fe P Cu Straty magnetycne P Fe są spowodowane jawiskiem histerey i prądami wirowymi w materiale rdenia.. Chociaż rdenie transformatorowe wykonywane są miękkich materiałów magnetycnych o wąskiej pętli histerey, to jest ona pry prepływie prądu o cęstotliwości f, obiegana f ray na sekundę. Moc strat jest proporcjonalna do cęstotliwości i pola powierchni histerey. Drugim cynnikiem są

3 straty wiroprądowe powstające w środowiskach prewodących w wyniku prepływu prądów wirowych. Ogranicenie prądów wirowych uyskuje się w wyniku budowy rdeni wykonanych pakietu blach iolowanych jednostronnie. Straty te są proporcjonalne do kwadratu indukcji magnetycnej i kwadratu cęstotliwości. Całkowite straty magnetycne można opisać empirycnym worem: 3 P Fe f B 100 m f 100 B m gdie: =,8 4,4, = 1,1 współcynniki materiałowe ależne od rodaju i grubości blachy i technologii wykonania rdenia. B m amplituda indukcji magnetycnej. 1.3 Stan jałowy stanie jałowym straty w uwojeniach są pomijalne w stosunku do strat magnetycnych, ponieważ wartość prądu jałowego I 10 jest wielokrotnie mniejsa od wartości prądu namionowego I 1N. Moc P 0 pobierana pre transformator jest w prybliżeniu równa mocy strat w rdeniu. Na podstawie pomiarów prądu I 10, napięcia U 10, ora mocy P 10 nożna policyć następujące wielkości charakteryujące transformator w stanie jałowym: - współcynnik mocy cos P 10 0 U10I10 P10 tg - moc bierną pobieraną Q 0 - prąd magnesujący (składowa bierna) I I10 sin0 - prąd strat w rdeniu (składowa cynna) I Fe I10 cos0 stanie jałowym wynaca się również prekładnię transformatora. 1.4 Stan warcia stanie warcia moc pobierana pre transformator jest w prybliżeniu równa stratom w uwojeniach, Straty w rdeniu, e wględu na małą wartość indukcji magnetycnej można pominąć (indukcja magnetycna jest mała, bo małe jest napięcie asilające). Dopuscalnym napięciem warcia U jest napięcie które w asilanym uwojeniu powoduje prepływ prądu o wartości równej prądowi namionowemu. Na podstawie pomiarów prądu I, napięcia U, ora mocy P, nożna policyć następujące wielkości charakteryujące transformator w stanie warcia: - współcynnik mocy - impedancję warciową P1 cos U I Z U I P1 - reystancję warciową R1 I - reaktancję warciową X Z R

4 1.5 Stan obciążenia stanie obciążenia do uwojenia transformatora dołącona jest (najcęściej) reystancja R o. Najważniejse parametry w tym stanie to: - współcynnik mocy - sprawność transformatora P1 cos U I P P Prebieg ćwicenia i schematy połąceń.1 Badanie stanu jałowego wynacanie prekładni transformatora Zestaw układ pomiarowy be obciążenia wyjściowego, dla kilku wartości U 10 (0=1,U 1N ) mier prąd I 10, napięcie U 0 i moc cynną P 10, wyniki wpis do tabeli1, U10 oblic: prekładnię transformatora p, a następnie wartość średnią prekładni, U oblic współcynnik mocy cos 0 na podstawie pomiarów i obliceń wykreśl i omów charakterystyki: 0 I 10 = f(u 10 ) P 10 = f(u 10 ) cos 0 = f(u 10 ). Badanie stanu warcia transformatora Zewryj amperomierem uwojenie wtórne transformatora, dla kilku wartości U (I max = I 1N ) mier prąd I, napięcie U, i moc cynną P 10, wyniki wpis do tabeli, oblic współcynnik mocy cos na podstawie pomiarów i obliceń wykreśl i omów charakterystyki: I = f(u 0 ) P = f(u ) cos = f(u )

5 5.3 Badanie transformatora obciążonego Do uwojenia wtórnego dołąc reystor suwakowy, mieniając wartość reystora (I max = I N ) mier prądy I 1 i I, napięcia U 1 i U, moce P 1 i P, wyniki wpis do tabeli 3, oblic współcynnik mocy cos ora sprawność transformatora, na podstawie pomiarów i obliceń wykreśl i omów charakterystyki: U = f(i ) = f(i ) cos = f(i ) I 1 = f(i ) 3 Prykładowe pytania kontrolne: 1. Omów asadę diałania transformatora,. Omów straty w transformatore i sposoby ich mniejsenia, 3. podaj podstawowe parametry transformatora, 4. Podaj praktycne astosowanie transformatorów, 5. ykreśl i omów charakterystyki transformatora w stanie jałowym, warcia i obciążenia.

6 1 Protokół pomiarowy Technicne Zakłady Naukowe w Dąbrowie Górnicej PRCONI ELEKTRYCZN I ELEKTRONICZN Temat ćwicenia: Badanie transformatora jednofaowego Klasa:... Grupa:... Zespół:... ROK SZKOLNY: Nr ćwicenia: Data wykonania: YKZ PRZYRZĄDÓ: 1. autotransformator typ. nr fabr. amperomier typ... nr fabr amperomier typ... nr fabr woltomier typ... nr fabr woltomier typ... nr fabr watomier typ. nr fabr 7. watomier typ. nr fabr 8. model dydaktycny transformatora Dane namionowe badanego transformatora U 1N = 0 I 1N = U N = I n =

7 Tabela 1 Badanie stanu jałowego i wynacanie prekładni transformatora jednofaowego U 10 U 0 I 10 P 10 n - cos 0 - Prekładnia transformatora: n śr =. Badanie stanu warcia transformatora Tabela U I P cos - Badanie transformatora obciążonego Tabela 3 I U P I 1 U 1 P 1 cos - -