Ćwiczenie 6. BADANIE TRANSFORMATORÓW STANOWISKO I. Badanie transformatora jednofazowego V 1 X

Transkrypt

1 4 Laboratorium elektrotechniki Ćwiczenie 6. BADANIE TRANSFORMATORÓW STANOWISKO I. Badanie transformatora jednofazowego Wykonanie ćwiczenia Prowadzący ćwiczenie określa obiekt naszych badań jeden z dwu, znajdujących się na stanowisku, transformatorów jednofazowych. Transformatory te są dostosowane do zasilania od strony górnej ( = g ), napięciem znamionowym równym n = BADANIE TRANSFORMATORA W STANIE JAŁOWYM AT A W A a 0 X x Przy załączaniu zasilania autotransformatora AT, jego suwak powinien być ustawiony w pozycji 0 z niżej wyjaśnionego powodu. Jeżeli transformator jest włączany od razu na napięcie o wartości zbliżonej do wartości znamionowej n, to w czasie kilku okresów zmian napięcia od chwili włączenia, prąd chwilowy może osiągać bardzo duże wartości. Maksymalna wartość tego prądu w pierwszym okresie zmian napięcia może przekraczać nawet kilkakrotnie prąd znamionowy transformatora, co grozi uszkodzeniem amperomierzy i watomierzy włączonych w obwodzie zasilania transformatora. Dlatego przed każdym włączeniem napięcia zasilającego transformator, dobrze jest je obniżyć a następnie stopniowo zwiększać. Jeśli nie ma takiej możliwości, to przed każdym włączeniem napięcia trzeba zwierać cewki amperomierzy i cewki prądowe watomierzy. waga ta dotyczy każdego włączenia transformatora do sieci, także z dołączonym obciążeniem, ale przy przeprowadzaniu próby stanu jałowego jest warta podkreślenia ze względu na stosowanie amperomierzy i watomierzy o zakresach prądowych, dobranych na mniejsze wartości (do wartości prądu jałowego)., potrzebne do wykreślenia charakterys tyk stanu jałowego transformatora, wykonujemy regulując napięcie pierwotne (za pomocą autotransformatora AT) w zakresie od 0 do, napięcia znamionowego n. Aby zmierzyć znamionowy prąd jałowy I 0n i znamionowe straty jałowe P 0n, zasila się transformator napięciem znamionowym n (jeśli nie można ustawić dokładnie tej wartości, to szukane parametry trzeba wyznaczyć z wykresów charakterystyk). Lp. 0 0 I 0 P 0 ϑ cos ϕ 0 A W - - Wzory do obliczeń: 0 ϑ 0 P0 cosϕ 0 =. I 0 0

2 Laboratorium elektrotechniki BADANIE TRANSFORMATORA W STANIE OBCIĄŻENIA AT A W A a A Wył obc. 0 X x R obc., potrzebne do wykreślenia charakteryst yk obciążeniowych transformatora, wykonujemy przy znamionowym napięciu pierwotnym n i przy obciążeniu rezystancyjnym o prądzie I zmieniającym się w zakresie od 0 do, prądu znamionowego I n (dla utrzymania stałej wartości przy zmianach prądu obciążania I, trzeba podregulowywać AT). Lp. I P I P η cos ϕ u % A W A W - - % Wzory do obliczeń: P = I ; P η P P 0n cosϕ u% = 00. I 0n 6.. BADANIE TRANSFORMATORA W STANIE ZWARCIA AT A W A a 0 40 X x Zastosowanie transformatora bezpieczeństwa 0/40 zapewnia zasilanie układu prądem znamionowym I n przy napięciu o wartości skutecznej rzędu kilkunastu procent napięcia znamionowego n ; nie pozwala przy tym na przypadkowe przekroczenie tego zakresu, zapewnia natomiast większą płynność regulacji napięcia zasilającego badany transformator., potrzebne do wykreślenia charakteryst yk zwarcia transformatora, rozpoczynamy od ustawienia takiej wartości napięcia, przy której prąd I ma wartość znamionową I n lub jej bliską, a następnie stopniowo obniżamy to napięcie. Jeśli uda się ustawić dokładnie wartość prądu I n w uzwojeniu pierwotnym, to mierzy się od razu napięcie zwarcia zn i znamionową moc zwarcia normalnego P zn. Jeśli nie, to szukane parametry trzeba wyznaczyć z wykresów charakterystyk zwarcia transformatora (ale można też wyznaczyć je analitycznie, bowiem przy zwarciu prąd jest proporcjonalny do napięcia, natomiast moc zwarcia jest proporcjonalna do kwadratu prądu).

3 6 Laboratorium elektrotechniki Lp. z I z P z cos ϕ z A W - Wzór do obliczeń: Pz cosϕ z =. I z z Opracowanie sprawozdania. Wykreślamy charakterystyki stanu jałowego: I 0 ; P 0 ; cos ϕ 0 = f... ( 0 ); wyznaczamy z nich znamionowy prąd jałowy I 0n i znamionowe straty jałowe P 0n.. Obliczamy wartości parametrów gałęzi poprzecznej schematu zastępczego ze wzorów: n RFe n ; X. P I 0n µ 0n. Wykreślamy charakterystyki zwarcia normalnego: I z ; P z ; cosϕ z = f... ( z ); wyznaczamy z nich napięcie zwarcia zn i znamionową moc zwarcia normalnego P zn. Obliczamy wartości parametrów gałęzi podłużnej schematu zastępczego oraz procentowych napięć zwarcia ze wzorów: zn Zz ; I n P Rz ; Xz Zz Rz ; I zn n Zz In Rz In X z In uz% = 00 ; ur% = 00 ; ux% = 00. n. Wykreślamy charakterystyki obciążeniowe I ; P ; P ; η ; cosϕ i u % = f... (I ); wyznaczamy z nich wartości: η n i u %n (przy prądzie znamionowym I n ). Porównujemy wyznaczoną wartość η n z wartością obliczoną ze wzoru Pn η n =, P + P + P n n 0n oraz wyznaczoną wartość u %n z obliczoną wcześniej wartością u R% (przy obciążeniu rezystancyjnym są to w przybliżeniu równe liczby). 4. Przedstawiamy teoretycznie uzasadnienie otrzymanych przebiegów charakterystyk i innych wyników. zn n STANOWISKO II. Badanie transformatora trójfazowego Gdy nie znamy sposobu skojarzenia początków i końców uzwojeń fazowych transformatora trójfazowego, to możemy posłużywszy się np. metodą woltomierza wyznaczyć jego kąt godzinowy doświadczalnie. Wyznaczanie przesunięcia godzinowego transformatora trójfazowego metodą woltomierza wymaga wykonania pomiarów napięć międzyzaciskowych w układzie przedstawionym obok, i doszukania się w wynikach tych pomiarów określonych związków natury geometrycznej (twierdzenie cosinusów). R S T A B C A B C

4 Laboratorium elektrotechniki 7 Związki, o których mowa, odpowiadające znormalizowanym kątom godzinowym: 0, 5, 6 i, ukazano w poniższej tablicy. Związki natury geometrycznej między wartościami napięć międzyzaciskowych, mierzonych przy wyznaczaniu kąta godzinowego transformatora trójfazowego metodą woltomierza Kąt godzinowy 0 Wykres wskazowy napięć (B) B.A. B.A. (A) (B) (A) (C) (C) Napięcia między wolnymi zaciskami transformatora (przy zwartych A i A) = = ; B. B. C. C. B.C. = C.B. = + (B) B.A. (C).. = + ; C B 5 (A) (A) B.A. = = = B. B. C. C. B. C. = + + (C) (B) (B) B.A. (C) = = + ; B. B. C. C. 6 (A) (A) B.C. = C.B. = + + (C) B.A. (B) B.A. (B) B.A. (A) (B) (A) (C) (C).. = + ; C B = = = B. B. C. C. B. C. = + WAGI. Przyjęto umownie napięcia górne jako pierwotne, co ułatwia indeksowanie wskazów. i są wartościami napięć międzyprzewodowych pierwotnych i wtórnych. Wykonanie ćwiczenia Prowadzący ćwiczenie określa obiekt naszych badań jeden z dwu, znajdujących się na stanowisku, transformatorów trójfazowych. Transformatory te są dostosowane do zasilania od strony górnej ( = g ), napięciem znamionowym równym 0/400. zwojenie wtórne tworzą wybrane uzwojenia fazowe, skojarzone w określony sposób. W czasie wykonywania pomiarów należy zachować szczególną ostrożność z uwagi na duże wartości napięcia, występujące między zaciskami w układzie oraz między tymi zaciskami a ziemią WYZNACZENIE PRZEKŁADNI ZWOJOWEJ zwojenie pierwotne transformatora łączymy w gwiazdę i nie rozłączamy po wykonaniu pomiarów (będzie zasilane w tym samym układzie również w następnych punktach).

5 8 Laboratorium elektrotechniki L L L T S R Łącznik tablicowy uzwojenie górne A B C A B C X Y Z uzwojenie dolne A B C ax by cz fg0 fd0 ϑ z - Wzory do obliczeń: fg0 A + B + C fd0 ax + by + cz fg0 ϑ z. fd SPRAWDZENIE GRPY POŁĄCZEŃ Z fazowych uzwojeń dolnych tworzymy trójfazowe uzwojenie dolne, łącząc jeden z poniższych układów, wybrany przez prowadzącego ćwiczenie. uzwojenie dolne - układ I A B C uzwojenie dolne - układ III uzwojenie dolne - układ II A B C uzwojenie dolne - układ I A B C A B C Zasilamy transformator (jak poprzednio); mierzymy napięcia międzyprzewodowe górne i dolne. L L L Łącznik tablicowy T S R A B C A B C

6 Laboratorium elektrotechniki 9 A.B A.C B.C A.B A.C B.C g0 d0 ϑ k - - Wzory do obliczeń: A.B. + A.C. + B.C. g0 g0 ϑ k = ϑ ϑ. z d0 d0 A.B. + A.C. + B.C. Po wykonaniu tych pomiarów wyłączamy zasilanie i zwieramy zaciski A i A, jak na rysunku poniżej. Ponownie włączamy zasilanie i mierzymy wartości powstałych napięć międzyzaciskowych. L L L Łącznik tablicowy T S R A B C A B C Tablica wyników pomiarów B.B B.C C.C C.B Opracowanie sprawozdania. Porównujemy wartości współczynnika k: wyznaczoną i teoretyczną dla badanego układu.. Konstruujemy w odpowiedniej skali, używając linijki i cyrkla, wykres wskazowy napięć przy zwartych zaciskach A i A; zaznaczamy na nim kąt przesunięcia fazowego między wskazami B.A. i B.A. i podajemy odpowiadający mu kąt godzinowy oraz grupę połączeń badanego transformatora trójfazowego.. Sprawdzamy na drodze analitycznej poprawność wyznaczenia kąta godzinowego układu (zachodzenie relacji analitycznych podanych w tablicy z wykresami wskazowymi układów). 4. Formułujemy własne spostrzeżenia, uwagi i wnioski, dotyczące przeprowadzonych badań i uzyskanych wyników.

7 Zakład Systemów Informatycznych i Mechatronicznych w Transporcie Imiona i nazwiska ćwiczących. Rok II Grupa Zespół LABORATORIM ELEKTROTECHNIKI. Dzień: Godz. Ćwiczenie 6.. Data wykonania ćwiczenia Badanie transformatorów 4. Podpis prowadzącego 6.. Badanie transformatora jednofazowego w stanie jałowym Lp ϑ I 0 P 0 ϑ cos ϕ 0 A W - - P0 cosϕ 0 n = 0 ; I 0n =... A ; P 0n =... W. I Badanie transformatora jednofazowego w stanie obciążenia przy = n = 0 Lp. I P I P η cos ϕ u % A W A W - - % P I P η P P 0n cosϕ u% = 00 ; η n =...; u %n =...% I 6.. Badanie transformatora jednofazowego w stanie zwarcia Lp. 4 5 z I z P z cos ϕ z A W - Pz cosϕ z I n =... A ; zn =... ; P zn =... W. I z z 0n

8 Dane do wyznaczenia składnika typu B niepewności pomiarów w p Oznaczenie przyrządu lub wielkości A, A W Zakresy ustawiane przy pomiarach Rodzaj przyrządu (a analogowy, c cyfrowy) i jego niedokładność: klasa; (c) błąd względny odczytu + liczba cyfr na ostatniej pozycji wyświetlacza 6.4. Wyznaczenie przekładni zwojowej transformatora trójfazowego A B C ax by cz fg0 fd0 ϑ z - fg0 A + B + C fd0 ax + by + cz fg0 ϑ z. fd Sprawdzenie grupy połączeń transformatora trójfazowego - układ... A.B A.C B.C A.B A.C B.C g.0 d0 ϑ k - - g0 A.B + A.C + B.C d0 B.B B.C C.C C.B A.B + A.C + B.C g0 ϑ k d0 = ϑ ϑ. z Dane do wyznaczenia składnika typu B niepewności pomiarów w p Oznaczenie przyrządu lub wielkości Zakresy ustawiane przy pomiarach Rodzaj przyrządu (a analogowy, c cyfrowy) i jego niedokładność: klasa; (c) błąd względny odczytu + liczba cyfr na ostatniej pozycji wyświetlacza