ĆWICZENIE T2 PRACA RÓWNOLEGŁA TRANSFORMATORÓW I. Program ćwiczenia 1. Pomiar napięć i impedancji zwarciowych transformatorów 2. Pomiar przekładni napięciowych transformatorów 3. Wyznaczenie pomiarowe charakterystyk obciążeniowych transformatorów pracujących równolegle: a) w przypadku transformatorów dobranych prawidłowo b) w przypadku transformatorów wykazujących różnicę przekładni napięciowych c) w przypadku transformatorów wykazujących różnicę napięć zwarciowych 4. Wyznaczenie obliczeniowe charakterystyk obciążeniowych transformatorów pracujących równolegle, w przypadkach jak w punkcie 3, w oparciu o wyniki pomiarów z punktów 1, 2. II. Sprawozdanie 1. Ideowy schemat elektryczny układu ćwiczeniowego, dane znamionowe transformatorów, wyniki pomiarów i obliczeń identyfikacyjnych 2. Wyniki pomiarów charakterystyk obciążeniowych w postaci tabelarycznej 3. Charakterystyki obciążeniowe transformatorów pracujących równolegle, pomiarowe i obliczeniowe narysowane dla danego przypadku (a, b, c) w jednym układzie współrzędnych 4. Wnioski dotyczące zgodności modelu pracy równoległej transformatorów z rzeczywistością pomiarową Podstawowe dane znamionowe transformatorów: S N = 1000VA, U 1N = 380V, U 2N = 110V
Instrukcja wykonania ćwiczenia laboratoryjnego T2 Praca równoległa transformatorów Ad. 1, 2 Dane znamionowe wszystkich 3 transformatorów: S N = 1000VA, U 1N = 380V, U 2N = 110V, f N = 50Hz lub 60Hz. Transformator T1 ma wykonany na uzwojeniu 110V odczep (celem zmiany przekładni), a transformator T3 ma dodany szeregowo do uzwojenia 110V dławik (celem zmiany napięcia zwarcia). Transformatory są połączone równolegle na stałe od strony uzwojeń 380V i zasilane z autotransformatora zarówno przy pomiarach identyfikacyjnych (definicyjnym napięciem zwarcia do wyznaczenia impedancji zwarcia i napięciem ok. 200V do wyznaczenia przekładni) jak i przy wyznaczaniu charakterystyk obciążeniowych (220V lub 230V). Schemat układu ćwiczeniowego przedstawia rysunek 1. Zwarcie strony wtórnej transformatora do pomiaru impedancji zwarcia należy wykonywać nie bezpośrednio na zaciskach transformatora, ale dopiero na zaciskach wyjściowych na opornice obciążające. Pozwala to uwzględnić w pomiarze również impedancje wszystkich aparatów elektrycznych obecnych w gałęzi obwodu z transformatorem, co jest o tyle istotne, ze również one decydują o rozpływie prądów przy pracy równoległej transformatorów. Pomiar impedancji zwarciowej wykonuje się metodą techniczną prądu przemiennego z dokładnym pomiarem napięcia, przy znamionowym prądzie strony wtórnej zwartego transformatora. Dokładny pomiaru napięcia dotyczy nie tylko woltomierza ale również cewki napięciowej watomierza. Po wykonaniu pomiarów identyfikacyjnych nie trzeba wyłączać z obwodu watomierza i amperomierza po stronie zasilania transformatorów, wystarczy zewrzeć (przełącznikami przyrządów) cewkę prądową watomierza i amperomierz; woltomierz 30/60V należy jednak wyłączyć z obwodu i zastąpić go woltomierzem 300V.
Rys. 1. Schemat elektryczny układu ćwiczeniowego T2
Ad. 3 Charakterystyki obciążeniowe (tj. zależnosci prądów wydawanych przez poszczególne transformatory pracujące równolegle od sumarycznego prądu ich obciążenia) należy wyznaczać przy napięciu zasilania 220V lub 230V. Prąd strony wtórnej każdego transformatora nie może przekroczyć 10A. Zmianę prądu obciążenia transformatorów wykonuje się przez zmianę rezystancji obciążenia (opornice suwakowe). Regulację należy zacząć od opornicy o najmniejszej obciążalności prądowej tak, aby była całkowicie zwarta przy wyższych prądach. W czasie wykonywania pomiarów nie wolno zmieniać zakresów prądowych amperomierzy, bo to zmienia impedancje zwarciowe gałęzi z transformatorami. Pomiary należy wykonywać korzystając z przyrządów laboratoryjnych, a nie tablicowych. Ad. 4 Charakterystyki obliczeniowe wyznacza się przy pomocy skryptu MATLABowego T2.M. Jeżeli na zajęciach nie wystarczy czasu do wykonania obliczeń, to skrypt należy wziąsć do wykonania obliczeń we własnym zakresie. W sprawozdaniu charakterystyki obliczeniowe należy narysować na tle pomiarowych (aby było możliwe ich porównanie). W zawartych w sprawozdaniu z ćwiczenia wnioskach Studenci powinni ustosunkować się zarówno do przebiegów charakterystyk obciążeniowych jak i kątowych. Skrypt T2.M: %Skrypt do obliczeniowego wyznaczania charakterystyk obciążeniowych %transformatorów pracujących równolegle; są one oznaczone jako "a" i "b" clear all; %Wyniki pomiarów charakterystyk obciążeniowych (PROSZĘ WPROWADZIĆ WŁASNE WYNIKI): Iobc = [0 3.2 4 5 6 8 10 12 14 20]; I2apom = [0 1.6 1.9 2.4 2.9 3.9 4.9 5.9 6.9 9.9]; I2bpom = [0 1.6 1.95 2.5 2.95 4 4.9 6 7 10]; %Wyniki pomiarów przekładni transformatorów (U1/U2) oraz ich napięć, prądów %i mocy zwarciowych (PROSZĘ WPROWADZIĆ WŁASNE WYNIKI); napięcia zasilające %przy pracy równoległej (PROSZĘ WPROWADZIĆ WŁASNE): tetaa=3.39; Uk1a=21.5; Ik1a=3.1; Pka=67.5; U1a=220; tetab=3.39; Uk1b=21.5; Ik1b=3.1; Pkb=70.0; U1b=220; %Obliczenie impedancji zwarciowych transformatorów: cosfika=pka/(uk1a*ik1a); cosfikb=pkb/(uk1b*ik1b); if cosfika <= 1, sinfika=sqrt(1-cosfika^2); else sinfika=0; end; if cosfikb <= 1, sinfikb=sqrt(1-cosfikb^2); else sinfikb=0; end; Zka=Uk1a/Ik1a*(cosfika+j*sinfika); Zkb=Uk1b/Ik1b*(cosfikb+j*sinfikb); %Obliczenie charakterystyk obciążeniowych transformatorów: for k=1:300, Robc=2*k+1; I2 = [Zka/tetaa^2 + Robc Robc; Robc Zkb/tetab^2 + Robc]^(-1) * [U1a/tetaa; U1b/tetab];
I2a(k)=I2(1); I2b(k)=I2(2); end; %Narysowanie pomiarowych i obliczeniowych charakterystyk obciążeniowych %transformatorów: figure(1); plot(iobc,i2apom,'r+', abs(i2a+i2b),abs(i2a),'r', Iobc,I2bpom,'b+', abs(i2a+i2b),abs(i2b),'b'); grid on; title('charakterystki obciążeniowe transformatorów pomiarowe i obliczeniowe'); xlabel('iobc [A]'); ylabel('i2a, I2b [A]'); figure(2); %Narysowanie przesunięcia fazowego między prądami wydawanymi przez %transformatory w funkcji wielkości prądu obciążenia: figure(2); plot(abs(i2a+i2b),(angle(i2a)-angle(i2b))*180/pi,'g'); grid on; title('przesunięcie fazowe pomiędzy prądami obciążenia transformatorów '); xlabel('iobc [A]'); ylabel('przesunięcie fazowe [deg]');