Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Laboratorium Maszyn Elektrycznych Specjalnych
Ćwiczenie nr 4
Data wykonania ćwiczenia: 18.11.2013r.

1) Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz warunkami pracy transformatora położenia kątowego.

2) Schemat pomiarowy:

3)Tabele pomiarowe i wyznaczone charakterystyk:

- Pomiar zależności Uwy=f(α)

Lp	α	US1-S3	US2-S4	UR1-R3
1	0	0,5	6,73	4,99
2	10	1,215	6,62	4,99
3	20	2,36	6,18	4,92
4	30	3,38	5,72	5,0
5	40	4,4	5,15	5,0
6	50	5,19	4,28	5,0
7	60	5,96	3,3	5,0
8	70	6,33	2,25	5,0
9	80	6,53	1,1	5,0
10	90	6,73	0,5	5,0

- Pomiar przekładni

Lp.	US1-S3	UR1-R3	υ	US2-S4	UR1-R3	υ
	V	V	-	V	V	-
1	0,5	4,99	9,8	6,73	4,99	0,74
2	1,215	4,99	4,1	6,62	4,99	0,75
3	2,36	4,92	2,1	6,18	4,92	0,79
4	3,38	5,0	1,48	5,72	5,0	0,87
5	4,4	5,0	1,14	5,15	5,0	0,97
6	5,19	5,0	0,96	4,28	5,0	1,17
7	5,96	5,0	0,84	3,3	5,0	1,51
8	6,33	5,0	0,79	2,25	5,0	2,22
9	6,53	5,0	0,77	1,1	5,0	4,55
10	6,73	5,0	0,74	0,5	5,0	10
	υśr = 2,272	υśr = 2,357

- Pomiar błędu odwzorowania sinusoidy

a) Stan jałowy

Lp.	α	Uwy	Uwysinα	ΔU	ΔU%	Δα
	-	V	V	V	%	-
1	0	0,022	0	-0,022	0	0,76
2	5	0,20	0,017	-0,183	-8,5	6,32
3	10	0,43	0,074	-0,356	-17,2	12,43
4	15	0,56	0,14	-0,42	-25	14,96
5	20	0,90	0,30	-0,6	-33,4	21,96
6	25	1,17	0,49	-0,68	-41,9	25,81
7	30	1,45	0,73	-0,72	-50,3	28,6
8	35	1,75	1,0	-0,75	-57,2	31,49
9	40	2,07	1,19	-0,88	-57,5	39,51
10	45	2,42	1,71	-0,71	-70,7	34,54
11	50	2,78	2,12	-0,66	-76,3	35,32
12	55	3,15	2,58	-0,57	-81,9	34,19
13	60	3,49	3,02	-0,47	-86,6	32,34
14	65	3,93	3,56	-0,37	-90,6	30,06
15	70	4,14	3,89	-0,25	-94	25,14
16	75	4,39	4,24	-0,15	-96,6	19,94
17	80	4,59	4,52	-0,07	-98,5	13,87
18	85	4,70	4,68	-0,02	-99,6	7,89
19	90	4,74	4,74	0	-100	0

b) Stan obciążenia

Z_OR= 4,7 kΩ

Z_OK= 3,9 kΩ

Lp.	α	Uwy	Uwysinα	ΔU	ΔU%	Δα
	-	V	V	V	%	-
1	0	0,034	0	-0,034	0	1,16
2	5	0,31	0,027	-0,283	-8,7	9,77
3	10	0,44	0,076	-0,364	-17,3	12,71
4	15	0,57	0,15	-0,42	-26,3	14,96
5	20	0,91	0,31	-0,6	-34,1	21,96
6	25	1,18	0,49	-0,69	-41,5	26,19
7	30	1,46	0,73	-0,73	-50	28,99
8	35	1,75	1,003	-0,747	-57,3	31,37
9	40	2,07	1,33	-0,74	-64,3	33,23
10	45	2,41	1,70	-0,71	-70,6	35,54
11	50	2,78	2,13	-0,65	-76,6	34,79
12	55	3,14	2,57	-0,57	-77,7	34,19
13	60	3,50	3,03	-0,47	-86,6	32,34
14	65	3,94	3,57	-0,37	-90,6	30,12
15	70	4,16	3,90	-0,26	-93,7	26,15
16	75	4,42	4,27	-0,15	-96,6	19,34
17	80	4,52	4,45	-0,07	-98,5	13,87
18	85	4,74	4,72	-0,02	-99,6	7,89
19	90	4,77	4,77	0	-100	0

c) Stan obciążenia z kompensacją pierwotna

S₂-S₄ zwarte przez Z_ok= 3,9 kΩ

Lp.	α	Uwy	Uwysinα	ΔU	ΔU%	Δα
	-	V	V	V	%	-
1	0	0,046	0	-0,046	0	1,6
2	5	0,29	0,025	-0,265	-8,6	9,2
3	10	0,54	0,094	-0,45	-16,7	15,7
4	15	0,80	0,21	-0,59	-26,2	21
5	20	1,03	0,35	-0,68	-34	24,9
6	25	1,30	0,55	-0,75	-42,3	28,5
7	30	1,58	0,79	-0,79	-50	31,4
8	35	1,98	1,14	-0,84	-57,6	35,3
9	40	2,31	1,48	-0,83	-64,1	37,3
10	45	2,55	1,80	-0,75	-70,6	36,5
11	50	2,98	2,28	-0,70	-76,5	37,5
12	55	3,33	2,73	-0,60	-82	36
13	60	3,54	3,07	-0,47	-86,7	32,3
14	65	3,95	3,58	-0,37	-90,6	30,1
15	70	4,14	3,89	-0,25	-94	25,1
16	75	4,39	4,24	-0,15	-96,6	19,9
17	80	4,55	4,48	-0,07	-98,5	13,9
18	85	4,56	4,54	-0,02	-99,6	7,9
19	90	4,71	4,71	0	-100	0

d) Stan obciążenia z kompensacją pierwotną

Z_OK= 0

S₂-S₄ zwarte na „krótko”

Lp.	α	Uwy	Uwysinα	ΔU	ΔU%	Δα
	-	V	V	V	%	-
1	0	0,12	0	-0,12	0	4,13
2	5	0,52	0,05	-0,47	-9,6	16,2
3	10	0,95	0,16	-0,79	-16,8	27,6
4	15	1,35	0,35	-1	-25,9	35,6
5	20	1,75	0,60	-1,15	-34,3	42,1
6	25	2,13	0,90	-1,23	-42,3	46,7
7	30	2,51	1,26	-1,25	-50,2	49,7
8	35	2,94	1,69	-1,25	-57,7	52,5
9	40	3,16	2,03	-1,13	-64,3	50,7
10	45	3,47	2,45	-1,02	-70,4	49,6
11	50	3,74	2,87	-0,87	-76,3	46,6
12	55	3,98	3,26	-0,72	-81,9	43,2
13	60	4,19	3,63	-0,56	-86,6	38,5
14	65	4,37	3,96	-0,41	-90,6	33,4
15	70	4,52	4,25	-0,27	-94	27,2
16	75	4,63	4,47	-0,16	-96,5	21,3
17	80	4,70	4,63	-0,07	-98,5	13,9
18	85	4,74	4,72	-0,02	-99,6	7,9
19	90	4,75	4,75	0	-100	0

4. Wyznaczanie błędu prostopadłości uzwojeń

Lp.	α	U1	Upr
	-	V	V
1	0	10	0,17
2	5	10	0,57
3	10	10	1,01
4	15	10	1,43
5	20	10	1,90
6	25	10	2,15
7	30	10	2,45
8	35	10	2,72
9	40	10	2,92
10	45	10	3,04
11	50	10	3,08
12	55	10	3,01
13	60	10	2,93
14	65	10	2,55
15	70	10	2,15
16	75	10	1,56
17	80	10	1,06
18	85	10	0,41
19	90	10	0,23

Uprmax= 3,08 V

ΔUpr%=(Uprmax/U1)*100%=30,8 %

4)Wnioski:

Transformator położenia kątowego jest urządzeniem, w którym napięcie wyjściowe (odpowiedź) jest pewną funkcją kąta obrotu rotora. W zależności od rodzaju tej funkcji może być transformator położenia kątowego sinusowy, cosinusowy, sinusowo-cosinusowy, liniowy itp. Nasze ćwiczenie umożliwiło poznanie badanego transformatora oraz wyznaczenie jego poszczególnych charakterystyk i parametrów.

Przy pomiarze przekładni, do stojana S1-S3 doprowadziliśmy napięcie U1 z generatora sinusoidalnego. Wirnik resolwera ustawiliśmy w takim położeniu, że osie magnetyczne uzwojenia stojana S1-S3 oraz wirnika pokryły się (α=90^o )

Napięcie wyjściowe U2 osiągnęło wówczas wartość maksymalną U2=U2max=6,73V.

Z otrzymanych wyników wyznaczyliśmy wypadkową przekładnię resolwera, która wyniosła υ= 0,272 .

Przy pomiarach zależności napięcia wyjściowego od kąta obrotu wirnika uzwojenie R1-R3 wirnika zasililiśmy napięciem 5 V z generatora sinusoidalnego. Pomiary napięć stojana US1-S3 i US2-S4 wykonywaliśmy obracając wirnik co 10^o w przedziale kąta od 0 do 90 ^o .Wyniki pomiarów zestawiliśmy w tabeli. Na ich podstawie sporządziliśmy poszczególne wykresy. Jak widać charakterystyka US1-S3= f(α) przypomina fragment sinusoidy od 0 do 90 ^o co jest zgodne z teoretyczną charakterystyką U=f(α) transformatora położenia kątowego. Napięcia stojana US1-S3 i US2-S4 , jak widać z wykresu przesunięte są między sobą o 90 ^o .

Pomiary błędu odwzorowania sinusoidy przeprowadziliśmy dla trzech stanów pracy resolwera:

1. w stanie jałowym- uzwojenie wirnika oraz uzwojenie stojana rozwarte

b) w stanie obciążenia- uzwojenie wirnika jest obciążone impedancją Z_oR=4,7kΩ, natomiast uzwojenie kompensacyjne rozwarte

c) w stanie obciążenia- przy zastosowaniu kompensacji pierwotnej (uzwojenie stojana zwarte przez impedancję Z_ok=4,7kΩ )

Pomiary napięcia wyjściowego wykonywaliśmy przy obracaniu wirnika co 5^o w zakresie 0÷90^o . W przypadku b) zauważyliśmy, iż obciążenie uzwojenia wirnika impedancją Z_oR=4,7kΩ spowodowało spadek napięcia Uwy w stosunku do przypadku a) średnio o około 0,2V . Wyniki otrzymane w punkcie c) są natomiast zbliżone do wyników z przypadku a).