1.Cel i zakres ćwiczenia

Badano charakterystykę transformatora trójfazowego w stanie jałowym, czyli straty mocy, natężenia prądu i współczynnika mocy.

2.Schemat stanowiska

Rys.1 Schemat transformatora trójfazowego wraz z podłączonymi przyrządami do pomiarów

3.Spis przyrządów i obiektów badanych

• Transformator trójfazowy T3CA, P=4kVA, U1=380V, I1-6,5A,U2=220V,I2=10,5A, f=50Hz; nr fabryczny 3016

• A_1U-amperomierz prądu przemiennego; klasa: 0,5; zakresy: 2,5, 5; pozycja pracy: pozioma; nr inwentarzowy: I 29-IVa 1095

• A_1W- amperomierz prądu przemiennego; klasa: 0,5; zakresy: 2,5, 5; pozycja pracy: pozioma; nr inwentarzowy: I 29-IVa 2974

• V_1UV- woltomierz spadków napięcia prądu przemiennego oraz stałego; klasa: 0,5; zakresy: 75, 150, 300, 600; pozycja pracy: pozioma; nr inwentarzowy: I-29 IVa 1421

• V_1VW- woltomierz spadków napięcia prądu przemiennego oraz stałego; klasa: 0,5; zakresy: 75, 150, 300, 600; pozycja pracy: pozioma; nr inwentarzowy: I-29 IVa 1429

• V_2UV- woltomierz spadków napięcia prądu przemiennego oraz stałego; klasa: 0,5; zakresy: 75, 150, 300, 600; pozycja pracy: pozioma; nr inwentarzowy: I-29 IVa 1022

• W_1UV-watomierz poboru mocy w obwodzie prądu stałego oraz przemiennego; klasa 0,5; zakresy V-100,200,400, A-2,5; 5; pozycja pracy: pozioma; nr inwentarzowy: I 29-IVa 3342;

• W_1VW-watomierz poboru mocy w obwodzie prądu stałego oraz przemiennego; klasa 0,5; zakresy V-100,200,400, A-2,5; 5; pozycja pracy: pozioma; nr inwentarzowy: I 29-IVa 3342;

4. Pomiar charakterystyki stanu jałowego

4.1. Tabele

Tab.1. Tabela z wynikami pomiarów prądów, spadków napięcia oraz pobranej mocy dla

transformatora trójfazowego w stanie jałowym.

L.p.	I1U, A	U1UV, V	P1UV, W	I1w, A	U1VW, V	P1VW, W	U2UV, V
1.	0,05	52	-2,5	0,05	50	2,5	30
2.	0,05	102	-2,5	0,05	100	10	60
3.	0,20	150	-5,0	0,20	150	25	89
4.	0,30	200	-5,0	0,25	200	50	119
5.	0,40	250	-5,0	0,35	250	90	149
6.	0,60	300	-30,0	0,55	300	150	175
7.	1,00	350	-110,0	0,85	350	290	210
8.	1,85	400	-280,0	1,75	400	540	235
9.	4,00	450	-720,0	3,70	450	1160	265

Tab.2 Tabela z wynikami obliczeń, całkowitych strat mocy, prądu płynącego w rdzeniu transformatora, współczynnika mocy oraz średnich wartości prądów i spadków napięć.

L.p.	Io, A	Uo,V	Po,W	IFe, mA
1.	0,050	51	0	0	0	1,70
2.	0,050	101	7,5	43	0,86	1,68
3.	0,200	150	20	77	0,38	1,69
4.	0,275	200	45	130	0,47	1,68
5.	0,375	250	85	196	0,52	1,68
6.	0,575	300	120	231	0,40	1,71
7.	0,925	350	180	297	0,32	1,67
8.	1,800	400	260	375	0,21	1,70
9.	3,850	450	440	565	0,15	1,70

4.2. Przykładowe obliczenia

• Wartość średnia natężenia prądu płynącego w uzwojeniu pierwotnym transformatora

• Wartość średnia spadku napięcia międzyfazowego na uzwojeniu pierwotnym transformatora

• Całkowite straty mocy na uzwojeniu pierwotnym transformatora

• Współczynnik mocy

• Natężenie prądu płynącego przez rdzeń transformatora

• Przekładnia transformatora

4.3 Wykres

Rys.2 Wykres charakterystyki transformatora w stanie jałowym

4.4. Komentarz

Dla tej części ćwiczenia należało sporządzić wykres przedstawiający charakterystykę transformatora w stanie jałowym. Obliczono I_o jako średnią z natężeń prądów płynących poprzez uzwojenie pierwotne, których wartości powinny być zbliżone. To samo uczyniono dla obliczenia U_o. W czasie pomiarów należało zwiększać napięcie międzyfazowe co 50V, aż do wartości granicznej dla danego transformatora. W czasie sporządzania linii aproksymacji dla wartości współczynnika mocy pominięto początkowe wartości oraz dwie ostatnie. Sporządzając linię aproksymacji dla natężenia prądu płynącego przez rdzeń nie wzięto pod uwagę ostatniego punktu. W tabelach pomiary ułożone są rosnąco zgodnie z kolejnością pomiarów. Dla start mocy P_1UV, wartości w tabeli są ujemne. Znak minus oznacza przeciwny kierunek płynącego prądu podczas podłączenia watomierza. Na wykresie linię aproksymacji dla start mocy narysowano jako parabolę, bo tak wygląda teoretyczna zależność start mocy od napięcia międzyfazowego. Do pomiaru przekładni transformatora wykorzystano jako napięcie górne średnią wartość napięcia międzyfazowego an uzwojeniu pierwotnym. Przykładowe obliczenia wykonano dla wartości z tabeli o liczbie porządkowej równej 1.

5. Wnioski

Z powodu małej wartości prądu odczytanie wskazań amperomierza było niedokładne (zwłaszcza dla początkowych wartości). Dokonywano pewnych zaokrągleń i oszacowań. Przyrządy powinny być z większą dokładnością.

Dla początkowych wartości na amperomierzu zagęszczono skalę, jednak nie było to wystarczającym ułatwieniem do precyzyjnego odczytania wartości.

Przy największych napięciach wskazania amperomierza i watomierza są oszacowane, ponieważ wskazówki drgały.

Na wykresie przedstawiającym charakterystykę transformatora w stanie jałowym większość punktów dla współczynnika mocy nie pokrywa się z linią aproksymacji. Może to wynikać z faktu, że obliczono wartości współczynnika mocy wykorzystując między innymi wartości natężenia prądu, które na początku i na końcu pomiarów nie mogły być zmierzone dokładnie.

Wartości natężeń prądu i napięcia międzyfazowego przy założeniu symetrycznego połączenia trójfazowego powinny być identyczne. Wyniki pomiarów natężeń prądu nie posiadały idealnie zbliżonych wartości, co mogło wynikać z niesymetrycznego podłączenia lub istniejących w obwodzie oporników podłączonych równolegle, o których istnieniu nie wiedzieliśmy.

Natężenie prądu I_Fe płynącego przez rdzeń było dużo mniejsze od tego płynącego przez uzwojenie wtórne co wynika z małą wartością płynącego prądu w porównaniu do znamionowej.

Obliczone wartości przekładni dla poszczególnych pomiarów są zbliżone. Średnia wartość wynosi 1,69. Taki rezultat zgadza się z rzeczywistymi danymi, dla których wartość przekładni jest stałą. Ze względu na fakt, że jako uzwojenie górne przyjęto uzwojenie pierwotne, nasuwa się wniosek, że transformator jest transformatorem obniżającym napięcie.

W czasie pomiarów pominięto stan zwarcia z przyczyn technicznych.

---