POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Numer ćwiczenia: 1	Temat ćwiczenia: Badanie transformatora trójfazowego.	Zespół: Wojciech Dąbrowski Grzegorz Lizner Marcin Łochowski Mirosław Michta Rafał Skrzeczowski
Data wykonania: 7.3.1997	Data oddania do sprawdzenia: 21.3.1997	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie przekładni transformatora oraz zbadanie stanów: jałowego i zwarcia transformatora. Wynikiem czego są odpowiednie charakterystyki oraz niektóre parametry schematu zastępczego transformatora.

2. Obiekt badań.

W trakcie ćwiczenia badaniu został poddany transformator typu T3Wb-10/0,5 o następujących (wybranych) parametrach:

Moc: 10 kVA

Uzwojenie górne: U_N = 380 V I_N = 15.2 A połączone: Yy0

Uzwojenie dolne: U_N = 231~133 V I_N = 25 A połączone: Yy0

Napięcie zwarcia: 3.27 %

3. Schemat pomiarowy.

Schemat pomiarowy przedstawiony na poprzedniej stronie wykorzystywany jest do pomiarów: przekładni transformatora, stanu jałowego oraz stanu zwarcia transformatora. W ostatnim przypadku jednak należy zewrzeć ze sobą wyjścia uzwojeń wtórnych transformatora ze sobą.

4. Wykaz aparatury użytej w ćwiczeniu.

© amperomierze elektromagnetyczne szt. 3

© watomierze elektrodynamiczne szt. 2

© woltomierze elektromagnetyczne szt. 3

© woltomierz cyfrowy szt. 1

© przekładniki prądowe szt. 3

5. Tabelaryczne zestawienie wyników pomiarów wraz z obliczeniami.

5.1. Wyznaczanie przekładni transformatora.

	Strona górnego napięcia				Strona dolnego napięcia
Lp.	UU-V	UV-W	UW-U	Uśr.	UU-V	UV-W	UW-U	Uśr.	n
	V	V	V	V	V	V	V	V
1	400	400	400	400	242	244.5	242	242.83	1.65
2	300	300	300	300	183	182	182	182.33	1.65
3	200	196	199	198.33	122	120	122	121.33	1.63
								nśr.=	1.64

5.2. Badanie stanu jałowego transformatora.

	UI	UII	U10śr.	II	III	IIII	I0	PI	PII	P0	cosj0	I0C
Lp.	V			A				W				A
1	400	400	400	0.86	0.68	0.82	0.787	192	180	372	0.683	0.537
2	372	370	371	0.6	0.46	0.56	0.54	136	116	252	0.726	0.392
3	340	340	340	0.4	0.32	0.34	0.353	84	52	136	0.654	0.231
4	300	300	300	0.2	0.16	0.18	0.18	48	8	56	0.599	0.108
5	252	250	251	0.11	0.08	0.1	0.097	25	-8	17	0.405	0.039
6	200	196	198	0.075	0.05	0.07	0.065	15	-7	8	0.359	0.023
7	156	152	154	0.052	0.04	0.056	0.049	9	-5	4	0.304	0.015
8	99	94	96.5	0.025	0.02	0.04	0.028	4	-1	3	0.633	0.018

5.3. Badanie stanu zwarcia transformatora.

	UI	UII	UZ	II	III	IIII	I	PI	PII	PZ	cosjZ
Lp.	V			A				W
1	18	15.6	16.8	17.2	16.4	14.6	16.07	320	120	440	0.941
2	13.2	10.5	11.85	12.4	11.6	9.6	11.2	160	50	210	0.914
3	9.7	7.3	8.5	9.6	8	7.4	8.333	100	20	120	0.978
4	7.4	5.4	6.4	7.6	6	6	6.533	60	10	70	0.967
5	3.2	1.4	2.3	2.6	2.6	0.04	1.747	6	0	6	0.862

6. Sposób prowadzenia obliczeń oraz przykładowe obliczenia.

6.1. Wyznaczanie przekładni transformatora.

Przekładnia transformatora określona jest następującym wzorem:

gdzie:

U_go - wartość napięcia górnego

U_do - wartość napięcia dolnego

Pomiarów dokonano dla trzech różnych wartości napięć międzyfazowych górnych, dla których otrzymano odpowiadające im wartości napięć międzyfazowych dolnych. Na podstawie tych pomiarów obliczono wartości średnie (jako średnie arytmetyczne z trzech wartości napięć międzyfazowych), otrzymując wartości napięć U_go oraz U_do. Następnie obliczono przekładnie dla każdego z pomiarów. Ostateczna wartość przekładni została obliczona jako średnia arytmetyczna przekładni dla każdego z pomiarów i wynosi ona n_śr. = 1.64.

* przykładowe obliczenie dla 3 pomiaru:

Strona napięcia górnego:

U_U-V 200 V

U_V-W 196 V Ţ V

U_W-U 199 V

Strona napięcia dolnego:

U_U-V 122 V

U_V-W 120 V Ţ V

U_W-U 122 V

6.2. Badanie stanu jałowego.

Wynikiem badania stanu jałowego miało być wykreślenie następujących charakterystyk: I₀(U₁₀), P₀(U₁₀), cosj₀(U₁₀), I_0C(U₁₀) przy I₂ = 0 oraz f = f_N. W doświadczeniu mierzono: dwa napięcia międzyfazowe, prądu w każdej z faz oraz moc w układzie Arona. Na podstawie pomiarów napięcia i prądu obliczono U_10śr. oraz I₀ jako średnie arytmetyczne odpowiadających im pomiarów (podobnie jak w przypadku wyznaczania przekładni).

Moc w układzie Arona wyraża się następującym wzorem:

Jednak w czterech ostatnich pomiarach watomierz drugi był przyłączony odwrotnie niż pierwszy, ponieważ dla normalnego połączenia wskazówka wychylała się w lewą stronę poniżej zera. Dlatego odpowiadające tym pomiarom wartości mocy zmierzonej przez drugi watomierz zostały umieszczone w tabeli ze znakiem minus.

Wartość kosinusa kąta przesunięcia fazowego została wyznaczona z następującego wzoru:

Składowa czynna prądu I₀ natomiast:

* przykładowe obliczenia dla 6 pomiaru:

P_I = 15 W

P_II = -7 W Ţ W

U₁₀ = 198 V

I₀ = 0.065 A Ţ

P₀ = 8 W

I₀ = 0.065 A

cosj₀ = 0.359 Ţ A

6.3. Badanie stanu zwarcia.

W wyniku badania stanu zwarcia transformatora mamy otrzymać następujące charakterystyki: I(U_Z), P_Z(U_Z), cosj_Z(U_Z) przy U₂ = 0 oraz f = f_N. Dodatkowo należało obliczyć rezystancję oraz reaktancję zwarcia. Obliczeń tych dokonano jednak tylko dla pierwszego pomiaru, gdyż stan ten najbliższy jest stanowi zwarcia transformatora. Obliczenia te wraz z wynikami zostały zamieszczone poniżej.

W tym wypadku, podobnie jak w poprzednim, mierzono dwa napięcia międzyfazowe, prądy we wszystkich fazach oraz moc w układzie Arona. Podobnie obliczono U_Z i I jako średnie odpowiadających im wartości pomiarów.

Moc w układzie Arona wyraża się następującym wzorem:

Wartość kosinusa kąta przesunięcia fazowego została wyznaczona z następującego wzoru:

Rezystancję zwarcia możemy obliczyć ze wzoru:

Reaktancja zwarcia wyraża się następującym wzorem:

* przykładowe obliczenia dla 1 pomiaru:

P_I = 320 W

P_II = 120 W Ţ W

U_Z = 16.8 V

I = 16.07 A Ţ

P_Z = 440 W

P_Z = 440 W

I = 16.07 A Ţ W

P_Z = 440 W

I = 16.07 A Ţ W

R_Z = 0.568 W

U_Z = 16.8 V

7. Wykresy charakterystyk.

7.1. Stan jałowy.

* charakterystyka I₀(U₁₀):

* charakterystyka P₀(U₁₀):

* charakterystyka cosj₀(U₁₀):

* charakterystyka I_0C(U₁₀):

7.2. Stan zwarcia.

* charakterystyka I(U_Z):

* charakterystyka P_Z(U_Z):

* charakterystyka cosj_Z(U_Z):

8. Wnioski.

W pomiarach przekładni transformatora otrzymano wartość n = 1.64. Wartość tę można uznać za poprawną, gdyż mieści się granicach przekładni dla napięć znamionowych uzwojenia pierwotnego i wtórnego i wynosi ona od 1.64 do 2.86.

Badanie stanu jałowego miało dać szereg charakterystyk. Przebiegi prądu jałowego oraz mocy można uznać za poprawne. Charakterystyka składowej czynnej prądu jałowego odbiegają w pewnym stopniu od teoretycznej. Podobny stan rzeczy występuje przy charakterystyce kosinusa kąta przesunięcia fazowego, jednak rozbieżność otrzymanej charakterystyki z teoretyczną jest dość znaczna. Taki wynik należy wytłumaczyć błędami wnoszonymi przez poszczególne przyrządy.

Według nas największymi błędami obarczone są ostatnie trzy pomiary, gdzie wskazania amperomierzy były niezbyt duże (a jak wiadomo największy błąd pomiaru występuje przy małych wychylenia wskazówki przyrządu).

Charakterystyki otrzymane w wyniku badania stanu zwarcia są zgodne z charakterystykami teoretycznymi (fenomenologicznymi).

Na podstawie powyższych spostrzeżeń, biorąc nawet po uwagę pewne błędy, można stwierdzić, iż ćwiczenie zostało przeprowadzone poprawnie.

w

v

u

U

W

V

U

V₁

V₂

V₃

K

L

k

l

K

L

k

l

K

L

k

l

W

A

W

A

A

---