1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

PRZEKŁADNIA NAPIĘCIOWA TRANSFORMATORA

Jeżeli uzwojenie pierwotne transformatora jest zasilane napięciem przemiennym U1, to w uzwojeniu tym popłynie prąd I1 powodujący powstanie strumienia magnetycznego. Większa część strumienia tzw. strumień główny Φ będzie zamykała się przez rdzeń transformatora, natomiast reszta - tzw. strumienie rozproszenia Φr1 i Φr2 zamykają się przez powietrze.

Strumień główny powoduje indukowanie się w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym sil elektromotorycznych E1 i E2 . jeżeli napięcie U1 ma przebieg sinusoidalny, to strumień Φ ma również przebieg sinusoidalny Φ = Φmax sin ω t, a siły elektromotoryczne wynoszą odpowiednio:

d Φ

e1 = z1 -------- czyli e1 = z1 * 2π f * Φmax cos ω t

d t

d Φ

e2 = z2 -------- czyli e2 = z2 * 2π f * Φmax cos ω t

d t

gdzie z1, z2 - ilości zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego

ω = 2 π f, f - częstotliwość napięcia zasilającego

Wartości skuteczne tych sił wynoszą

2 π 2 π

E1 = --------- z1 f Φmax i E2 = -------- z2 f Φmax

• 2

Stosunek tych sił jest nazywany przekładnia transformatora υ

E1 z1

υ = -------- = ------

E2 z2

Ponieważ w przybliżeniu E1 ≈ U1 i E2 ≈ U2 , można przyjąć

U1 z1

υ ≈ ----- ≈ ----

U2 z2

Przybliżenie jest tym dokładniejsze, im mniejsze jest obciążenie (prąd I2) transformatora.

STANY PRACY TRANSFORMATORA

1. stan jałowy - transformator nieobciążony (prąd I2 = 0, U2 = E2). Prąd w uzwojeniu pierwotnym I10 wynosi zwykle 5-10% prądu znamionowego I1N (przy pełnym obciążeniu). Próby stanu jałowego pozwalają określić przekładnię napięciową oraz straty w rdzeniu transformatora (straty w żelazie) - PFe .

2. stan obciążenia - transformator obciążony impedancją Z2 , w uzwojeniu wtórnym płynie prąd I2 , a napięcie na jego zaciskach wynosi U2 < E2 . Ponieważ (w dużym przybliżeniu) można przyjąć, że straty mocy pozornej w transformatorze są znikome, wówczas

I1 U 2 1

I1 * U1 ≈ I1 * U2 a ---- ≈ ---- ≈ ----

I2 U 1 υ

W próbach stanu obciążenia określa się m. in. Spadek napięcia δu % i sprawność transformatora η.

3. stan zwarcia awaryjnego - transformator jest zasilany napięciem znamionowym U1N , uzwojenie wtórne jest zwarte (Z2 = 0, U2 = 0), a w uzwojeniach płyną prądy ok. dwudziestokrotnie większe od znamionowych powodujące w krótkim czasie zniszczenie transformatora. W próbach stosuje się stan zwarcia pomiarowego (przy zasilaniu zwartego transformatora bardzo niskim napięciem U2 przy którym I1z = I1N ) służący do określenia tzw. procentowego napięcia zwarcią u z% oraz strat w uzwojeniach (straty w miedzi) PCu .

U z

u z% = ------ 100%

U1N

Od napięcia tego zależy wartość prądu zwarcia awaryjnego

100 %

I 1z = -------- I1N

u z%

1. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

PRÓBA STANU JAŁOWEGO

1. 
   Schemat

Stan jałowy transformatora to taki, w którym zaciski wtórne transformatora są wolne, tzn. nie jest do nich dołączone żadne urządzenie.

Próby stanu jałowego pozwalają określić przekładnię napięciową oraz straty w rdzeniu transformatora.

b) wyniki pomiarów

U1

przekładnia transformatora υ = -----

U2

Συi

wartość średnia przekładni υśr = -------- (n - ilość pomiarów)

n

P10

współczynnik mocy cos ϕ0 = -------

I10 * U1

Lp.	U1	I10	P0	U2	cos ϕ	V	Vśr
	[V]	[A]	[W]	[V]
1.	30	0,06	1	5	0,56	6,00	5,65
2.	60	0,08	3	10,5	0,63	5,71
3.	90	0,1	6	16	0,67	5,63
4.	120	0,13	10	22	0,64	5,45
5.	150	0,17	15	27	0,59	5,56
6.	180	0,24	21	32	0,49	5,63
7.	200	0,32	26	36	0,41	5,56
8.	220	0,42	32	39	0,35	5,64

2. zestawienie charakterystyk

PRÓBA STANU OBCIĄŻENIA

a) schemat

Stan obciążenia transformatora zachodzi wtedy, gdy do zacisków uzwojenia wtórnego podłączone jest jakieś urządzenie elektryczne - odbiornik.

W próbach stanu obciążenia określa się m. in. Spadek napięcia δu% i sprawność transformatora η.

2. wyniki pomiarów

moc wtórna P2 = U2 * I2

P2

sprawność transformatora η = ----

P1

Lp.	U1	U2	I1	I2	P1	P2	η
	[V]	[V]	[A]	[A]	[W]	[W]
1.	220	40	0,44	0	40	0	0,00
2.	220	40	0,52	1	72	40	0,56
3.	220	39	0,66	2	112	78	0,70
4.	220	39	0,8	3	150	117	0,78
5.	220	39	1	4,1	196	159,9	0,82
6.	220	39	1,15	4,9	224	191,1	0,85

c) zestawienie charakterystyk

---