BADANIE TRANSFORMATORÓW

1. Badanie transformatora jednofazowego w stanie jałowym.

	Pomiary				Obliczenia
Lp.	U10	U20	I0	P0		cos 0
	[V]	[V]	[mA]	[W]	-	-
1	47	10,48	14,9	0,5	4,485	0,71
2	69,6	15,53	19,2	1	4,482	0,75
3	87	19,43	22,6	1,5	4,478	0,76
4	102,9	22,96	25,8	2	4,482	0,75
5	114,2	25,48	28,1	2,5	4,482	0,78
6	127,1	28,37	31,1	3	4,480	0,76
7	138	30,79	33,7	3,5	4,482	0,75
8	147,5	32,9	36,2	4	4,483	0,75
9	181,2	40,3	42,5	5	4,496	0,65
10	203,1	45,2	53,5	6	4,493	0,55
11	216,1	48	62	7	4,502	0,52
12	230	51,2	74	8	4,492	0,47
13	263,4	58,7	111,4	11	4,487	0,37

Przekładnia transformatora ϑ:

ϑ =

Jest to stosunek napięcia górnego do napięcia dolnego i ϑ ≥ 1!

Transformator w stanie jałowym pobiera z sieci moc czynną P₀ = U_1o I₀ cosφ₀ . Z tej zależności obliczyłyśmy cosφ₀:

cosφ₀ =

Charakterystyka transformatora w stanie jałowym:

Znamionowy prąd jałowy i znamionowe straty jałowe:

I_0n = 74 [mA] = 0,074 [A] P_0n = 8 [W]

Wartości parametrów gałęzi poprzecznej schematu zastępczego:

R_Fe ≈ U_1n² / P_0n = 230² / 8 = 6612,5 [Ω]

X_μ ≈ U_1n / I_0n = 230 / 0,074 = 3108 [Ω]

2. Badanie transformatora jednofazowego w stanie zwarcia.

		Pomiary			Obliczenia
Lp.	U1z	I1z	I2z	Pz	cos z
	[V]	[A]	[A]	[W]	-
1	7,45	0,23	1,1	2	0,24
2	10,48	0,33	1,5	4	0,25
3	13,58	0,43	2	6	0,22
4	16,38	0,52	2,35	8,5	0,22
5	19,03	0,61	2,75	11,5	0,22

Współczynnik mocy cosφ_1z transformatora w stanie zwarcia jest zależności od napięcia w uzwojeniu pierwotnym stały:

cosφ_1z =

Charakterystyka dla stanu jałowego przedstawia się następująco:

Następnie przeprowadziłyśmy obliczenia parametrów gałęzi podłużnej schematu zastępczego oraz procentowych napięć zwarcia:

Z_z1 ≈

R_z1≈

X_z1 =

Δu_z% =
[%]

Δu_R% =
[%]

Δu_X% =
[%]

3. Badanie transformatora jednofazowego w stanie obciążenia przy U₁ = U_1n = 230V.

	Pomiary				Obliczenia
Lp.	I1	P1	U2	I2	P2	η	cos 1	Δu%
	[A]	[W]	[V]	[A]	[W]	-	-	%
1	0,16	33,5	50,6	0,45	22,77	0,68	0,91	0
2	0,18	38	50,4	0,55	27,72	0,73	0,92	0,4
3	0,19	41,5	50,3	0,65	32,7	0,79	0,95	0,59
4	0,27	50	49,7	1	49,7	0,99	0,81	1,78
5	0,31	70	49,2	1,2	59	0,84	0,98	2,77
6	0,35	80	49,1	1,4	68,7	0,86	0,99	2,96
7	0,37	85	48,9	1,5	73,3	0,86	0,99	3,36
8	0,42	96	48,8	1,7	83	0,86	0,99	3,56
9	0,48	110	48,1	2	96	0,87	0,99	4,94
10	0,59	136	47,9	2,5	119,7	0,88	0,99	5,34
11	0,58	157	46,9	2,9	136	0,87	0,99	7,31

U₂ =
, U₁=const.

Moc czynną P₂, oddawaną przez uzwojenie wtórne transformatora odbiornikowi obliczamy z zależności:

P₂ = U₂ * I₂

Następnie znając moc czynną P₂ i moc czynną P₁ pobieraną przez uzwojenie pierwotne transformatora w sieci liczymy sprawność transformatora:

η =

Współczynnik mocy cosφ₁:

cosφ₁ =

W naszym przypadku U_20n wynosi 48,9 [V]. Możemy więc policzyć zmienność napięcia:

Δu% =

Charakterystyki obciążeniowe:

Korzystając z charakterystyk wyznaczamy wartości η_n oraz Δu_%:

η_n =
= 0,86 Δu_%n =

i porównujemy je z:

- obliczoną wartością η_n ze wzoru:

η_n =

- obliczoną wartością Δu_R% = 5,73[%]

Otrzymujemy:

- nieznaczną różnicę wyznaczonego η_n do obliczonego (0,87 > 0,86);

- i małą różnicę dla Δu_% (Δu_%n = 4,08% ≈ Δu_R% = 4 %).

4.Otrzymane charakterystyki:

Stan Jałowy:

Przeprowadzilismy pomiary na transformatorze w stanie jałowym przy stałej częstotliwości i przy regulowanym napięciu zasilania. Z charakterystyki P₀ = f(U_1o) wynika, że zmniejszenie wartości napięcia zasilania poniżej wartości znamionowej jest dopuszczalne i nie przynosi transformatorowi żadnej szkody. Natomiast zasilanie transformatora napięciem o wartości większej niż znamionowa powoduje znaczny wzrost strat mocy w rdzeniu stalowym (to może stać się przyczyną nadmiernego nagrzania i uszkodzenia fransformatora. Dla bardzo małych wartości napięcia, krzywa I₀=f(U₁₀) przebiega prostoliniowo, czemu odpowiadają małe zmiany cosφ₀ i wreszcie I₀=f(U₁₀) ma przebieg zbliżony do parabolicznego, czemu odpowiadają zmiany krzywej cosφ₀=f(U₁₀) zbliżone do hiperboli. Dla niewielkiego napięcia cosφ₀ osiąga maksimum.

Charakterystyka jest bliska charakterystyce teoretycznej, nieregularność wynika z małej ilości pomiarów i błędów pomiarowych.

Stan obciążenia:

Jedną z charakterystycznych własności pracy transformatora jest zakres wahań napięcia strony wtórnej przy przejściu od stanu jałowego do obciążenia znamionowego. Wprowadzono pojęcie zmienności napięcia Δu% w transformatorze. Za względu na zmniejszanie się napięcia U₂ wraz ze wzrostem obciążenia czynnego charakterystyka Δu% = f(I₂) wzrasta. Współczynnik mocy cosφ₁ ze wzrostem obciążenia czynnego I₂ rośnie. Dalsze zwiększanie prądu obciążenia I₂ powoduje niewielkie zmiany współczynnika mocy cosφ₁. W stanie obciążenia transformator wykazuje następującą własność : im większy prąd I₂ oddaje uzwojenie wtórne odbiornikowi, tym większy prąd I₁ pobiera uzwojenie pierwotne ze źródła napięcia. Zagięcie charakterystyki I₁ = f(I₂) tłumaczy się tym, że wraz ze wzrostem obciążenia o charakterze czynnym składowa czynna prądu pierwotnego I₁ jest dużo większa od składowej biernej.

Stan zwarcia:

Charakterystyka I_1z i I_2z= f(U_1z) przebiegają liniowo, gdyż przy stałych rezystancjach uzwojeń prądy są proporcjonalne do napięcia. Charakterystyka P_z = f(U_1z ) ma przebieg zbliżony do paraboli.

---