1

Laboratorium Elektrotechniki i elektroniki

LABORATORIUM © AMD2012

Temat ćwiczenia:

BADANIA I POMIARY TRANSFORMATORA JEDNOFAZOWEGO

Wprowadzenie

Transformator służy do przetwarzania energii elektrycznej prądu przemiennego z jednej wartości napięcia na

inną wartość napięcia. Składa się z rdzenia oraz umieszczonych na nim uzwojeń pierwotnego i wtórnego.
Rdzeń, w celu zmniejszenia strat na prądy wirowe i histerezę, często jest wykonany z pakietu izolowanych
między sobą blach stalowych o wzbogaconej zawartości krzemu (blach transformatorowych). Transformatory
można podzielić na: transformatory jednofazowe, transformatory trójfazowe, autotransformatory, transformato-
ry specjalne (np. pomiarowe przekładniki prądowe i napięciowe).

Rys. 1. Poglądowy rysunek transformatora

Zasada działania transformatora – wykorzystuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej.
Jeżeli do uzwojenia pierwotnego przyłączymy napięcie sinusoidalnie zmienne (o wartości skutecznej U

1

), wte-

dy popłynie w nim sinusoidalnie zmienny prąd o skutecznej wartości I

1

. Prąd ten (a dokładniej tzw. siła magne-

tomotoryczna tj. I

1

z

1

) wytworzy strumień magnetyczny



1

, którego większa część stanowi tzw. strumień głów-

ny, zamykający się przez rdzeń transformatora i skojarzony z obydwoma uzwojeniami oraz strumień rozpro-
szenia zamykający się przez powietrze i skojarzony tylko z jednym uzwojeniem (analogiczny strumień wytwa-
rza druga siła magnetomotoryczna I

2

z

2

– drugiego uzwojenia). Wypadkowy strumień w rdzeniu jest różnicą

strumieni głównych obydwu uzwojeń. Ponieważ prąd jest sinusoidalnie zmienny, to również strumienie główne
uzwojeń i strumień wypadkowy mają przebiegi sinusoidalnie zmienne (



=



m

sin



t ).

Przedmiotem badania jest transformator jednofazowy, a celem ćwiczenia jest:


Wyznaczenie przekładni napięciowej transformatora w zależności od prądu obciążenia



Wyznaczenie charakterystyki sprawności energetycznej transformatora w zależności od prądu obciążenia



Wyznaczenie impedancji wejściowej transformatora

Pomiary transformatora w stanie obciążenia

Pomiary w stanie obciążenia transformatora przeprowadzamy w układzie jak na rysunku 2. Zmieniając rezy-
stancję obciążenia R

0

wykonujemy około 12-15 pomiarów, przy czym ostatni pomiar należy przeprowadzić dla

prądu strony pierwotnej równym 1,1I

1N

(prądu znamionowego). Odczyty pomiarów notujemy w tabeli 1.

Badany

transformator

strona

pierwotna

strona

wtórna

V

2

A

1

W

V

1

~ 230 [V]

A

2

U

1

=U

1N

R

0

Autotransformator

Rys. 2.Schemat układ do pomiaru transformatora jednofazowego w stanie obciążenia

zmienne pole
magnetyczne

prąd uzwojenia
wtórnego

uzwojenie
wtórne

uzwojenie
pierwotne

prąd uzwojenia
pierwotnego

Źródło napięcia
sinusoidalnego

obciążenie

rdzeń

miedź

AMD

2

Na stronie pierwotnej transformatora ustawiamy napięcie znamionowe. Pierwszy pomiar wykonujemy dla stanu
jałowego tzn. prąd obciążenia I

2

= 0.

Tabela 1 Pomiarów transformatora

Opracowanie sprawozdania

Wzory do obliczeń:

Przekładnia napięciowa n
Sprawność energetyczna



Straty energetyczne w transformatorze



P

Tabela 2 pomiarów i obliczeń transformatora dla stanu obciążenia

Na podstawie pomiarów i obliczeń w sprawozdaniu wykreślamy charakterystyki obciążeniowe transformatora:
I

1

= f(I

2

), cos



1

= f(I

2

),





= f(I

2

), U

2

= f(I

2

),



U

2

= f(P

2

). Przykładowe charakterystyki transformatora w zależ-

ności od prądu strony wtórnej pokazano na rysunku 3.

Rys. 3. Przykładowe charakterystyki dla stanu obciążenia transformatora

Lp.

Strona pierwotna

Strona wtórna

U

1

[V]

I

1

[A]

P

1

[W]

U

2

[V]

I

2

[A]

1.

U

1N

0

I

1N

15.

1,1I

1N

Lp.

Pomiary

Obliczenia

U

1

[V]

I

1

[A]

P

1

[W]

U

2

[V]

I

2

[A]

n

P

2

[W]









U

2

[V]

cos





U

2

[V]

Z

[



]

1.

U

1N

0

I

1N

15.

1,1I

1N

1

2

1

1

P

P

P

P

P











2

1

U

U

n



1

1

1

cos

I

U

P











sin

cos

1

1

Z

X

Z

R

jX

R

Z

I

U

Z











2

2

2

I

U

P





0

2

20

2

20

2

2











I

U

U

U

U

U

U

2

, I

1

, cos



,



I

2N





cos



U

2

I

1

U

20

I

2

I

10

AMD