„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Eleonora Muszyńska

Eksploatowanie transformatorów
724[01].Z3.01

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
mgr inż. Jan Bogdan
mgr inż. Henryk Krystkowiak



Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Barbara Kapruziak



Konsultacja:
mgr inż. Ryszard Dolata








Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 724[01].Z3.01
„Eksploatowanie transformatorów”, zawartego w modułowym programie nauczania dla
zawodu elektryk 724[01].

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

3

2. Wymagania wstępne

5

3. Cele kształcenia

6

4. Przykładowe scenariusze zajęć

7

5. Ćwiczenia

13

5.1. Budowa i zasada działania transformatora jednofazowego. Podstawowe

parametry opisujące transformator

13

5.1.1. Ćwiczenia

13

5.2. Praca transformatora w stanie jałowym, w stanie obciążenia i w stanie

zwarcia. Zwarcie pomiarowe i awaryjne

16

5.2.1. Ćwiczenia

16

5.3. Budowa transformatorów energetycznych

21

5.3.1. Ćwiczenia

21

5.4. Transformowanie napięć i prądów w układzie trójfazowym. Układy

i grupy połączeń transformatorów trójfazowych

23

5.4.1. Ćwiczenia

23

5.5. Regulacja napięcia w transformatorze

26

5.5.1. Ćwiczenia

26

5.6. Straty mocy i sprawność transformatora

28

5.6.1. Ćwiczenia

28

5.7. Transformatory specjalne: autotransformator, przekładnik prądowy

i napięciowy,

transformator

spawalniczy,

transformator

trójuzwojeniowy, transformator bezpieczeństwa

30

5.7.1. Ćwiczenia

30

5.8. Eksploatacja transformatorów. Najczęściej występujące uszkodzenia

transformatorów. Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy podczas
eksploatacji transformatorów

33

5.8.1. Ćwiczenia

33

6. Ewaluacja osiągnięć ucznia

36

7. Literatura

49

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Przekazujemy Państwu „Poradnik dla nauczyciela”, który będzie pomocny

w prowadzeniu zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie elektryk 724[01].

Poniższy poradnik ma być skutecznym narzędziem do realizacji programu nauczania

w zakresie eksploatowania transformatorów. Wiadomości i umiejętności z tej dziedziny
zostały określone w jednostce modułowej 724[01].Z3.01 „Eksploatowanie transformatorów”.
Jest to jednostka modułowa zawarta w module „Maszyny elektryczne i układy napędowe”
(schemat układu jednostek modułowych przedstawiony jest na stronie 4 tego poradnika).

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne,

−

szczegółowe cele kształcenia,

−

przykładowe scenariusze dwóch zajęć z wykorzystaniem aktywizujących metod
nauczania,

−

propozycje ćwiczeń,

−

przykładowe zestawy zadań testowych do sprawdzenia efektywności kształcenia.

Jednostka modułowa „Eksploatowanie transformatorów” została podzielona na

8 tematów. Każdy z nich zawiera propozycje ćwiczeń, a także sprawdziany postępów.

Treść programu jednostki modułowej obejmuje wiadomości i umiejętności niezbędne

do prawidłowej eksploatacji transformatorów. Szczególną uwagę należy zwrócić na:

−

kształtowanie umiejętności dobierania transformatora do określonego zadania,

−

wykonywanie pomiarów podstawowych parametrów transformatora jednofazowego
i trójfazowego z zachowaniem zasad bhp,

−

korzystanie z informacji znajdujących się na tabliczkach znamionowych transformatorów
i w katalogach.
Aby umożliwić uczniom opanowanie i kształtowanie tych umiejętności, zaleca się

stosować aktywizujące i praktyczne metody nauczania, takie jak gry dydaktyczne, metodę
tekstu przewodniego, ćwiczenia obliczeniowe i pomiarowe oraz metodę projektów.

Po zakończeniu realizacji programu tej jednostki modułowej nauczyciel powinien

sprawdzić wiadomości i umiejętności ucznia za pomocą testu pisemnego oraz testu
praktycznego. W tym celu w poradniku zamieszczono dwa przykładowe testy, razem
z obudową metodyczną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

Schemat układu jednostek modułowych

724[01]Z3.02

Eksploatowanie

układów

napędowych

z maszynami prądu

stałego

724[01].Z3.01

Eksploatowanie

transformatorów

724[01]Z3.03

Eksploatowanie

układów

napędowych

z maszynami prądu

przemiennego

724[01].Z3

Maszyny elektryczne i układy

napędowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:

–

rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki,

–

stosować ważniejsze wzory z zakresu elektrotechniki,

–

charakteryzować zjawisko indukcji elektromagnetycznej,

–

charakteryzować zjawiska elektrodynamiczne,

–

rozróżniać materiały stosowane do budowy maszyn i urządzeń elektrycznych,

–

określać właściwości materiałów przewodzących, magnetycznych, elektroizolacyjnych
i konstrukcyjnych,

–

czytać proste schematy i na ich podstawie analizować pracę układów elektrycznych,

–

wykonywać pomiary różnych wielkości elektrycznych,

–

korzystać z literatury technicznej, podręczników, norm, katalogów, przepisów budowy
i eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych,

–

korzystać z technologii komputerowej i informacyjnej,

–

pracować w grupie i indywidualnie,

–

oceniać swoje umiejętności,

–

uczestniczyć w dyskusji,

–

przygotowywać prezentację,

–

prezentować siebie i grupę, w której pracuje,

–

stosować różne sposoby przekazywania przygotowanych informacji,

–

przestrzegać przepisy bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:

−

rozróżnić transformatory ze względu na budowę i zastosowanie,

−

rozpoznać elementy różnych transformatorów,

−

odczytać parametry transformatorów jednofazowych i trójfazowych umieszczone
na tabliczkach znamionowych oraz w katalogach,

−

obliczyć podstawowe parametry różnych rodzajów transformatorów wykorzystując dane
zawarte na tabliczce znamionowej,

−

połączyć układy pomiarowe do badania transformatorów,

−

zastosować metody pomiarowe oraz dobrać przyrządy pomiarowe,

−

zmierzyć podstawowe parametry transformatora jednofazowego i trójfazowego,

−

zinterpretować uzyskane wyniki pomiarów,

−

zdiagnozować stan badanych elementów,

−

zidentyfikować usterki transformatorów jednofazowych i trójfazowych,

−

sprawdzić skuteczność ochrony od porażeń prądem elektrycznym,

−

sporządzić protokół pomiarów,

−

zastosować program komputerowy do obróbki wyników pomiarów,

−

skorzystać z dokumentacji technicznej, katalogów i literatury zawodowej,

−

zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony od porażeń prądem
elektrycznym, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska obowiązujące
na stanowisku pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ

Scenariusz zajęć 1

Osoba prowadząca

…………………………………...

Modułowy program nauczania: Elektryk 724[01]
Moduł:

Maszyny elektryczne i układy napędowe 724[01].Z3

Jednostka modułowa:

Eksploatowanie transformatorów 724[01].Z3.01

Temat: Zwarcie pomiarowe transformatora.

Cel ogólny: Kształtowanie umiejętności badania transformatorów w różnych stanach pracy.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

odczytać i zinterpretować parametry transformatora jednofazowego umieszczone
na tabliczce znamionowej lub w katalogach,

−

scharakteryzować stan zwarcia awaryjnego i pomiarowego,

−

zmontować układ do wykonania próby zwarcia pomiarowego,

−

zmierzyć napięcie zwarcia transformatora jednofazowego,

−

przeliczyć zmierzone napięcie zwarcia na napięcie zwarcia w %,

−

opracować wyniki pomiarów i sporządzić protokół,

−

zastosować zasady bhp podczas pomiarów parametrów transformatorów.

Metody nauczania–uczenia się:

−

pogadanka heurystyczna,

−

pokaz, wykład,

−

metoda tekstu przewodniego,

−

ćwiczenia praktyczne.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

zbiorowa,

−

w grupach dwuosobowych.

Czas: 90 minut.

Środki dydaktyczne:

−

transformatory jednofazowe,

−

tabliczki znamionowe transformatorów,

−

katalogi transformatorów.

Przebieg zajęć:
1. Powitanie uczniów, sprawdzenie listy obecności.
2. Przedstawienie celów zajęć.
3. Zapisanie tematu w zeszytach.
4. Z udziałem uczniów następuje przypomnienie, z jakich podstawowych elementów składa

się każdy transformator, jaka jest jego zasada działania oraz czym charakteryzuje się stan
jałowy i stan obciążenia transformatora.

5. Nauczyciel wyjaśnia uczniom, co to jest stan zwarcia i czym się charakteryzuje.
6. Przy pomocy pytań i odpowiedzi, z ewentualnym komentarzem nauczyciela, następuje

ustalenie, co to jest zwarcie pomiarowe i w jakim celu się je wykonuje.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

7. Nauczyciel wyjaśnia uczniom, jakie wielkości można określić na podstawie próby

zwarcia pomiarowego, a następnie rozdaje na stanowiska pracy transformatory
jednofazowe wyposażone w tabliczki znamionowe.

8. Uczniowie odczytują na tabliczkach znamionowych wartości napięć zwarcia wyrażone

w procentach.

9. Przypomnienie uczniom zasad bhp podczas wykonywania pomiarów parametrów

transformatorów.

10. Podział uczniów na dwuosobowe grupy i rozdanie tekstów przewodnich (załącznik).
11. Wykonywanie ćwiczenia metodą tekstu przewodniego.
12. Opracowanie wyników pomiarów oraz prezentacja wyników pracy przez poszczególne

grupy.

Zakończenie zajęć

Praca domowa:

W jaki sposób na podstawie wykonanej próby zwarcia pomiarowego wyznaczyć można

charakterystykę zwarcia I

Z

= f(U

Z

)? Narysuj ją.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

ankieta ewaluacyjna.

Załącznik do scenariusza 1

Tekst przewodni do ćwiczenia:

Zaproponuj sposób sprawdzenia, jaka jest rzeczywista wartość napięcia zwarcia

w danym transformatorze jednofazowym.

Rozwiązuj postawione zadanie etapami.

Faza I – informacje:

Wiadomo, że wartość napięcia zwarcia jest jednym z podstawowych parametrów

znamionowych transformatorów i jako taka musi być podawana na tabliczkach
znamionowych. Zanim sprawdzisz, jaka jest rzeczywista wartość napięcia zwarcia,
odpowiedz na pytania korzystając z wiadomości i umiejętności zdobytych w czasie lekcji oraz
z dostępnej literatury.
1. Jaki stan pracy transformatora nazywamy zwarciem?
2. Co nazywamy zwarciem awaryjnym, a co pomiarowym?
3. Dlaczego zwarcie przy zasilaniu napięciem znamionowym jest niebezpieczne?
4. Jak sprawić, aby zwarcie zacisków strony wtórnej pracującego transformatora nie

spowodowało jego uszkodzenia?

5. Co to jest napięcie zwarcia transformatora?

Faza II – planowanie:

Zanim przystąpisz do sprawdzenia wartości napięcia zwarcia w transformatorze,

odpowiedz na pytania, które ułatwią Ci wykonanie zadania:
1. Jakie wielkości musisz zmierzyć, aby poznać wartość napięcia zwarcia?
2. Jakie mierniki będą Ci potrzebne podczas pomiarów?
3. Czym będziesz się kierował przy doborze mierników?
4. W jaki sposób możesz regulować wartość napięcia zasilającego transformator?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

5. Zaproponuj układ pomiarowy, w którym można zmierzyć potrzebne wielkości oraz

tabelę, w której zapiszesz wyniki.

Poniżej masz miejsce na swoje propozycje.









Faza III – ustalenia:

Przedstaw swoją propozycję i postaraj się przekonać nauczyciela, że masz wystarczającą

ilość informacji do rozwiązania postawionego problemu. Odpowiedz jeszcze na następujące
pytania:
1. W jakim zakresie będziesz regulował napięcie zasilające?
2. Jaki jest prąd znamionowy strony pierwotnej i wtórnej badanego transformatora?
3. W jaki sposób odczytaną wartość napięcia zwarcia przeliczyć na wartość w procentach?

Faza IV – realizacja:

Możesz już wykonać pomiary. Pamiętaj jednak o przestrzeganiu zasad bhp podczas

montażu układu i wykonywania pomiarów.

Faza V – sprawdzenie:

Wykonałeś już pomiary i zanotowałeś wyniki. Przedstaw teraz wyniki swoich badań

i oceń ich poprawność, porównując pomierzoną, a następnie przeliczoną na % wartość
napięcia zwarcia z wartością podaną w katalogu (lub na tabliczce znamionowej) badanego
transformatora.

Faza VI – analiza:

Dokonując analizy odpowiedz na pytania:

1. Czy wyniki pomiarów, jakie uzyskałeś pokrywają się z obliczeniami teoretycznymi?
2. Jakie umiejętności nabyłeś wykonując ćwiczenie?
3. Jakie błędy popełniłeś wykonując zadanie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

Scenariusz zajęć 2

Osoba prowadząca

……………………………………………...

Modułowy program nauczania:

Elektryk 724[01]

Moduł:

Maszyny elektryczne i układy napędowe 724[01].Z3

Jednostka modułowa:

Eksploatowanie transformatorów 724[01].Z3.01

Temat: Układy i grupy połączeń transformatorów trójfazowych.

Cel ogólny: Kształtowanie umiejętności określania grupy połączeń transformatora

trójfazowego.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

scharakteryzować sposób połączenia uzwojeń w gwiazdę, trójkąt i zygzak,

−

rozpoznać uzwojenia skojarzone w gwiazdę, trójkąt lub zygzak,

−

narysować wykresy wektorowe dla uzwojeń skojarzonych w gwiazdę, trójkąt i zygzak,

−

wyznaczyć grupę połączeń transformatora trójfazowego,

−

odczytać i zinterpretować grupę połączeń z tabliczki znamionowej transformatora.

Metody nauczania – uczenia się:

−

pokaz, wykład,

−

pogadanka,

−

ćwiczenia utrwalające.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

zbiorowa,

−

indywidualna.

Czas: 90 minut.

Środki dydaktyczne:

−

transformator trójfazowy bez kadzi (lub model transformatora trójfazowego),
z pokazanymi uzwojeniami pierwotnymi i wtórnymi oraz z widocznym podłączeniem
końcówek uzwojeń do pokrywy transformatora,

−

tabliczki znamionowe transformatorów trójfazowych,

−

tablica poglądowa transformatora,

−

katalogi transformatorów.

Przebieg zajęć:
1. Powitanie uczniów, sprawdzenie listy obecności.
2. Przedstawienie celów zajęć.
3. Zapisanie tematu w zeszytach.
4. Zaznajomienie uczniów ze sposobem oznaczania początków i końców uzwojeń

w transformatorze zgodnie z normą PN–E–81003: 1996 „Transformatory. Oznaczenia
zacisków i zaczepów uzwojeń, rozmieszczenie zacisków”.

5. Ukazanie różnic między uzwojeniem nawiniętym prawoskrętnie i lewoskrętnie.
6. Z pomocą uczniów ustalenie zasad łączenia uzwojeń po stronie pierwotnej transformatora

i zaznajomienie ich z zasadami rysowania wykresów wektorowych.

7. Z pomocą uczniów ustalenie zasad łączenia uzwojeń po stronie wtórnej transformatora

i ćwiczenia w rysowaniu wykresów wektorowych.

8. Wprowadzenie określenia „grupa połączeń”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

9. Ćwiczenia w określeniu grupy połączeń w układach Yy, Dy i Yz – w różnych

kombinacjach tych układów.

10. Rozdanie uczniom arkuszy samooceny (załącznik).
11. Wypełnianie przez uczniów arkuszy samooceny (20 minut).
12. Zamiana arkuszy samooceny z kolegą z ławki, w celu dokonania sprawdzenia

i wystawienia oceny.

13. Zebranie arkuszy samooceny i weryfikacja prac przez nauczyciela.
14. Podsumowanie zajęć i wystawienie ocen końcowych.

Zakończenie zajęć

Praca domowa

Narysuj cztery różne kombinacje układu połączeń Yd transformatora trójfazowego i dla

każdego z nich określ grupę połączeń.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od uczniów:

−

anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć i zdobytych
umiejętności,

−

arkusze samooceny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

Załącznik do scenariusza 2

ARKUSZ SAMOOCENY UCZNIA

Nazwisko ....................................................... Imię ...............................................................

Lp.

Treść pytania

Odpowiedź ucznia

Odpowiedź prawidłowa

Punkty

1 W jakie układy

można łączyć
uzwojenia
w transformatorze
trójfazowym?
Wymień je.

2 Co rozumiesz przez

określenie „grupa
połączeń
transformatora
trójfazowego”?

3 Co oznacza pojęcie

„przesunięcie
godzinowe”?

4 Narysuj układ

połączeń w zygzak
transformatora
trójfazowego

5 Narysuj wykresy

wektorowe napięć
i określ przesunięcie
godzinowe
w następującym
układzie połączeń:

a) wykres dla

uzwojenia
pierwotnego:

b) wykres dla

uzwojenia wtórnego:

c) przesunięcie

godzinowe:

a)



b)



c)


..............
punktacja
3 pkt – dop
4 pkt – dst
5 pkt – db
7 pkt – bdb

Ocena:

Uwaga: Ocena końcowa zależy od łącznej liczby punktów.

Za każdą prawidłową odpowiedź możesz otrzymać maksymalnie
1 punkt.

2A2 2B2 2C2



2A1 2B1 2C1

1A1 1B1 1C1



1A2 1B2 1C2

2A 2B 2C

1A 1B 1C

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

5. ĆWICZENIA

5.1. Budowa i zasada działania transformatora jednofazowego.

Podstawowe parametry opisujące transformator

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając do dyspozycji rzeczywisty transformator jednofazowy, omów jego budowę, podaj

nazwy oraz przeznaczenie poszczególnych elementów.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wskazać rdzeń, podać jego przeznaczenie, omówić budowę i sposób wykonania rdzenia,
2) wskazać uzwojenia, podać ich przeznaczenie, omówić budowę i sposób wykonania,
3) rozpoznać i wskazać zaciski strony pierwotnej oraz wtórnej,
4) określić typ transformatora (rdzeniowy lub płaszczowy),
5) rozpoznać i wskazać podzespoły mechaniczne, podać ich rolę w urządzeniu,
6) określić sposób zabezpieczenia człowieka przed porażeniem prądem elektrycznym,

w wyniku dotknięcia do części czynnych urządzenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

transformator jednofazowy lub model transformatora jednofazowego.

Ćwiczenie 2

Na Twoim stanowisku pracy zgromadzono różne typy transformatorów jednofazowych.

Wskaż różnice i podobieństwa w ich budowie.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dokonać oględzin wszystkich transformatorów zgromadzonych na stanowisku pracy,
2) rozpoznać i wskazać transformatory pakietowane z blach wykrawanych, zwijane,

okrągłe,

3) wskazać podobieństwa oraz różnice w budowie i właściwościach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

różne rodzaje transformatorów jednofazowych (co najmniej 5 rodzajów).

Ćwiczenie 3

Dany jest transformator o liczbie zwojów strony pierwotnej N

1

=2500. Oblicz przekładnię

zwojową, jeżeli częstotliwość napięcia zasilającego f = 50Hz, strumień magnetyczny
w rdzeniu

Φ

m

=

0,0004 Wb, a siła elektromotoryczna zaindukowana po stronie wtórnej

E

2

=

12V.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyjaśnić co to jest przekładnia zwojowa i zapisać odpowiedni wzór pozwalający obliczyć

przekładnię zwojową,

2) wyjaśnić co to jest siła elektromotoryczna i podać zwór na wartość skuteczną SEM E

2

,

3) obliczyć liczbę zwojów N

2

,

4) obliczyć przekładnię transformatora.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

poradnik dla ucznia lub podręcznik do maszyn elektrycznych,

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

kalkulator, długopis.

Ćwiczenie 4

Uzwojenie pierwotne transformatora jednofazowego ma liczbę zwojów N

1

= 500

zwojów. Ile zwojów powinna mieć strona wtórna, aby przekładnia zwojowa miała wartość
n

z

= 25?

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapisać wzór określający przekładnię zwojową transformatora,
2) przekształcić wzór, wyznaczając niewiadomą liczbę zwojów wtórnych N

2

,

3) obliczyć N

2

podstawiając dane z treści zadania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia pomiarowe.

Środki dydaktyczne:

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

długopis.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

5.2. Praca transformatora w stanie jałowym, w stanie

obciążenia i w stanie zwarcia. Zwarcie pomiarowe
i awaryjne

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dany jest transformator jednofazowy 230 V/24 V o mocy znamionowej S

N

= 200 VA

i procentowym napięciu zwarcia u

z%

= 4%. Oblicz:

−

przekładnię znamionową transformatora,

−

znamionowy prąd pierwotny i wtórny,

−

napięcie bezpieczne dla tego transformatora (napięcie zwarcia w woltach),

−

liczbę zwojów strony pierwotnej, jeżeli liczba zwojów strony wtórnej wynosi 110.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) podać wzory na przekładnię transformatora jednofazowego, moc znamionową oraz

napięcie zwarcia,

2) wyjaśnić znaczenie wszystkich wielkości występujących w zapisanych wzorach,
3) wykorzystując zależności między danymi (zawartymi w treści zadania) parametrami,

wykonać niezbędne obliczenia,

4) zaprezentować wyniki obliczeń.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

kalkulator,

−

zeszyt do ćwiczeń, długopis.

Ćwiczenie 2

Na podstawie schematu przedstawionego na rysunku, przeprowadź próbę stanu jałowego

transformatora jednofazowego.

Schemat połączeń do próby stanu jałowego

A

W

V

1

V

2

1.1 2.1

1.2 2.2

~U

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z danymi znamionowymi transformatora wskazanego przez nauczyciela,
2) skompletować aparaturę niezbędną do wykonania ćwiczenia, zwracając uwagę na

zakresy pomiarowe mierników,

3) połączyć układ według załączonego schematu,
4) wykonać pomiary dla kilku wartości napięć w granicach napięcia znamionowego,
5) wykonać obliczenia następujących parametrów:

−

przekładni

2N

1N

U

U

n

=

,

−

strat mocy w rdzeniu

10

2

0

1

10

Fe

Δ

P

I

R

P

P

≈

−

=

,

−

współczynnika mocy w stanie jałowym,

0

1

10

0

cos

I

U

P

=

ϕ

,

6) wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli, wykorzystując w tym celu technikę

komputerową:

Lp.

U

1

[V]

U

20

[V]

n

cosφ

I

0

[A]

ΔP

F

e [W]

1

2

7) zastosować zasady bhp podczas montażu układu i wykonywania pomiarów,
8) zaprezentować wyniki swojej pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne,

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

transformator jednofazowy wskazany przez nauczyciela,

−

autotransformator,

−

woltomierze,

−

amperomierz,

−

watomierz,

−

przewody łączeniowe,

−

stanowisko z dostępem do komputera.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

Ćwiczenie 3

Wykorzystując układ do próby zwarcia pomiarowego przedstawiony na rysunku,

wyznacz straty mocy w uzwojeniach transformatora.

Schemat połączeń do próby stanu zwarcia

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z danymi znamionowymi transformatora wskazanego przez nauczyciela,
2) określić wartość znamionową prądu pierwotnego i wtórnego rozpatrywanego

transformatora,

3) skompletować aparaturę niezbędną do wykonania ćwiczenia, zwracając uwagę na

zakresy pomiarowe mierników,

4) upewnić się o braku napięcia zasilającego i połączyć układ według załączonego

schematu,

5) po uzyskaniu pozwolenia prowadzącego, ustalić napięcie na zaciskach uzwojenia

pierwotnego, za pomocą autotransformatora tak, aby prąd strony pierwotnej był równy
prądowi znamionowemu,

6) odczytać i zapisać wskazania mierników,
7) na podstawie wskazania watomierza, określić wartość strat mocy w uzwojeniach

transformatora,

8) porównać wynik uzyskany podczas pomiarów z wartością strat mocy podaną na tabliczce

znamionowej transformatora,

9) zastosować zasady bhp podczas montowania układu i wykonywaniu pomiarów.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

transformator jednofazowy wskazany przez nauczyciela,

−

autotransformator,

−

woltomierz i amperomierz,

−

watomierz,

−

przewody łączeniowe.

A

V

W

1.1 2.1

1.2 2.2

~U

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Ćwiczenie 4

Wykonaj pomiary rezystancji uzwojeń oraz rezystancji izolacji w danym transformatorze

jednofazowym.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) przypomnieć sobie zasady pomiaru małych rezystancji metodą techniczną i metodą

mostkową,

2) zaproponować układy pomiarowe,
3) zorganizować stanowisko pracy, zgromadzić niezbędne przyrządy pomiarowe,
4) pomiary rezystancji uzwojenia GN i DN wykonać po konsultacji z nauczycielem metodą

techniczną lub mostkową,

5) wyniki pomiarów porównać ze wskazaniami miernika elektronicznego do pomiaru

bardzo małych rezystancji,

6) pomiar rezystancji izolacji wykonać za pomocą miernika do pomiaru rezystancji izolacji:

−

między zaciskiem strony GN a zwartym i uziemionym uzwojeniem DN,

−

między zaciskiem strony DN a zwartym i uziemionym uzwojeniem GN.

7) opracować wyniki pomiarów, wyciągnąć wnioski i zaprezentować efekty swoich badań.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

elementy metody projektów,

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

poradnik dla elektryka,

−

woltomierz i amperomierz do metody technicznej,

−

mostek Thomsona,

−

miernik elektroniczny (uniwersalny),

−

miernik do pomiaru rezystancji izolacji.

Ćwiczenie 5

Zbadaj transformator jednofazowy w stanie obciążenia, zgodnie ze schematem

przedstawionym na rysunku.

Schemat układu do badania transformatora w stanie obciążenia

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

A

1

W

1

A

2

W

2

V

1

V

2

R

obc

~U

1.1 2.1

2.1 2.2

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z danymi znamionowymi transformatora,
2) skompletować aparaturę pomiarową, zwracając szczególną uwagę na zakresy pomiarowe

mierników,

3) połączyć układ pomiarowy według załączonego schematu,
4) rezystorem R

obc

nastawiać wartość prądu I

2

w zakresie (0,2....1)

⋅

I

2N

, gdzie I

2N

oznacza

prąd znamionowy strony wtórnej,

5) wskazania przyrządów przy kilku kolejnych wartościach prądu I

2

zanotować w tabeli:

U

1N

= ..........V , U

2N

= .........V, I

2N

= .........A

I

2

U

2

P

1

P

2

η

A

V

W

W

–

6) w czasie pomiarów utrzymywać stałą wartość napięcia pierwotnego, równą U

1N

,

7) na podstawie uzyskanych wyników wykreślić charakterystyki U

2

= f(I

2

) i η = f(I

2

),

8) zachować bezpieczeństwo i porządek na stanowisku pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

amperomierze do 1 A,

−

woltomierze, watomierze,

−

rezystor laboratoryjny – 1 sztuka,

−

transformator jednofazowy obniżający napięcie,

−

przewody łączeniowe,

−

autotransformator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

5.3. Budowa transformatorów energetycznych

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając do dyspozycji transformator trójfazowy bez kadzi, omów jego budowę, podaj

nazwy oraz przeznaczenie poszczególnych elementów.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wskazać rdzeń, omówić jego budowę i sposób wykonania,
2) wskazać uzwojenia, omówić ich budowę i sposób wykonania,
3) rozpoznać i wskazać zaciski górnego i dolnego napięcia,
4) rozpoznać i wskazać materialy izolacyjne użyte do budowy transformatora,
5) rozpoznać i wskazać izolatory przepustowe.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

transformator trójfazowy bez kadzi lub model transformatora trójfazowego.

Ćwiczenie 2

Mając do dyspozycji rzeczywisty transformator trójfazowy oraz zdjęcia różnych

transformatorów energetycznych, wskaż radiatory, omów ich budowę i wyjaśnij jaka jest ich
rola w transformatorze.

Wskazówki do realizacji

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dokonać oględzin transformatora oraz zdjęć,
2) wskazać kadź i radiatory, wyjaśnić jaka jest ich budowa, z jakiego materiału są

wykonane,

3) omówić sposób połączenia radiatorów z kadzią a także ich sposób ich rozmieszczenia,
4) wyjaśnić, jaki jest cel stosowania radiatorów w transformatorach.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

rzeczywisty transformator trójfazowy lub model transformatora trójfazowego,

−

zdjęcia transformatorów energetycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

Ćwiczenie 3

Przygotuj krótką prezentację na temat: „Rola oleju w transformatorach trójfazowych”.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) scharakteryzować właściwości dielektryczne oleju transformatorowego,
2) scharakteryzować zdolność oleju do dobrego odprowadzania ciepła,
3) na podstawie dwóch różnych próbek oleju, postarać się zdiagnozować ich stan

techniczny.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

metoda projektów,

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

dwie różne próbki oleju transformatorowego (zużyty i nowy).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

5.4. Transformowanie napięć i prądów w układzie trójfazowym.

Układy i grupy połączeń transformatorów trójfazowych

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Korzystając z informacji umieszczonych na tabliczce znamionowej transformatora

trójfazowego, określ sposób połączenia jego uzwojeń oraz przesunięcie godzinowe.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dokonać oględzin tabliczki znamionowej transformatora trójfazowego,
2) wskazać na tabliczce i odczytać symbol określający grupę połączeń transformatora,
3) wyjaśnić, w jaki sposób połączono uzwojenia po stronie pierwotnej, a w jaki po wtórnej,
4) określić przesunięcie godzinowe, wyjaśnić sposób określania przesunięcia godzinowego.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

tabliczka znamionowa (lub kilka tabliczek) transformatora trójfazowego.

Ćwiczenie 2

Narysuj schematy przedstawiające cztery różne kombinacje układów Dy transformatora

trójfazowego.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyjaśnić, co oznacza symbol Dy,
2) narysować układy połączeń Dy, wykorzystując fakt, że zarówno gwiazda jak i trójkąt

mogą być łączone na różne sposoby,

3) w każdym przypadku narysować wykresy wektorowe pamiętając o właściwym

oznaczaniu wektorów napięć fazowych i międzyfazowych (*),

4) określić przesunięcia godzinowe (*),
5) wyciągnąć wnioski i przedstawić wyniki swojej pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

Środki dydaktyczne:

−

przybory kreślarskie,

−

zeszyt do ćwiczeń.

(*) – jest to trudniejsza część ćwiczenia i jeśli masz kłopoty, poproś o pomoc nauczyciela.

Ćwiczenie 3

Rozpoznaj układ połączeń transformatora przedstawiony na poniższym rysunku.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) rozpoznać i wskazać uzwojenia strony pierwotnej transformatora,
2) określić sposób połączeń uzwojeń po stronie pierwotnej,
3) rozpoznać i wskazać uzwojenia strony wtórnej,
4) określić sposób połączeń uzwojeń po stronie wtórnej
5) podać symbol literowy układu połączeń przedstawionego na rysunku,
6) narysować w zeszycie inne możliwe kombinacje takiego samego układu połączeń.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

przybory kreślarskie.

1A2 1B2 1C2

1A1 1B1 1C1

2A 2B 2C

1A 1B 1C

2A3 2B3 2C3

2A2 2B2 2C2

2A4 2B4 2C4

2A1 2B1 2C1

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

Ćwiczenie 4

Liczba zwojów fazowego uzwojenia pierwotnego transformatora trójfazowego wynosi

N

1

= 900 zwojów, a uzwojenia wtórnego N

2

= 515 zwojów. Oblicz przekładnię transformatora

dla układów połączeń uzwojeń: Yd, Yz i Dy.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyjaśnić, co to jest przekładnia znamionowa transformatora trójfazowego,
2) wyprowadzić wzory na przekładnie znamionowe dla podanych układów, w zależności od

liczby zwojów uzwojenia GN i DN,

3) obliczyć przekładnie i porównać uzyskane wyniki,
4) wyciągnąć wnioski i zaprezentować efekty swojej pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

długopis.

Ćwiczenie 5

Korzystając z katalogu, dobierz transformator trójfazowy do zasilania budynku

pieczarkarni o mocy przyłączeniowej S

szcz

= 95 kVA oraz napięciu znamionowym

odbiorników symetrycznych U

N

= 400 V. Do zasilania stacji transformatorowej należy

wykorzystać istniejącą linię napowietrzną 15 kV.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) określić przekładnię znamionową szukanego transformatora,
2) wyznaczyć moc transformatora przyjmując S

T

≥ S

szcz.

,

3) dobrać transformator z katalogów uwzględniając wartości napięć znamionowych, oraz

rodzaj odbiorników,

4) zaprezentować wyniki swojej pracy,
5) zapisać do zeszytu typ transformatora i wszystkie jego parametry znamionowe.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

elementy metody projektów.

Środki dydaktyczne:

−

katalogi transformatorów trójfazowych,

−

zeszyt do ćwiczeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

5.5. Regulacja napięcia w transformatorze

5.5.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Transformator trójfazowy ma dane: S

N

= 1000 kVA, U

GN

= 10500 ±5% V, U

DN

= 400 V

grupa połączeń Dy5. Oblicz wartość napięcia wtórnego, jeżeli napięcie sieci po stronie
górnego napięcia wynosi 10300 V, a przełącznik zaczepów ustawiony jest w pozycji „

−

5%”.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyjaśnić, co oznaczają podane parametry znamionowe transformatora,
2) obliczyć napięcie U

GN(–5%)

= U

GN

– 0,05

⋅

U

GN

,

3) obliczyć przekładnię U

GN(–5%)

/ U

DN

po przełączeniu zaczepów w pozycję „

−

5%”,

4) obliczyć napięcie w stanie jałowym po stronie wtórnej, jeśli napięcie sieci wynosi

10300 V,

5) zaprezentować wyniki swoich obliczeń.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

kalkulator,

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

długopis.

Ćwiczenie 2

Dany jest transformator o parametrach: S

N

= 630 kVA, U

1N

/U

2N

= 15750±5%/5200 V,

układ Yd11, napięcie zwojowe E’ = 10 V/zw. Oblicz liczby zwojów uzwojenia pierwotnego
i wtórnego oraz prądy przewodowe na każdym zaczepie.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyjaśnić, co oznaczają podane parametry znamionowe transformatora,
2) zapisać wartości napięć pierwotnych U

1N

na wszystkich zaczepach: U

1N(0%),

U

1N(+5%)

= U

1

+0,05

·

U

1

= 1,05

·

U

1

oraz U

1N(–5%)

= U

1

−

0,05

⋅

U

1

= 0,95

·

U

1,

3) podać wzór na moc S

N

transformatora i przekształcając go wyznaczyć wzór na prąd

znamionowy,

4) znając moc i napięcia, obliczyć znamionowe prądy przewodowe na każdym zaczepie,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

5) obliczyć znamionowe napięcia fazowe transformatora pamiętając, że transformator ma

uzwojenia skojarzone w układzie Yd,

6) obliczyć liczbę zwojów N

1

i N

2

wykorzystując związek liczby zwojów z napięciem

zwojowym: U

1f

=E

1

=E’

⋅

N

1

oraz U

2f

=E

2

=E’

⋅

N

2

.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

kalkulator,

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

długopis.

Ćwiczenie 3

Transformator jednofazowy 230 V/12 V ma uzwojenie pierwotne o liczbie zwojów

N

1

= 3500 zw. Jaką liczbę zwojów powinny posiadać dwie części uzwojenia wtórnego, aby

na wyjściu transformatora uzyskać napięcia 3V, 5V i 8V.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) pracować samodzielnie mając 10 minut na wykonanie zadania,
2) narysować schemat budowy transformatora z odczepami po stronie wtórnej,
3) rozwiązanie zadania uzasadnić odpowiednimi wzorami i obliczeniami.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

kalkulator,

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

długopis.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

5.6. Straty mocy i sprawność transformatora

5.6.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Transformator trójfazowy ma dane znamionowe:

S

N

= 200 kVA, n

N

= 10,5/0,4 kV, f

N

= 50 Hz, ΔP

oN

= 380 W, ΔP

zN

= 830 W. Oblicz

sprawność tego transformatora, jeżeli jest on obciążony prądem znamionowym przy
współczynniku mocy cosφ = 0,8

ind

.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyjaśnić, co oznaczają podane wyżej parametry transformatora,
2) obliczyć znamionowy prąd strony wtórnej I

2N

,

3) obliczyć moc czynną P

2N

oddaną przez transformator,

4) obliczyć moc czynną P

1N

pobraną przez transformator,

5) określić sprawność transformatora η w warunkach pracy znamionowej.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

kalkulator,

−

zeszyt do ćwiczeń, długopis.

Ćwiczenie 2

Wykonaj pomiary strat mocy w żelazie i w miedzi oraz wyznacz sprawność

transformatora w warunkach pracy znamionowej.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z danymi znamionowymi badanego transformatora,
2) dobrać przyrządy pomiarowe zwracając szczególną uwagę na zakresy pomiarowe,
3) zaproponować układy pomiarowe i sposób przeprowadzenia badań (wykorzystać

schematy do przeprowadzenia próby biegu jałowego, próby zwarcia i obciążenia),

4) po akceptacji prowadzącego połączyć układy pomiarowe,
5) wykonać niezbędne pomiary i obliczenia,
6) sporządzić zestawienie wyników,
7) zaprezentować wyniki swojej pracy,
8) przestrzegać zasad bhp podczas montażu układów i pomiarów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia pomiarowe,

−

ćwiczenia obliczeniowe.

Środki dydaktyczne:

−

transformator jednofazowy,

−

autotransformator,

−

amperomierze,

−

woltomierze,

−

watomierze,

−

kalkulator,

−

zeszyt do ćwiczeń.

Uwaga: Minimalny czas na zaprojektowanie i wykonanie oraz zaprezentowanie wyników

wynosi 60 minut.

Ćwiczenie 3

Uzasadnij, dlaczego sprawność transformatora nie jest wielkością stałą. Wyjaśnij, jak

zmienia się sprawność przy zmianie prądu obciążenia.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wyjaśnić, co to jest sprawność transformatora i jakim wzorem się ją wyraża,
2) na podstawie dostępnej literatury oraz wyników pomiarów uzyskanych podczas ćwiczeń

wykonywanych w tej jednostce modułowej wyjaśnić, od czego zależy sprawność
transformatora,

3) narysować wykres sprawności w funkcji prądu obciążenia i omówić jego przebieg.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia projektowe.

Środki dydaktyczne:

−

podręcznik z maszyn elektrycznych,

−

sprawozdania z przeprowadzonych dotychczas ćwiczeń.

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

przybory kreślarskie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

V

A

1

A

2

W

R

obc

~

U

P1

P2

S

1

S

2

5.7. Transformatory specjalne: autotransformator, przekładnik

prądowy

i

napięciowy,

transformator

spawalniczy,

transformator

trójuzwojeniowy,

transformator

bezpieczeństwa

5.7.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dobierz transformator do zasilania trzech lamp halogenowych o mocy P = 35 W każda

lampa i napięciu znamionowym U

N

= 12 V.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć łączną moc pobieraną przez lampy halogenowe,
2) dobrać z katalogu odpowiedni transformator,
3) zaprezentować wyniki pracy, mając 15 minut na wykonanie zadania.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia projektowe.

Środki dydaktyczne:

−

katalogi transformatorów halogenowych,

−

kalkulator,

−

zeszyt do ćwiczeń,

−

długopis.

Ćwiczenie 2

Dokonaj pomiaru prądu, napięcia i mocy z wykorzystaniem przekładnika prądowego,

zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku.

Schemat układu do pomiarów z użyciem przekładnika prądowego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z układem pomiarowym przedstawionym na rysunku,
2) pobrać z magazynu mierniki, zwracając uwagę na ich zakresy pomiarowe,
3) upewnić się o braku napięcia zasilającego, a następnie zmontować układ pomiarowy,
4) po uzyskaniu pozwolenia prowadzącego, załączyć układ i wykonać pomiary mocy

czynnej pobieranej przez różne odbiorniki energii elektrycznej przy zasilaniu napięciem
znamionowym,

5) porównać moc zmierzoną z mocą znamionową odbiorników,
6) na podstawie wskazań amperomierzy wyznaczyć przekładnię znamionową przekładnika,
7) wyniki porównać z danymi znamionowymi przekładnika,
8) zastosować zasady bhp podczas montażu układu i podczas pomiarów.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia pomiarowe.

Środki dydaktyczne:

−

3 odbiorniki wskazane przez nauczyciela,

−

przekładnik prądowy laboratoryjny,

−

amperomierze,

−

watomierz,

−

woltomierz,

−

przewody łączeniowe.

Ćwiczenie 3

Dany jest transformator o II klasie ochronności. Dobierz do niego odpowiednią lampę,

podłącz ja do obwodu wtórnego tego transformatora, podłącz transformator do sieci,
a następnie dokonaj pomiarów prądu i napięcia w obwodzie lampy.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z danymi znamionowymi transformatora,
2) spośród dostępnych na stanowisku lamp wybrać właściwą, zwracając szczególną uwagę

na moc i napięcie znamionowe,

3) zaproponować układ pomiarowy i po akceptacji prowadzącego podłączyć lampę

do transformatora,

4) wykonać niezbędne pomiary,
5) sporządzić zestawienie wyników pomiarów,
6) zaprezentować wyniki pracy,
7) zachować zasady bhp podczas montażu układu i pomiarów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

metoda projektów,

−

ćwiczenia pomiarowe.

Środki dydaktyczne:

−

pudełko z różnymi rodzajami lamp,

−

transformator bezpieczeństwa,

−

katalog transformatorów bezpieczeństwa,

−

katalogi źródeł światła,

−

amperomierz,

−

woltomierz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

5.8. Eksploatacja transformatorów. Najczęściej występujące

uszkodzenia transformatorów. Zasady bezpieczeństwa
i higieny pracy podczas eksploatacji transformatorów

5.8.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj pomiary rezystancji uzwojeń oraz rezystancji izolacji w danym transformatorze

trójfazowym.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wykonać pomiary po wyłączeniu transformatora spod napięcia,
2) pomiar rezystancji wykonywać pomiędzy liniowymi zaciskami transformatora:

–

uzwojeń GN – między zaciskami1A – 1B , 1A – 1C, 1B – 1C (zalecany mostek
Wheatstone’a),

–

uzwojeń DN – między zaciskami 2A – N, 2B – N, 2C – N (zalecany mostek
Thomsona),

3) ze zmierzonych rezystancji uzwojeń transformatora pomiędzy zaciskami liniowymi

po stronie GN obliczyć rezystancje faz zależnie od sposobu połączenia uzwojeń,

4) dokonać oceny wyników pomiaru,
5) pomiar rezystancji izolacji wykonać miernikiem izolacji 2500 V,
6) przed przystąpieniem do pomiaru, uziemić badane uzwojenie na czas około 2 minut,
7) odczyty wykonywać po upływie 15 s od chwili włączenia napięcia pomiarowego (R

15

)

oraz upływie 60 s (R

60

),

8) w transformatorach dwuuzwojeniowych zmierzyć rezystancję izolacji:

−

uzwojenia GN względem uzwojenia DN i kadzi (rysunek a),

−

uzwojenia DN względem uzwojenia GN i kadzi (rysunek b),

−

uzwojenia GN i DN względem kadzi (rysunek c),

−

uzwojenia GN względem uzwojenia DN (rysunek d),

Schematy do pomiaru rezystancji izolacji w transformatorze trójfazowym

9) dokonać oceny wyników pomiarów.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia pomiarowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

Środki dydaktyczne:

−

transformator trójfazowy,

−

miernik do pomiaru rezystancji izolacji,

−

miernik do pomiaru rezystancji uzwojeń.

Ćwiczenie 2

W danym transformatorze jednofazowym, po zasileniu strony pierwotnej napięciem

znamionowym 230 V, napięcie strony wtórnej, w stanie jałowym wynosi 0. Zlokalizuj
uszkodzenie w tym transformatorze. Zaprezentuj sposób, w jaki wykryłeś usterkę.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dokonać szczegółowych oględzin transformatora, pod kątem uszkodzeń mechanicznych,
2) w zależności od wyników oględzin oraz objawów uszkodzenia, wykonać niezbędne

pomiary,

3) przeprowadzić analizę wyników pomiarów,
4) zaprezentować wyniki pracy, podając lokalizację uszkodzenia,
5) zastosować zasady bhp podczas lokalizacji uszkodzenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

elementy metody projektów,

−

ćwiczenia pomiarowe.

Środki dydaktyczne:

−

niesprawny transformator jednofazowy,

−

miernik do pomiaru rezystancji uzwojeń,

−

woltomierz.

Ćwiczenie 3

Korzystając z informacji zawartych w podręczniku, poradnikach i różnych innych

źródłach, wyjaśnij, jakie przyczyny mogą wywoływać trzaski wewnątrz transformatora lub
przebicie izolacji. W jaki sposób można wykryć i usunąć tę usterkę?

Wskazówki do realizacji

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dokonać analizy możliwych przyczyn wymienionych usterek,
2) znaleźć sposób wykrycia i usunięcia usterki,
3) zaprezentować wyniki pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia projektowe.

Środki dydaktyczne:

−

podręcznik – Goźlińska E. „Maszyny elektryczne”,

−

poradniki elektryka.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

Test

dwustopniowy

do

jednostki

modułowej

„Eksploatowanie

transformatorów”

Test składa się z 20 zadań, z których:

−

zadania 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 20 są z poziomu podstawowego,

−

zadania 11, 12, 18 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą poprawną odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt, za błędną odpowiedź lub jej

brak uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 8 zadań z poziomu podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 12 zadań z poziomu podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie od 15 do 17 zadań, w tym co najmniej 1 z poziomu
ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie co najmniej 18 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu
ponadpodstawowego.

Klucz odpowiedzi: 1. c, 2. c, 3. d, 4. d, 5. a, 6. b, 7. d, 8. b, 9. c, 10. a, 11. d,
12. c, 13. d, 14. b, 15. c, 16. b, 17. a, 18. a, 19. d, 20. b.

Plan testu

Nr

zad.

Cel operacyjny
(mierzone osiągnięcia uczniów)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

1

Rozpoznać transformator trójfazowy na rysunku

B

P

c

2

Wskazać wzór na moc znamionową transformatora
jednofazowego

B

p

c

3

Podać nazwę części rdzenia, na których umieszcza
się uzwojenia

B

P

d

4

Określić wpływ zmiany napięcia zasilającego na
przekładnię transformatora

B

P

d

5

Określić przyczyny powstawania strat mocy
w rdzeniu transformatora

B

P

a

6

Obliczyć prąd pierwotny w transformatorze
jednofazowym, wykorzystując związek przekładni
napięciowej i prądowej

C

P

b

7

Określić cel przeprowadzenia próby zwarcia
pomiarowego

B

P

d

8

Obliczyć liczbę zwojów wtórnych wykorzystując
związek między przekładnią napięciową i zwojową

C

P

b

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

9

Obliczyć liczbę zwojów wtórnych wykorzystując
związek między przekładnią prądową i zwojową

C

P

c

10

Opracować wyniki pomiarów, obliczyć sprawność
transformatora

C

P

a

11

Wskazać wzór na przekładnię w układzie Yz
transformatora trójfazowego

C

PP

d

12

Przeliczyć napięcie zwarcia w woltach na napięcie
zwarcia w procentach

C

PP

c

13

Dobrać miernik do pomiaru rezystancji izolacji
transformatora

C

P

d

14

Obliczyć napięcie fazowe znając wartość napięcia
znamionowego oraz układ połączeń uzwojeń

C

P

b

15

Określić znaczenie symbolu IP44 podawanego na
tabliczce znamionowej transformatora

B

P

c

16

Wskazać czynniki decydujące o zastosowaniu
określonej grupy połączeń

B

P

b

17

Rozpoznać układ połączeń transformatora
trójfazowego

B

P

a

18

Obliczyć prąd obciążenia autotransformatora
wykorzystując jego związek z mocą własną

C

PP

a

19

Rozpoznać rodzaj transformatora na podstawie
symbolu graficznego umieszczonego na jego
obudowie

A

P

d

20

Zinterpretować wyniki pomiarów transformatora
w stanie jałowym

C

P

b

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z wyprzedzeniem co najmniej

jednotygodniowym.

2. Uczeń rozwiązuje 20 zadań testowych wielokrotnego wyboru.
3. W każdym zadaniu jest tylko jedna poprawna odpowiedź.
4. Uczeń podaje poprawną odpowiedź zaznaczając właściwe pole w karcie odpowiedzi.
5. W przypadku pomyłki bierze błędną odpowiedź w kółko i zaznacza właściwą.
6. W trakcie rozwiązywania testu uczeń może korzystać z kalkulatora.
7. Na rozwiązanie testu uczeń ma (20 zadań x 1,5 minuty) oraz 5 minut na zapoznanie się

z instrukcją.

8. Po zakończeniu testu uczeń podnosi rękę i czeka, aż nauczyciel odbierze od niego pracę.

Instrukcja dla ucznia

1. Przeczytaj uważnie instrukcję, masz na to około 5 minut.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test składa się z 20 zadań dotyczących dobierania i sprawdzania transformatorów.
5. Na rozwiązanie wszystkich zadań masz 35 minut.
6. Odpowiedzi udzielaj wyłącznie na załączonej karcie odpowiedzi.
7. Wszystkie zadania to zadania wielokrotnego wyboru. Zawierają cztery możliwe

odpowiedzi, z których tylko jedna jest poprawna. Zaznacz poprawną odpowiedź,
zaczerniając właściwe pole w karcie odpowiedzi. Jeśli się pomyliłeś, to otocz błędną
odpowiedź kółkiem i zaznacz nową odpowiedź.

8. Zadania:11, 12 i 18 są z poziomu ponadpodstawowego, pozostałe z poziomu

podstawowego. Rozwiązuj najpierw zadania z poziomu podstawowego.

9. W niektórych zadaniach udzielenie prawidłowej odpowiedzi wymaga wykonania

pomocniczych obliczeń (możesz wykorzystać kalkulator).

10. Możesz uzyskać maksymalnie 20 punktów.
11. Pamiętaj, że pracujesz samodzielnie.
12. Po zakończeniu rozwiązywania testu podnieś rękę i zaczekaj, aż nauczyciel odbierze

od Ciebie pracę.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia:

–

instrukcja,

–

zestaw zadań testowych,

–

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Urządzenie przedstawione na rysunku to transformator

a) jednofazowy rdzeniowy.
b) jednofazowy płaszczowy.
c) trójfazowy dwuuzwojeniowy.
d) trójfazowy trójuzwojeniowy.

2. Moc znamionowa transformatora jednofazowego, której wartość jest podawana na

tabliczce znamionowej, określona jest zależnością

a)

ϕ

cos

I

U

P

⋅

⋅

=

N

N

N

.

b)

ϕ

cos

I

U

P

⋅

⋅

⋅

=

N

N

N

3

.

c)

N

N

N

I

U

S

⋅

=

.

d)

N

N

N

3

I

U

S

⋅

⋅

=

.

3. Część rdzenia transformatora, na której umieszcza się uzwojenia nosi nazwę

a) jarzmo.
b) stojan.
c) zwora.
d) kolumna.

4. Transformator jednofazowy ma dane znamionowe: U

GN

= 230 V, U

DN

=24 V. Przekładnia

tego transformatora przy wzroście napięcia U

GN

o 10%

a) wzrośnie o 10%.
b) zmaleje o 10%.
c) wzrośnie o 5%.
d) nie zmieni się.

5. Straty mocy w rdzeniu transformatora spowodowane są

a) prądami wirowymi oraz pętlą histerezy.
b) prądami wirowymi oraz źle dobranym obciążeniem.
c) pętlą histerezy oraz źle dobranym obciążeniem.
d) pętlą histerezy oraz zakłóceniami radioelektrycznymi.

6. W transformatorze jednofazowym o napięciach U

1

/U

2

=230 V/24 V, znamionowy prąd

wtórny wynosi 0,9 A. Znamionowy prąd pierwotny tego transformatora ma wartość około:

a) 8,6 A.
b) 0,1 A.
c) 1,2 A.
d) 4,5 A.

7. Na podstawie próby zwarcia pomiarowego transformatora można ustalić

a) straty mocy w rdzeniu.
b) sprawność transformatora.
c) przekładnię znamionową.
d) straty mocy w uzwojeniach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

8. W transformatorze jednofazowym o danych N

1

= 3000 zwojów, U

1

= 230 V, U

2

= 12 V,

liczba zwojów uzwojenia wtórnego wynosi

a) 58.
b) 157.
c) 300.
d) 7500.

9. W przekładniku prądowym o danych: I

1

= 500 A, I

2

= 5 A, N

1

= 2, liczba zwojów

uzwojenia wtórnego wynosi

a) 2.
b) 20.
c) 200.
d) 2000.

10. Zmierzona moc czynna oddana przez transformator wynosi P = 4000 W, a moc czynna

pobrana z sieci P

in

=5 kW. Sprawność tego transformatora ma wartość

a) 80 %.
b) 45 %.
c) 12,5 %.
d) 0,8 %.

11. W układzie połączeń Yz transformatora trójfazowego przekładnia określona jest wzorem

a)

2

1

3N

N

.

b)

2

1

3

N

N

.

c)

2

1

3

2

N

N

.

d)

2

1

3

3

2

N

N

.

12. Wyznaczone podczas próby zwarcia pomiarowego napięcie zwarcia wynosi U

z

= 1800 V.

Jeżeli znamionowe napięcie pierwotne tego transformatora wynosi 30 kV, to procentowe
napięcie zwarcia wynosi

a) 4%.
b) 5%.
c) 6%.
d) 7%.

13. Pomiar rezystancji izolacji w transformatorze wykonuje się

a) mostkiem Thomsona.
b) mostkiem Wheatstone’a.
c) miernikiem uniwersalnym (elektronicznym).
d) miernikiem induktorowym o napięciu 2500 V.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

41

14. Jeżeli napięcie znamionowe strony pierwotnej transformatora trójfazowego wynosi

15750 V, uzwojenia są skojarzone w gwiazdę, to znamionowe napięcie fazowe strony
pierwotnej wynosi około

a) 15750 V.
b) 9093 V.
c) 10500 V.
d) 5250 V.

15. Podany na tabliczce znamionowej transformatora symbol IP 44 oznacza

a) stopień ochrony przed przeciążeniem.
b) stopień ochrony przed przepięciami.
c) stopień ochrony przed dostępem ciał obcych i wody.
d) stopień ochrony przed dostępem oleju do konserwatora.

16. O zastosowaniu określonej grupy połączeń transformatora decyduje między innymi

a) wartość mocy zapotrzebowanej przez odbiorcę.
b) niesymetria obciążenia i koszt budowy.
c) wartość napięcia strony pierwotnej i wtórnej.
d) wartość współczynnika mocy.

17. Rysunek przedstawia schemat połączeń uzwojeń

transformatora trójfazowego skojarzonych w układzie

a) Yd.
b) Dy.
c) Yz.
d) Dz.

18. Moc własna autotransformatora o przekładni 230/110 V i prądzie obciążenia 6 A wynosi

a) 660 VA.
b) 1380 VA.
c) 344 VA.
d) 200 VA.

19. Symbol graficzny przedstawiony na rysunku, umieszczony na obudowie urządzenia

oznacza, że jest to

a) przekładnik prądowy.
b) przekładnik napięciowy.
c) autotransformator.
d) transformator o II klasie ochronności.

20. W wyniku pomiarów wykonanych w stanie jałowym transformatora jednofazowego

230/24 V, otrzymano wyniki: U

1

= 230 V, I

1

= 0 A, U

2

= 0 V. Na tej podstawie można

stwierdzić, że w transformatorze jest

a) zwarcie w uzwojeniu wtórnym.
b) przerwa w uzwojeniu pierwotnym.
c) przerwa w uzwojeniu wtórnym.
d) zwarcie w uzwojeniu pierwotnym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

42

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………………………………

Eksploatowanie transformatorów

Zaznacz poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1

a

b

c

d

2

a

b

c

d

3

a

b

c

d

4

a

b

c

d

5

a

b

c

d

6

a

b

c

d

7

a

b

c

d

8

a

b

c

d

9

a

b

c

d

10

a

b

c

d

11

a

b

c

d

12

a

b

c

d

13

a

b

c

d

14

a

b

c

d

15

a

b

c

d

16

a

b

c

d

17

a

b

c

d

18

a

b

c

d

19

a

b

c

d

20

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

43

TEST 2

Test praktyczny – typu „próba pracy”

Plan testu praktycznego

Lp.

Cel operacyjny

Kategoria

taksonomiczna

Poziom

wymagań

1

Rozpoznać transformator jednofazowy sieciowy
230 V/24 V na podstawie wyglądu i danych
zamieszczonych na tabliczce znamionowej

B

P

2

Wskazać tabliczkę znamionową, odczytać i zapisać
wszystkie dane znamionowe

B

P

3

Określić znaczenie poszczególnych parametrów
znamionowych transformatora

B

P

4

Zaproponować

sposób

sprawdzenia

ciągłości

uzwojeń transformatora

C

P

5

Wykonać

pomiary

rezystancji

uzwojeń

w transformatorze

C

P

6

Zaproponować sposób pomiaru rezystancji izolacji w
transformatorze

C

P

7

Wykonać

pomiary

rezystancji

izolacji

w transformatorze

C

P

8

Zaproponować układ do pomiaru napięć w stanie
jałowym transformatora jednofazowego

C

P

9

Dobrać właściwe mierniki i zmontować układ
pomiarowy

C

P

10

Wykonać pomiary napięć w stanie jałowym
transformatora jednofazowego

C

P

11

Obliczyć

przekładnię

badanego

transformatora

jednofazowego

C

P

12

Opracować wyniki pomiarów przy wykorzystaniu
komputera

C

P

13

Dokonać samooceny, porównać wyniki pomiarów
z danymi umieszczonymi na tabliczce znamionowej
transformatora

B

P

14

Utrzymać ład i porządek na stanowisku pracy oraz
przestrzegać zasad bhp, ochrony ppoż. i ochrony
środowiska obowiązujących na stanowisku pracy

B

P

P– poziom podstawowy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

44

Przebieg testowania

Do przeprowadzenia testu praktycznego niezbędne jest osobne, dla każdego ucznia,

stanowisko pracy z następującym wyposażeniem technodydaktycznym:

−

stanowisko z komputerem (w celu opracowania wyników pomiarów),

−

stanowisko z doprowadzoną siecią TN–S, zabezpieczone niezależnym wyłącznikiem
przeciwporażeniowym różnicowoprądowym,

−

różne rodzaje transformatorów wyposażonych w tabliczki znamionowe (w tym
transformatory jednofazowe 230 V/24 V),

−

miernik do pomiaru rezystancji izolacji,

−

miernik do pomiaru rezystancji uzwojeń,

−

woltomierze,

−

przewody łączeniowe,

−

kompletnie wyposażona skrzynka monterska.

Instrukcja dla ucznia

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. W trakcie pracy nie możesz korzystać z żadnych pomocy naukowych, możesz korzystać

jedynie z przyborów do rysowania i pisania.

3. Zapoznaj się z treścią zadania praktycznego.
4. Zapoznaj się ze stanowiskiem pracy i wyposażeniem magazynu, dokonaj oględzin

urządzeń i aparatów tam zgromadzonych.

5. Oceniana będzie każda z 14 czynności wymienionych w treści zadania.
6. Możesz więc uzyskać maksymalnie 14 punktów.
7. Pamiętaj o zachowaniu bezpieczeństwa podczas montażu układu.
8. Czas na analizę treści i wykonanie zadania – 120 minut.
9. Jeśli zakończysz pracę, zgłoś to przez podniesienie ręki.

Powodzenia!

Instrukcja dla nauczyciela

1. Uczniowie pracują samodzielnie.
2. W trakcie pracy uczniowie nie korzystają z żadnych pomocy naukowych, dopuszcza się

korzystanie z przyborów do pisania i rysowania.

3. Test praktyczny rozpoczyna się od rozdania uczniom instrukcji testowania.
4. Po zapoznaniu się z instrukcją uczniowie otrzymują arkusz zadań.
5. Uczniowie przystępują do rozwiązania zadania w kolejności podanej w treści zadania.
6. Oceniana będzie każda z 14 czynności wymienionych w treści zadania.
7. Uczeń może uzyskać więc 14 punktów.
8. Czas na wykonanie zadania – 120 minut.
9. Uczeń zgłasza zakończenie pracy przez podniesienie ręki.
10. Nie przewiduje się oceny celującej.

Przeliczenie liczby punktów na ocenę szkolną:

Stopień
szkolny

bdb

db

dst

dop

ndst

Liczba

punktów

14–13

12–11

10–8

7–6

< 6

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

45

Materiały dla ucznia

–

arkusz z treścią zadania praktycznego,

–

stanowisko z komputerem (w celu opracowania wyników pomiarów),

–

stanowisko z doprowadzoną siecią TN–S, zabezpieczone niezależnym wyłącznikiem
przeciwporażeniowym różnicowoprądowym,

–

różne rodzaje transformatorów wyposażonych w tabliczki znamionowe (w tym
transformatory jednofazowe 230 V/24 V),

–

miernik do pomiaru rezystancji izolacji,

–

miernik do pomiaru rezystancji uzwojeń,

–

woltomierze,

–

przewody łączeniowe,

–

kompletnie wyposażona skrzynka monterska.

Arkusz zadania praktycznego

Dokonaj oceny stanu technicznego jednofazowego transformatora
sieciowego 230 V/24 V

Zapoznaj się ze stanowiskiem pracy, przeanalizuj dokładnie treść zadania, a następnie:
1. Dokonaj oględzin wszystkich transformatorów dostępnych na stanowisku i dobierz

do badania jednofazowy transformator sieciowy 230 V/24 V.

2. Wskaż tabliczkę znamionową transformatora, odczytaj i wypisz z niej wszystkie dane

znamionowe oraz ich jednostki.

3. Zapisz w załączniku znaczenie wszystkich parametrów znamionowych transformatora.
4. Zaproponuj sposób sprawdzenia ciągłości uzwojeń transformatora.
5. Dobierz odpowiedni miernik i wykonaj pomiary rezystancji uzwojeń badanego

transformatora.

6. Zaproponuj sposób pomiaru rezystancji izolacji badanego transformatora.
7. Dobierz odpowiedni miernik i wykonaj pomiary rezystancji izolacji.
8. Zaproponuj układ do sprawdzenia wartości napięć (pierwotnego i wtórnego) w stanie

jałowym.

9. Dobierz odpowiednie mierniki i zmontuj układ umożliwiający pomiar napięć

transformatora.

10. Po uzyskaniu pozwolenia od prowadzącego wykonaj pomiary napięć w transformatorze.
11. Na podstawie uzyskanych wyników, oblicz wartość przekładni znamionowej badanego

transformatora.

12. Opracuj wyniki pomiarów z wykorzystaniem komputera.
13. Dokonaj oceny jakości wykonanej pracy. Porównaj uzyskane wyniki z danymi zawartymi

na tabliczce znamionowej transformatora.

14. Utrzymaj ład i porządek na stanowisku pracy oraz przestrzegaj zasad bhp, ochrony ppoż.

Czas na wykonanie zadania wynosi 120 minut.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

46

Załącznik 1

Miejsce na zestawienie parametrów znamionowych badanego transformatora odczytanych
z tabliczki znamionowej oraz na opis znaczenia tych parametrów i ich jednostki.

Załącznik 2

Miejsce na propozycje układów pomiarowych oraz zestawienie wyników pomiarów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

47

Klucz punktowania do testu praktycznego

Lp

.

Czynności i kryteria wykonania

Liczba

punktów

w odniesieni

u do

kryterium

Czynność: Rozpoznanie transformatora jednofazowego sieciowego,

na podstawie jego wyglądu i danych zamieszczonych
na tabliczce znamionowej

1

1 pkt – jeżeli uczeń rozpoznał i pobrał z magazynu właściwy transformator

jednofazowy

Czynność: Wskazanie tabliczki znamionowej, odczytanie i zapisanie

wszystkich parametrów znamionowych razem z jednostkami

2 1 pkt – jeżeli uczeń rozpoznał i wskazał tabliczkę znamionową oraz wypisał

w załączniku 1 wszystkie parametry znamionowe wraz
z jednostkami

Czynność: Podanie znaczenia wszystkich parametrów transformatora

3

1 pkt – jeżeli uczeń podał znaczenie wszystkich parametrów znamionowych

Czynność: Zaproponowanie sposobu sprawdzenia ciągłości uzwojeń

transformatora

4

1 pkt – jeżeli uczeń zaproponował (opisowo lub w postaci schematu) sposób

sprawdzenia ciągłości uzwojeń transformatora

Czynność: Pobranie odpowiedniego miernika. Sprawdzenie ciągłości

uzwojeń w transformatorze

5

1 pkt – jeżeli uczeń pobrał właściwy miernik i wykonał poprawnie pomiar

rezystancji uzwojeń

Czynność: Zaproponowanie sposobu pomiaru rezystancji izolacji

w transformatorze

6

1 pkt – jeżeli uczeń zaproponował (opisowo lub w postaci schematu) sposób

sprawdzenia stanu izolacji w transformatorze

Czynność: Sprawdzenie stanu izolacji w transformatorze

7 1 pkt – jeżeli uczeń wykonał poprawnie pomiary rezystancji izolacji

w transformatorze

Czynność: Zaproponowanie układu do pomiaru napięć w stanie jałowym

transformatora

8

1 pkt – jeżeli uczeń zaproponował schemat, umożliwiający pomiar napięć

w stanie jałowym transformatora jednofazowego

Czynność: Pobranie odpowiednich mierników i zmontowanie układu

do pomiarów napięć w stanie jałowym transformatora

9

1 pkt – jeżeli uczeń pobrał właściwe mierniki i zmontował układ do pomiaru

napięć w stanie jałowym transformatora

Czynność: Wykonanie pomiarów napięcia pierwotnego i wtórnego

w stanie jałowym transformatora

10

1 pkt – jeżeli uczeń wykonał pomiary napięcia pierwotnego i wtórnego

w stanie jałowym

Czynność: Na podstawie uzyskanych wyników, obliczenie przekładni

transformatora jednofazowego

11

1 pkt – jeżeli uczeń, na podstawie uzyskanych wyników, wyznaczył

przekładnię badanego transformatora

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

48

Czynność: Opracowanie wyników pomiarów

12 1 pkt – jeżeli uczeń opracował wyniki pomiarów, przy wykorzystaniu

komputera

Czynność: Dokonanie oceny jakości wykonanej pracy

13 1 pkt – jeżeli uczeń dokonał oceny jakości wykonanej pracy i porównał

wyniki pomiarów z danymi zawartym na tabliczce znamionowej

Czynność: Utrzymywanie ładu i porządku na stanowisku pracy oraz

przestrzeganie zasad bhp, ochrony ppoż

14

1 pkt – jeżeli uczeń utrzymywał ład i porządek na stanowisku pracy oraz

przestrzegał zasad bhp, ochrony ppoż.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

49

7. LITERATURA

1. Goźlińska E.: Maszyny elektryczne. WSiP. Warszawa 2005
2. Kotlarski W.: Sieci elektroenergetyczne. WSiP. Warszawa 2002
3. Laskowski J.: Poradnik elektroenergetyka przemysłowego. COSiW SEP. Warszawa 2005
4. Pilawski M.: Pracownia elektryczna. WSiP. Warszawa 2005
5. Praca zbiorowa: Poradnik elektryka. WSiP. Warszawa 1998
6. Stein Z.: Maszyny i napęd elektryczny. WSiP. Warszawa 2000
7. Stein Z.: Maszyny elektryczne. WSiP. Warszawa 2004
8. Zakrzewski K., Byczkowska L.: Transformatory i przetworniki elektromechaniczne

prądu stałego. Politechnika Łódzka. Łódź 1993