BADANIE TRANSFORMATORA JEDNOFAZOWEGO
1. Identyfikacja badanego transformatora.
Z tabliczki znamionowej transformatora odczytaliśmy następujące dane:
• Moc znamionowa: SN = 500 VA
• napięcie znamionowe pierwotne: U1N = 220 V
• napięcie znamionowe wtórne: U2N = 48 – 110 V
2. Obliczenie pozostałych wielkości badanego transformatora.
Na podstawie danych z tabliczki znamionowej obliczyliśm Ć
y pozostałe
wielkości:
• prąd znamionowy pierwotny: I1N = 2,27 A
S
500
N
I
=
I
=
= ,
2 27
1 N
[ ]
A
1 N
U
220
1 N
A
• prąd znamionowy wtórny: I2N = 4,55 – 11,4
S
500
500
N
I
=
I
=
= 5
,
4 5
I
=
= 1 ,146
1 N
[ ]
A
2 N
[ ]
A
2 N
U
110
W
6 A
48
2 N
Y
Wnioski:
Transformator możemy traktowa I
ć S
I
U
U
220
110
1 N
2 N
I
I
1 N P
jak czwórnik dla którego wartości
znamionowe można zapisać w postaci macierzy:
=
Powyższe parametr y S
2 N
,
2 27
5
,
4
5
stanowią warunki nominalne, dla których praca transformatora jest stabilna, bezpieczna i długotrwała.
3. Przekroje prz I
ewE
I
N odów.
Następnie obliczaliśmy jaką średnicę powinien mieć przewód dla konkretnej wartości prądu, aby jego praca była bezpieczna: Dane:
- gęstość powierzchniowa prądu: ρ = 4 A/mm2
-
wartość prądu: I1 = 4.55 A
-
wartość prądu: I2 = 200 A
Oznaczenia:
- pole powierzchni przekroju przewodu: S
-
średnica przewodu: d
Obliczenia:
I
ρ =
I
5
,
4 5
I
200
1
2
S =
=
= 1
,
1 4 mm
2
S =
=
= 50 mm
S
1
ρ
2
4
2
ρ
4
1
d
4 S
4 S
S = π
d
1
=
= ,
1 2 mm
d
2
=
= 8
4
1
π
mm
2
π
Wnioski:
Dla dużych wartości prądu (200 A) grubość przewodu jest dość znaczna.
Biorąc pod uwagę, że w uzwojeniu wtórnym transformatora płynie większy prąd niż w uzwojeniu pierwotnym, przewody wyjściowe od wejściowych transformatora można rozróżnić po ich średnicy. Przewody wyjściowe są grubsze.
4. Badanie.
Do wyznaczenia charakterystyk transformatora w stanie jałowym podłączyliśmy
przyrządu
według
dołączonego
schematu.
Następnie
odczytywaliśmy wartości mierników zmieniając napięcie na autotransformatorze podłączonego do obwodu pierwotnego. Napięcie na autotransformatorze zwiększaliśmy do 1,1U1N, czyli ok. 240 V.
Wyniki pomiarów dla stanu jałowego:
U1
I1
P1
U2
cosφ 1
S1
Lp.
Ć
V
A
W
V
-
053846
AVA
1
50
0,35
1
25
0,057143
17,5
2
100
0,65
3,5
50
0,
0, W 65
3
150
1,1
7,5
74
0,045455
165
4
200
1,7
14
100 Y041176 340
5
220
2,5
18
110
0,032727
550
6
240
3
21
120
0,029167
720
Stan jałowy t
2
IraS
Insformatora
140
3,5
I1
, U1P 120
P
3
100
S
2,5
80
2
P1=f(U1)
U2=f(U1)
60
IE
I
1,5
I1=f(U1)
40 N
1
20
0,5
0
0
40
90
140
190
240
U1
2
Następnie transformator został obciążony przez rezystor. Badanie prowadziliśmy zmieniając napięcie na autotransformatorze.
Wyniki pomiarów dla stanu jałowego:
U1
I1
P1
U2
I2
cosφ 1
S1
P2
η
Lp.
V
A
W
V
A
-
VA
W
-
1
50
0,4
20
24
0,7
1
20
16,8
0,84
2
100
0,775
75
48
1,1
0,967742
77,5
52,8
0,704
3
150
1,15
170
72
2,2
0,985507
172,5
158,4
0,931765
4
200
1,525
300
96
2,9
0,983607
305
278,4
0,928
5
220
1,7
360
106
3,2
0,962567
374
339,2
0,942222
6
240
1,85
430
114
3,5
0,968468
444
399
0,927907
Stan obciążenia transformatora
450
2
2
, U 400
1,8
, η
1
1
Ć
P
φ
350
1,6
so
1,4
, c
A
300
I1
P1=f(I2)
1,2
U2=f(I2)
250
1
W I1=f(I2)
200
0,8
cosφ1=f(I2)
150
Y η=f(I2)
0,6
100
0,4
50
IS
I 0,2
0
0
0,5
1,5
2P
S
,5 3,5I2
ie wsk I
az E
I
Oznaczenia:
U1 – napięcN ywane przez woltomierz w obwodzie pierwotnym, I1 – prąd wskazywany przez amperomierz w obwodzie pierwotnym, P1 – moc wskazywana przez watomierz w obwodzie pierwotnym, U2 - napięcie wskazywane przez woltomierz w obwodzie wtórnym, I1 – prąd wskazywany przez amperomierz w obwodzie wtórnym, Wzory:
P
P
1
cosϕ =
2
S = U I
P = U I
η =
1
U I
1
1 1
2
2
2
P
1 1
1
3
Na podstawie wyników pomiarów można stwierdzić, że traktowanie transformatora jako idealnego jest dobrym uproszczeniem. Świadczą o tym wartości cosφ1 dla stanu jałowego i dla obciążenia. Wartości prądów w uzwojeniu wtórnym są około dwa razy większa niż prądów w uzwojeniu pierwotnym dlatego należy uważać, żeby zawsze dobierać właściwe mierniki oraz przewody o odpowiedniej średnicy.
Sprawność transformatora jest optymalna dla napięcia znamionowego.
5. Regulacja wartości napięcia wyjściowego w transformatorach.
Podczas pracy transformatora mogą występować spadki napięć w sieciach elektroenergetycznych jak i w samym transformatorze, dlatego potrzebna jest regulacja napięcia. W tym celu stosowane są dwie metody: w stanie baznapięciowym i pod napięciem. Obie metody opierają się na zmianie przekładni transformatora przez zmianę liczby zwojów w uzwojeniu o wyższym napięciu.
Ć
A
W
Y
IS
I
P
S
IE
I
N
4