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).
zmienne pole
magnetyczne
prÄ…d uzwojenia
prÄ…d uzwojenia
wtórnego
pierwotnego
y
ródło napięcia
miedz
obciążenie
sinusoidalnego
uzwojenie uzwojenie
pierwotne wtórne
rdzeń
Rys. 1. PoglÄ…dowy rysunek transformatora
Zasada działania transformatora  wykorzystuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej.
Jeżeli do uzwojenia pierwotnego przyłączymy napięcie sinusoidalnie zmienne (o wartości skutecznej U1), wte-
dy popłynie w nim sinusoidalnie zmienny prąd o skutecznej wartości I1. Prąd ten (a dokładniej tzw. siła magne-
tomotoryczna tj. I1z1) wytworzy strumieÅ„ magnetyczny Fð1, którego wiÄ™ksza część stanowi tzw. strumieÅ„ 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 I2z2  drugiego uzwojenia). Wypadkowy strumień w rdzeniu jest różnicą
strumieni głównych obydwu uzwojeń. Ponieważ prąd jest sinusoidalnie zmienny, to również strumienie główne
uzwojeÅ„ i strumieÅ„ wypadkowy majÄ… przebiegi sinusoidalnie zmienne (Fð = Fðmsin wðt ).
Przedmiotem badania jest transformator jednofazowy, a celem ćwiczenia jest:
żð Wyznaczenie przekÅ‚adni napiÄ™ciowej transformatora w zależnoÅ›ci od prÄ…du obciążenia
żð Wyznaczenie charakterystyki sprawnoÅ›ci energetycznej transformatora w zależnoÅ›ci od prÄ…du obciążenia
żð Wyznaczenie impedancji wejÅ›ciowej transformatora
Pomiary transformatora w stanie obciążenia
Pomiary w stanie obciążenia transformatora przeprowadzamy w układzie jak na rysunku 2. Zmieniając rezy-
stancję obciążenia R0 wykonujemy około 12-15 pomiarów, przy czym ostatni pomiar należy przeprowadzić dla
prądu strony pierwotnej równym 1,1I1N (prądu znamionowego). Odczyty pomiarów notujemy w tabeli 1.
Badany
transformator
Autotransformator
W
A1 A2
strona
strona
~ 230 [V]
U1=U1N pierwotna
V2 R0
V1 wtórna
Rys. 2.Schemat układ do pomiaru transformatora jednofazowego w stanie obciążenia
1
AMD
Na stronie pierwotnej transformatora ustawiamy napięcie znamionowe. Pierwszy pomiar wykonujemy dla stanu
jałowego tzn. prąd obciążenia I2 = 0.
Tabela 1 Pomiarów transformatora
Strona pierwotna Strona wtórna
Lp. U1 I1 P1 U2 I2
[V] [A] [W] [V] [A]
U1N
1.
0
I1N
15. 1,1I1N
Opracowanie sprawozdania
Wzory do obliczeń:
Przekładnia napięciowa n
Sprawność energetyczna hð
Straty energetyczne w transformatorze DðP
U1
P1 -ð DðP P2
n =ð
hð =ð =ð
P2 =ðU2 ×ð I2
DðU2 =ðU20 -ðU2 U20 =ðU2 I2 =ð0
U2
P1 P1
P1
U1
cosjð =ð
Z =ð Z =ð R +ð jX R =ð Z cosjð X =ð Z sinjð
U1 ×ð I1
I1
Tabela 2 pomiarów i obliczeń transformatora dla stanu obciążenia
Pomiary Obliczenia
Lp. U1 I1 P1 U2 I2 n P2 hð ð DðU2 cosjð DðU2 Z
[V] [A] [W] [V] [A] [W] [V] [V] [Wð]
%ð ð
U1N
1.
0
I1N
15. 1,1I1N
Na podstawie pomiarów i obliczeń w sprawozdaniu wykreślamy charakterystyki obciążeniowe transformatora:
I1 = f(I2), cosjð1 = f(I2), hð%ð= f(I2), U2 = f(I2), DðU2= f(P2). PrzykÅ‚adowe charakterystyki transformatora w zależ-
ności od prądu strony wtórnej pokazano na rysunku 3.
U2, I1, cosfð ð, hð I1
U20
U2
cosfð
hð ð
I10
I2
I2N
Rys. 3. Przykładowe charakterystyki dla stanu obciążenia transformatora
2
AMD