Badanie silnika szeregowego prądu stałego





@font-face {
font-family: Wingdings;
}
@font-face {
font-family: Verdana;
}
@page Section1 {size: 595.3pt 841.9pt; margin: 70.85pt 70.85pt 70.85pt 70.85pt; mso-header-margin: 35.4pt; mso-footer-margin: 35.4pt; mso-page-numbers: 25; mso-even-header: url("cwicz4_pliki/header.htm") eh1; mso-header: url("cwicz4_pliki/header.htm") h1; mso-paper-source: 0; }
P.MsoNormal {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-style-parent: ""; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
LI.MsoNormal {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-style-parent: ""; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
DIV.MsoNormal {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-style-parent: ""; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
H1 {
FONT-WEIGHT: normal; FONT-SIZE: 24pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: #3399ff; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-outline-level: 1; mso-ascii-font-family: "Times New Roman"; mso-hansi-font-family: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 0pt
}
H2 {
FONT-WEIGHT: normal; FONT-SIZE: 18pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: #cc9900; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: right; mso-pagination: widow-orphan; mso-outline-level: 2; mso-ascii-font-family: "Times New Roman"; mso-hansi-font-family: "Times New Roman"
}
H3 {
FONT-WEIGHT: normal; FONT-SIZE: 14pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: #666600; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan; mso-outline-level: 3; mso-ascii-font-family: "Times New Roman"; mso-hansi-font-family: "Times New Roman"
}
H4 {
FONT-WEIGHT: normal; FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 12pt 0cm 3pt; COLOR: #3399ff; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-outline-level: 4; mso-ascii-font-family: "Times New Roman"; mso-hansi-font-family: "Times New Roman"; mso-style-next: Normalny
}
H5 {
FONT-WEIGHT: normal; FONT-SIZE: 10pt; MARGIN: 12pt 0cm 3pt; COLOR: #cc9900; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-outline-level: 5; mso-ascii-font-family: "Times New Roman"; mso-hansi-font-family: "Times New Roman"; mso-style-next: Normalny
}
H6 {
FONT-WEIGHT: normal; FONT-SIZE: 8pt; MARGIN: 12pt 0cm 3pt; COLOR: #666600; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-outline-level: 6; mso-ascii-font-family: "Times New Roman"; mso-hansi-font-family: "Times New Roman"; mso-style-next: Normalny
}
P.MsoHeader {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; tab-stops: center 8.0cm right 16.0cm
}
LI.MsoHeader {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; tab-stops: center 8.0cm right 16.0cm
}
DIV.MsoHeader {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; tab-stops: center 8.0cm right 16.0cm
}
P.MsoFooter {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; tab-stops: center 8.0cm right 16.0cm
}
LI.MsoFooter {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; tab-stops: center 8.0cm right 16.0cm
}
DIV.MsoFooter {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; tab-stops: center 8.0cm right 16.0cm
}
P.MsoBodyText {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 6pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
LI.MsoBodyText {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 6pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
DIV.MsoBodyText {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 6pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
P.MsoBodyTextIndent2 {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt 10cm; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
LI.MsoBodyTextIndent2 {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt 10cm; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
DIV.MsoBodyTextIndent2 {
FONT-SIZE: 12pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt 10cm; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"
}
A:link {
COLOR: #3399ff; TEXT-DECORATION: underline; text-underline: single
}
SPAN.MsoHyperlink {
COLOR: #3399ff; TEXT-DECORATION: underline; text-underline: single
}
A:visited {
COLOR: #999933; TEXT-DECORATION: underline; text-underline: single
}
SPAN.MsoHyperlinkFollowed {
COLOR: #999933; TEXT-DECORATION: underline; text-underline: single
}
P.Rysunek {
FONT-SIZE: 11pt; MARGIN: 0cm 0cm 6pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: center; mso-style-parent: "Tekst podstawowy"; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; mso-style-name: Rysunek; mso-style-update: auto; mso-bidi-font-size: 12.0pt
}
LI.Rysunek {
FONT-SIZE: 11pt; MARGIN: 0cm 0cm 6pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: center; mso-style-parent: "Tekst podstawowy"; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; mso-style-name: Rysunek; mso-style-update: auto; mso-bidi-font-size: 12.0pt
}
DIV.Rysunek {
FONT-SIZE: 11pt; MARGIN: 0cm 0cm 6pt; COLOR: black; TEXT-INDENT: 22.7pt; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: center; mso-style-parent: "Tekst podstawowy"; mso-pagination: widow-orphan; mso-fareast-font-family: "Times New Roman"; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"; mso-style-name: Rysunek; mso-style-update: auto; mso-bidi-font-size: 12.0pt
}
DIV.Section1 {
page: Section1
}
OL {
MARGIN-BOTTOM: 0cm
}
UL {
MARGIN-BOTTOM: 0cm
}




ĆWICZENIE NR 4
 
BADANIE TRANSFORMATORA
TRÓJFAZOWEGO
 
4.1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, zasady działania,
właściwości transformatorów trójfazowych oraz sposobu wyznaczania ich sprawności
i parametrów schematu zastępczego.
 
4.2. Program ćwiczenia

pomiar przekładni,

pomiar charakterystyk stanu jałowego,

pomiar charakterystyk stanu zwarcia,

wyznaczenie parametrów schematu zastępczego,

wyznaczenie sprawności.
 
4.3. Omówienie programu ćwiczenia
4.3.1 Uwagi ogólne
Transformatory sÄ… to urzÄ…dzenia elektromagnetyczne
przeznaczone do przetwarzania prądu przemiennego o jednym napięciu na prąd
przemienny o innym napięciu. Proces przetwarzania odbywa się za pośrednictwem
pola magnetycznego, bez udziału ruchu mechanicznego i przy zachowaniu tej samej
częstotliwości.
Najprostszy transformator trójfazowy składa się z
trójkolumnowego rdzenia oraz sześciu uzwojeń fazowych (rys. 4.1).
 

 
Rys. 4.1 Transformator trójfazowy
 
W celu zminimalizowania strat od histerezy i prądów wirowych
rdzeń wykonany jest z cienkich, wzajemnie od siebie odizolowanych, blach
stalowych, zawierających około 4% Si. W większości transformatorów blachy te
mają grubość 0,35 lub 0,5 mm. Na każdej kolumnie umieszczone są dwa uzwojenia,
odpowiadające tej samej fazie. Jedno z nich połączone jest do sieci zasilającej,
a drugie do odbiornika. To uzwojenie, które pobiera energię elektryczną z sieci,
nazywa się pierwotnym, a to, które oddaje ją do odbiornika - wtórnym. Sposób
oznaczania początków i końców obu uzwojeń pokazano na rys. 4.1. Uzwojenia
pierwotne i wtórne można łączyć w gwiazdę lub trójkąt. Wszystkie wielkości
związane ze stroną pierwotną (prąd, napięcie, moc, parametry uzwojenia) mają
oznaczenie"1", a ze stroną wtórną - "2".
Pod względem wartości napięcia uzwojenia transformatora
dzieli się na uzwojenia górnego (wyższego) i dolnego (niższego) napięcia. W
zależności od przeznaczenia transformatora uzwojeniem górnego napięcia może być
uzwojenie pierwotne lub wtórne.
Transformator może pracować w stanie jałowym, stanie
obciążenia lub stanie zwarcia. Właściwym stanem pracy transformatora jest stan
obciążenia. Na podstawie stanu jałowego i stanu zwarcia można natomiast uzyskać
wiele informacji pozwalających ocenić transformator zarówno pod względem
konstrukcji jak i przydatności do dalszej pracy.
 
4.3.2 Pomiar przekładni
Przekładnia transformatora trójfazowego jest to stosunek
wartości górnego napięcia międzyfazowego do dolnego napięcia międzyfazowego,
zmierzonych równocześnie na zaciskach transformatora pracującego w stanie
jałowym
                                                        
(1)
Znajomość wartości przekładni jest niezbędna zarówno do
obliczenia niektórych parametrów schematu zastępczego, jak i oceny przydatności
transformatora do pracy równoległej z innymi transformatorami. Zgodnie z
obowiązującymi przepisami, przekładnie transformatorów pracujących równolegle
nie mogą różnić się więcej niż o ą0,5%.
Woltomierze użyte do pomiaru powinny mieć klasę dokładności nie mniejszą niż 0,2
i zakresy tak dobrane, aby ich wskazania znajdowały się w końcowej części
skali.
W ćwiczeniu przekładnia wyznaczona będzie metodą
bezpośredniego pomiaru napięcia w układzie jak na rys. 4.2.

 
Rys. 4.2 Układ do pomiaru przekładni transformatora
 
Wyniki pomiarów, wykonanych dla trzech różnych wartości
napięcia zasilającego, należy zestawić w tabeli 4.1.
 
Tabela 4.1




Lp

Strona górnego napięcia

Strona dolnego napięcia

J

Jśr

DJ


 

UU-V

UV-W

UW-U

Ug
śr

UU-V

UV-W

UW-U

Ud
śr

 

 

 


 

V

V

V

V

V

V

V

V

-

-

%


 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Uchyb pomiaru przekładni
 ,                                                         
(2)
gdzie:     a     .
 
4.3.3. Pomiar charakterystyk stanu
jałowego
Stan jałowy jest to taki stan, w którym transformator
zasilany od strony pierwotnej pracuje bez obciążenia, czyli przy rozwartym
obwodzie wtórnym (I2=0).
Pod wpływem napięcia zasilającego w uzwojeniu pierwotnym płynie prąd I1. Z uwagi na stan pracy
nazywa się go prądem jałowym i oznacza symbolem I0. Prąd ten jest stosunkowo
mały i przy napięciu znamionowym osiąga wartości od 1-10%In.
Moc pobierana przez transformator w stanie jałowym
 
                                                      
(3)
pokrywa straty w rdzeniu (DPFe) i uzwojeniu pierwotnym
(DPCu1). Ponieważ
prÄ…d I0£0,1I1n , straty mocy w uzwojeniu
pierwotnym (DPCu1=3× R1I02) sÄ… w
porównaniu ze stratami w rdzeniu bardzo małe. W praktyce pomija się je i
przyjmuje, że
 
                                                              
(4)
Przy stałej częstotliwości straty w rdzeniu transformatora
zależą w przybliżeniu od kwadratu indukcji magnetycznej. Ponieważ indukcja jest
proporcjonalna do strumienia, a ten z kolei do napięcia zasilającego, można
przyjąć, że
 
.                                   
(5)
Z zależności (5) wynika, że charakterystyka P0=f(U1) ma kształt paraboli.










b)
 



Schemat zastępczy jednej fazy transformatora pracującego w
stanie jałowym pokazano na rys. 4.3.














a)
 



 

 
Rys. 4.3  Schemat
zastępczy (a) oraz wykres wektorowy (b) jednej fazy transformatora w stanie
jałowym
 
W schemacie tym uzwojenie pierwotne reprezentowane jest przez
rezystancjÄ™ R1 i
reaktancję rozproszenia X1, natomiast rdzeń przez
reaktancjÄ™ Xm
i rezystancjÄ™ RFe. Z rys.
4.3b wynika, że
                                                 
(6)
gdzie:                                                        
(7)
                                                             
(8)
Ponieważ IFe£0,1
I0, w praktyce często
przyjmuje się, że Im@I0.
Badanie
transformatora w stanie jałowym prowadzi się w układzie jak na rys. 4.4.

Rys. 4.4  UkÅ‚ad do
pomiaru charakterystyk stanu jałowego
 
Zmieniając wartość napięcia
zasilającego od U=0 do U=1,2Un wykonać co najmniej 10
pomiarów. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli 4.2.
 
 
Tabela 4.2
 




 

 

 

 

 

 

 

Moc

 

 

 


Lp

U1

U2

U0śr

I1

I2

I0śr

a1

a2

cW

ki

P0

cosj0

IFe

Uwagi


 

V

V

V

A

A

A

dz

dz

W/dz

-

W

-

A

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
Wartości prądu IFe wyznacza się z wzoru (7)
a  współczynnika mocy cosj0
i mocy P0 oblicza siÄ™ z
zależności:
 ,

gdzie: ki -
przekładnia przekładnika prądowego,
Na podstawie wyników
pomiarów wykreÅ›lić nastÄ™pujÄ…ce charakterystyki: P0=f(U0), I0=f(U0), IFe=f(U0) i  cosj0=f(U0). PrzykÅ‚adowe przebiegi
tych charakterystyk pokazano na rysunku 4.5.

Rys. 4.5 Charakterystyki stanu jałowego transformatora
trójfazowego
 
 
4.3.4. Pomiar
charakterystyk stanu zwarcia
Stanem zwarcia
transformatora nazywa się taki stan jego pracy, w którym strona pierwotna
zasilana jest ze źródła prądu przemiennego przy zwartych zaciskach strony
wtórnej. Gdyby w tym stanie pracy napięcie zasilające było równe napięciu
znamionowemu, to w obu obwodach popÅ‚ynęłyby prÄ…dy dochodzÄ…ce do (20¸30)
In. Ciepło wydzielające
się przy tym z uzwojeń byłoby tak duże, że doprowadziłoby do zniszczenia
izolacji, a siły elektrodynamiczne do deformacji konstrukcji. Tego typu zwarcie,
niszczące transformator, może wystąpić w przypadku awarii, transformator musi
być wtedy natychmiast odłączony od zasilania.
Zwarcie pomiarowe, na
podstawie którego wyznaczane są niektóre parametry transformatora, realizowane
jest przy napięciu obniżonym. Napięcie zasilania, przy którym, przy zwartych
zaciskach uzwojenia wtórnego w 
obwodzie płynie prąd znamionowy, nazywa się napięciem zwarcia. Napięcie
to jest zależne od wielkości transformatora i wartości jego napięć znamionowych.
Zwykle mieści się ono w granicach 4-12% Un, przy czym wyższe wartości
dotyczą większych transformatorów wysokonapięciowych.
Moc pobrana przez
transformator w stanie zwarcia
                                                      
  (9)
pokrywa straty w rdzeniu i
obu uzwojeniach. Ponieważ napięcie zwarcia jest małe, mały jest również strumień
magnetyczny, w konsekwencji czego straty mocy w rdzeniu, w porównaniu do strat w
uzwojeniach, są bardzo małe. W praktyce pomija się je i przyjmuje
                                                                     
(10)
Schemat zastępczy jednej
fazy transformatora pracujÄ…cego w stanie zwarcia pokazano na rys. 4.6.

 
                  
a)                                                   
b)
Rys. 4.6 
Uproszczony schemat zastępczy (a) oraz wykres wektorowy jednej fazy
transformatora w stanie zwarcia (b).
 
Ze schematu tego wynika, że

                                                                    

gdzie: Zz - impedancja zwarcia
transformatora
                                               
(11)
                                                  
(12)
                                                 
(13)
Zgodnie z podanÄ… definicjÄ…,
napięcie zwarcia wynosi

Napięcie to jest zwykle
wyrażane w procentach napięcia znamionowego i nosi nazwę napięcia zwarcia
                                                                 
(14)
Badanie transformatora w
stanie zwarcia prowadzi się w układzie jak na rys. 4.4 z tym, że przy zwartych
zaciskach strony wtórnej. ZmieniajÄ…c wartość prÄ…du od I1=1,2×I1n do I1=0,2×I1n należy wykonać co najmniej 6
pomiarów. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli 4.3.
 
Tabela 4.3.






 

 

 

 

 

 

Moc

 

 


Lp

U1

U2

Uzśr

I1

I2

Izśr

a1

a2

cW

ki

Pz

cosjz

Uwagi


 

V

V

V

A

A

A

dz

dz

W/dz

-

W

-

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
W powyższej tabeli
                                                         

                                                             

Na podstawie wyników
pomiarów i obliczeÅ„ wykreÅ›lić charakterystyki: Iz=f(Uz), Pz=f(Uz) i  cosjz=f(Uz). PrzykÅ‚adowe przebiegi
tych charakterystyk pokazano na rys. 4.7. Z charakterystyki Iz=f(Uz) dla Iz=I1n odczytać wartość Uz, a następnie na podstawie
zależności (14) obliczyć wartość uz.

Rys. 4.7 Charakterystyki zwarcia transformatora
trójfazowego
 
4.3.5 Parametry schematu
zastępczego
Analizę większości zjawisk
zachodzących w transformatorze trójfazowym ogranicza się zwykle do jednej fazy i
prowadzi na podstawie schematu zastępczego. Najczęściej schemat ten ma postać
jak na rys. 4.8. W schemacie tym parametry strony wtórnej sprowadzone są na
stronę pierwotną. Wielkości sprowadzone oznaczono indeksem "prim".
 

 
Rys. 4.8 Schemat zastępczy jednej fazy transformatora
trójfazowego
 
Wyniki pomiarów stanu
zwarcia pozwalają obliczyć w przybliżeniu wartości rezystancji R1 i R'2 oraz
reaktancji X1 i X'2. Obliczenia
należy wykonać na podstawie pomiarów przy Iz=In. Zakładając równość obu
rezystancji i obu reaktancji parametry te można obliczyć z wzorów:
                                             
(15)
                        
(16)
Parametry "poprzeczne"
schematu zastępczego, RFe
i Xm
, mozna wyznaczyć na podstawie wyników pomiarów stanu jałowego. Straty mocy na
rezystancji RFe w
schemacie zastępczym są równe stratom mocy w rdzeniu. Ponieważ moc pobrana przez
transformator w stanie jaÅ‚owym prawie w caÅ‚oÅ›ci pokrywa straty w rdzeniu  (P0@DPFe) rezystancjÄ™ tÄ™ można
obliczyć z zależności:
                                                   
17)
Ze schematu zastępczego
wynika zależność na reaktancję Xm:
                                                     
(18)
gdzie: Im
- wartość prądu magnesującego obliczona z równania (8).
Obliczenia RFe i Xm należy wykonać na podstawie
pomiarów odpowiadających znamionowej wartości napięcia zasilającego (U1=Un)
 
4.3.6 Wyznaczenie
sprawności
Sprawność transformatora h
jest to stosunek mocy czynnej oddanej P2 do mocy czynnej pobranej
P1, co można wyrazić
wzorem:
                                                     
(19)
gdzie: DP - sumaryczne straty mocy.
W przypadku transformatorów
energetycznych, o dużej sprawności (h>0,97),
sprawności nie wyznacza się metodą bezpośredniego pomiaru mocy oddanej i
pobranej ze względu na małą dokładność tej metody. Zgodnie z zaleceniami
obowiązującej normy sprawność transformatorów energetycznych należy wyznaczać
metodą strat poszczególnych. Metoda ta polega na obliczeniu sprawności na
podstawie znajomości sumarycznych strat mocy, w skład których wchodzą głównie
straty w rdzeniu i obu uzwojeniach
DP = DPFe + DPCu
W stanie obciążenia,
transformator zasilany jest zwykle napięciem znamionowym. Oznacza to, że w tym
stanie pracy straty mocy w rdzeniu są stałe i zgodnie ze wzorem (4) są w
przybliżeniu równe mocy pobieranej przez transformator w stanie jałowym przy U1=U1n
DPFen @ P0n                                           
               

Straty mocy w obu
uzwojeniach transformatora pracującego przy obciążeniu prądem znamionowym I1= I1n wynoszą
                                         

a przy dowolnej wartości
prÄ…du
                                            
 
skÄ…d
                                                 
(20)
Moc pozorna transformatora
pracującego przy obciążeniu prądem I1=I1n wynosi
                                               

Przy dowolnej wartości
prÄ…du
,                                                   

zatem
                                                              
(21)
Ponieważ moc czynna
oddawana wynosi
 ,               
                              

zatem po wprowadzeniu
współczynnika obciążenia
 ,                                                              
(22)
wyrażenie na h
przyjmie postać
                                
(23)
gdzie: Pzn - moc pobrana przez
transformator w stanie zwarcia pomiarowego przy Iz=I1n,
P0n - moc pobrana przez
transformator w stanie jałowym przy napięciu U1=U1n.
Zakładając stałą wartość
współczynnika mocy cosj
2=0,8, należy na podstawie równania (23) obliczyć sprawność
transformatora przy różnych wartościach współczynnika obciążenia b
= 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 i 1,25. Wyniki obliczeń zestawić w tabeli 4.4. Na
podstawie wyników obliczeń wykreślić zależność h=f(b).
 
Tabela 4.4




Lp

b

b × Sn cosj2

b2Pzn

h

Uwagi


 

-

W

W

-

 


 

0,25
0,50
0,75
1,00
1,25

 

 

 

Sn= ....................kVA
cosj2=
......................
P0n= ..................W
Pzn =
..................W
 
4.4. Opracowanie
wyników
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:
     
opracowany protokół z ćwiczenia wraz z wynikami
badań i obliczeń,
     
wykresy charakterystyk stanu jałowego,
     
wykresy charakterystyk stanu zwarcia,
     
schemat zastępczy transformatora z podanymi
wartościami obliczonych parametrów i prądów,
     
wykres h=f(b),
     
uwagi i wnioski.
 
4.5. Pytania kontrolne
1.    
Dlaczego w stanie jałowym głównym składnikiem
strat występujących w transformatorze są straty w rdzeniu?
2.    
Dlaczego rdzenie transformatorów są wykonywane z
blach?
3.    
Co to jest napięcie zwarcia?
4.    
Dlaczego w stanie zwarcia można pominąć straty w
rdzeniu?
5.    
Dlaczego w schemacie zastępczym transformatora
parametry strony wtórnej są przeliczone na stronę pierwotną?
6.    
Jaką część transformatora w schemacie zastępczym
reprezentują parametry gałęzi poprzecznej?