Politechnika Lubelska

Laboratorium maszyn elektrycznych

Temat: Badanie transformatora trójfazowego.

Grupa dziekańska : ED 6.1

Data wykonania : 20.03.2000

Wykonał : Czuryło Paweł

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasadniczych właściwości transformatora trójfazowego olejowego i przeprowadzenie zasadniczych prób i pomiarów wykonanych podczas technicznego odbioru transformatora oraz wyznaczenie parametrów schematów zastępczych dla składowych symetrycznych transformatora.

Przyrządy użyte w ćwiczeniu:

1. watomierz ferrodynamiczny LW1 kl.0,5 3808107/78

2. watomierz ferrodynamiczny LW1 kl.0,5 3808067/78

3. amperomierz elektromagnetyczny LE3P kl.0,5 1610141.84

4. amperomierz elektromagnetyczny LE3P kl.0,5 1101.93

5. amperomierz elektromagnetyczny LE3P kl.0,5 1610138.84

6. woltomierz elektromagnetyczny TEM2 kl.1 06002

7. woltomierz elektromagnetyczny TEM2 kl.1 03233

8. RI - regulator indukcyjny

2. Wykonanie ćwiczenia.

1. Tablica znamionowa.

Grupa połączeń: DY5

Moc: 20 kVA

Górne napięcie: 6000 V ±5 przy I₁ = 1,925 A

Dolne napięcie: 400-231 V przy I₂ = 28,86 A

Moc strat jałowych: 147,8 W

Częstotliwość znamionowa: 50 Hz

Napięcie U_Z: 4,01 %

2.2 Rezystancja uzwojenia.

Pomiaru rezystancji uzwojeń dokonaliśmy metodą techniczną , w układzie ze zgodnie

Mierzonym napięciem.

Wyniki pomiaru :

RA-X

U

I

RB-A

U

I

RB-C

U

I

Ra

U

I

Rb

U

I

R­c

U

I

Ω

V

A

Ω

V

A

Ω

V

A

Ω

V

A

Ω

V

A

Ω

V

A

43

8,6

0,2

42,5

8,5

0,2

43

8,6

0,2

0,078

0,22

2,8

0,080

0,225

2,8

0,081

0,227

2,8

R_fGNśr = 42,83 Ω

R_fDNśr = 0,0796 Ω

Na podstawie pomiarów stwierdzam że rezystancje poszczególnych uzwojeń nie różnią się więcej niż o 3% , zarówno dla uzwojeń górnego jak i dolnego napięcia.

3. Rezystancja izolacji.

Rezystancje izolacji mierzymy megaomomierzem natychmiast oraz po czasie 60s, pomiędzy fazą a zaciskiem obudowy :

1. 550MΩ, 500MΩ a)1200MΩ, 900MΩ

2. 500MΩ, 450MΩ b)1100MΩ, 800MΩ

C) 600MΩ, 550MΩ c)1100MΩ, 800MΩ

Rezystancja izolacji dolnego uzwojenia: R_iDN = 1000 MΩ

Rezystancja izolacji górnego uzwojenia: R_iGN = 5000 MΩ

2.4 Pomiar przekładni:

Przekładnię mierzymy metodą woltomierzową. Po nastawieniu napięcia wyjściowego regulatora indukcyjnego RI na zero włączamy układ pod napięcie ( schemat układu w p3).Transformator zasilamy od strony GN (względy bezpieczeństwa). Przekładnię mierzymy przy napięciu obniżonym ustawiając po stronie zasilania napięcie równe ok. 380V. Dokonujemy trzech serii pomiarów dla różnych napięć odczytując każdorazowo napięcie pierwotne i wtórne, a następnie korzystając z zależności obliczamy wartość przekładni.

Schemat układu pomiarowego do pomiaru przekładni transformatora:

Oznaczenia :

A, B, C - zaciski od strony górnego napięcia

a, b, c, n - zaciski od strony niższego napięcia

UAB	Uoc	δ'	UBC	Uob	δ''	UCA	Uoc	δ'''	ϑśr	ϑn	Δϑ
380	15,5	14,15	380	15,6	14,15	380	14,6	15,02
300	11,5	15,06	300	11,5	15,06	300	11,5	15,06	15,005	15	0,033
150	5,6	15,46	150	5,6	15,46	150	5,6	15,46
100	3,9	14,80	100	3,8	15,19	100	3,8	15,19

Przykładowe obliczenia:

2.5 Ustalenie grupy połączeń transformatorów:

W układzie przedstawionym w p4 zaciski „A” i „a” należy połączyć ze sobą elektrycznie, a następnie transformator zasilić od strony GN napięciem obniżonym o wartości 380V.

Należy pomierzyć kolejno wartość napięć:

• międzyprzewodowe strony górnej U_AB, U_BC, U_CA,

• międzyprzewodowe strony dolnej U_ab=UA_b, U_bc, U_ac,

• napięcia między stronami tj. U_Bb, U_Cc, U_Bc, U_Cb

Na podstawie pomierzonych napięć wykonujemy w odpowiedniej, przyjętej skali napięciowej wzajemne usytuowanie trójkątów napięć międzyprzewodowych po obu stronach transformatora, i na podstawie tego wykresu określamy grupę połączeń transformatora.

UAB	UBC	UCA	Uab	Ubc	Uca	UBb	UCc	UBc	UCb
V	V	V	V	V	V	V	V	V	V
380	380	380	24,5	24,5	24,5	404	405	403	382

Wykres wskazowy napięć dla transformatora o grupie połączeń uzwojeń Dy 5:

2.6 Wykonanie próby stanu jałowego:

Przy wykonywaniu tej próby transformator zasila się od strony DN (wówczas po stronie GN występuje pełna wartość napięcia ). Podnosząc napięcie od wartości 0 do 1,1U_n odczytuje się wartości prądów napięcia zasilającego i mocy, następnie na podstawie odpowiednich zależności wylicza się potrzebne wartości i wykreśla potrzebne charakterystyki.

Układ połączeń przy próbie stanu jałowego:

L.p	U0a	U0b	U0c	Usr	Io1	Io2	Io3	Isr	α1	α2	Po	ΔPuo	ΔPFe	cos ϕ
	V	V	V	V	A	A	A	A	dz	dz	W	W	W	-
1	255	255	255	255	2,3	1,7	2,15	2,05	62	-38	192	1,0036	191,00	0,212
2	230	230	230	230	1,7	1,05	1,5	1,42	42	-26	128	0,4793	127,52	0,226
3	207	207	207	207	1,1	0,8	1,0	0,97	27	-12	120	0,2231	119,78	0,345
4	185	185	185	185	0,65	0,45	0,65	0,58	36	-8	112	0,0813	111,92	0,603
5	160	160	160	160	0,55	0,31	0,5	0,45	21	-4	68	0,0491	67,95	0,545
6	140	140	140	140	0,35	0,22	0,35	0,31	29	-3	52	0,0225	51,98	0,692
7	110	110	110	110	0,24	0,16	0,24	0,21	17	0	34	0,0109	33,99	0,850
8	50	50	50	50	0,12	0,08	0,13	0,11	8,5	1	9,5	0,0029	9,50	0,997

Przykładowe obliczenia:

ΔP=3I_śr²R_DNph=3*(0,58A)²*0,0796Ω=0,0813W

Na podstawie pomiarów i obliczeń wykreślam charakterystyki

cosφ=f(U_0śr­), ΔPż =f(U_0śr), I­_0śr =f(U_0śr)

Charakterystyki stanu jałowego transformatora.

2.7 Wykonanie próby stanu zwarcia:

Przy próbie w stanie zwarcia transformator zasilany jest od strony GN. Napięcie zasilające należy podnosić do takiej wartości, przy której prąd osiągnie wartość ok. 1,1I_N a następnie wykonać pomiary obniżając napięcie. Uzyskane wyniki pomiarów notujemy w tabelce, następnie wykonujemy obliczenia potrzebnych wielkości i wykreślamy charakterystyki.

Układ pomiarowy do wyznaczenia parametrów transformatora w stanie zwarcia.

L.p	UkAB	UkBC	UkCA	Uk	IkA	IkB	IkC	Ik	α1	α2	Pk	cos ϕk
-	V	V	V	V	dz	dz	dz	A	dz	dz	W	-
1	265	265	265	265	2,1	2,15	2,15	2,15	58	-5	444	0,44
2	200	200	200	200	1,6	1,6	1,6	1,6	33	-3	252	0,53
3	170	170	170	170	1,35	1,35	1,35	1,35	23	-2	176	0,44
4	150	150	150	150	1,2	1,2	1,2	1,2	36	-1,5	138	0,44
5	120	120	120	120	0,95	0,95	0,95	0,95	46	-1,5	89	0,45
6	100	100	100	100	0,8	0,8	0,8	0,8	31	-1	60	0,43
7	70	70	70	70	0,5	0,5	0,5	0,5	13	-,05	25	0,41
8	50	50	50	50	0,4	0,4	0,4	0,4	8	0	16	0,46

Przykładowe obliczenia:

Dla I_k=I_n=1,92A

U_k= 245V

cosϕ_k= 0,46

u_z%=

Napięcie zwarcia obliczone z danych

znamionowych:

U_k=

2.8Przeliczenie strat obciążeniowych na temperaturę umowną 75 °C.

• straty podstawowe.

ΔP_upt=3(I²_NphGNR_phGN+I²_NphDNR_phDN)=

=3[(1,925A/
)²*42,83Ω+(28,86A)²*0,0796Ω]=357,61W

• straty dodatkowe

ΔP_uat=ΔP_kt-ΔP_upt=360W-357,61W=2,39W

Przeliczanie strat:

- podstawowych

- dodatkowych

Znamionowe straty obciążeniowe ΔP_K w temperaturze umownej 75°C:

ΔP_k=ΔP_up75+ΔP_ua75=434,7W+2W=436,7W

2.9 Wyznaczenie parametrów schematów zastępczych dla składowych zgodnej, przeciwnej i zerowej.

Badany transformator zasilany jest od strony DN a jego uzwojenia połączone są równolegle. Celem wykonania tej próby należy zwiększyć napięcie do takiej wartości , aby prąd pobierany przez transformator był równy 3 I_2Nph. Następnie zmniejszać wartość tego napięcia i wykonać ok. 5 serii pomiarów, a otrzymane wyniki zestawić w tabelce. Następnie stosując zależności wyliczamy parametry układu dla składowej zerowej i wykreślamy charakterystyki.

a).wyznaczenie parametrów schematu zastępczego transformatora dla składowej

zgodnej i przeciwnej.

Z próby stanu jałowego dla U~229 V otrzymujemy:

gdzie:

Z próby stanu zwarcia otrzymujemy:

Schemat zastępczy transformatora ( jedna faza ):

b).schemat zastępczy transformatora dla składowej zerowej.

Układ połączeń do pomiaru parametrów dla składowej zerowej:

Wyniki pomiarów

U	I^*	I	P^*	P	Z2^(0)	R2^(0)	X2^(^0)
V	A	A	W	W	Ω	Ω	Ω
9,3	4,3	86	19	380	0,324	0,683	0,601
8	3,7	74	14	280	0,324	0,686	0,604
7	3,25	65	11	220	0,323	0,668	0,585
6	2,8	56	8	160	0,321	0,675	0,594
5	2,35	47	5,5	110	0,319	0,682	0,603
4	1,9	38	3,5	70	0,316	0,686	0,609
3	1,4	28	2	40	0,321	0,675	0,594
2	1	20	1	20	0,300	0,600	0,520

I^*,P^* - wyniki bez uwzględnienia przekładnika prądowego (υ_i=100/5)

= -j 0,601

R⁽⁰⁾=0,68Ω

3.Wnioski:

Wykres wskazowy napięć potwierdza grupę połączeń uzwojeń transformatora Dy5.

Wykresy charakterystyk oraz obliczenia wymaganych instrukcją wartości znajdują się w wyżej zestawionych podpunktach stwierdzić możemy, że wykresy kształtami są zbliżone do omawianych teoretycznie. Na podstawie pomiaru rezystancji uzwojeń można stwierdzić że wartość rezystancji każdej z faz nie różni się więcej niż 3%, od wartości średniej. Wartość tolerancji przekładni według normy PN/E-06040 wynosi 0.5%, na podstawie przeprowadzonych pomiarów przekładni otrzymaliśmy uchyb przekładni równy 0,033%. Dlatego też można stwierdzić poprawnie wykonane pomiary.

cosφ

ΔPż

I­_0śr

ΔPż[W]

cosφ, I­_0śr[A]

U_K[V]

cosφ_K

U_K

cosφ_K

I_K[A]

I_N

P_K[W]

I_K²[A²], I_K[A]

P_K=f(I_K²)

P_K=f(I_K)

U⁽⁰⁾₁

R⁽⁰⁾

X⁽⁰⁾

I[A]

X⁽⁰⁾

R⁽⁰⁾

U⁽⁰⁾₂

I⁽⁰⁾

X⁽⁰⁾

R⁽⁰⁾₇₅

X'₂ R'_k2,75

R_k1,75 X₁

---