POLITECHNIKA LUBELSKA		LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
w LUBLINIE		Ćwiczenie Nr 2
Pyzik Sobotka Waśkowicz Czopek	Mirosław Paweł Krzysztof Michał	Semestr: 6	Grupa ED6.2	Rok akademicki 1999/2000
Temat ćwiczenia: Badanie transformatora trójfazowego			Data wykonania 7.03.2000	Ocena

1.Cel ćwiczenia: poznanie zasadniczych własności transformatora trójfazowego olejowego przeprowadzenie pomiarów wykonywanych przy odbiorze technicznym oraz wyznaczenie schematów zastępczych dla składowych symetrycznych transformatora.

2.Spis użytych przyrządów pomiarowych :

watomierz ferrodynamiczny LW1 kl.0,5 3808107/78

watomierz ferrodynamiczny LW1 kl.0,5 3808067/78

amperomierz elektromagnetyczny LE3P kl.0,5 1610141.84

amperomierz elektromagnetyczny LE3P kl.0,5 1101.93

amperomierz elektromagnetyczny LE3P kl.0,5 1610138.84

woltomierz elektromagnetyczny TEM2 kl.1 06002

woltomierz elektromagnetyczny TEM2 kl.1 03233

RI - regulator indukcyjny

3.Dane znamionowe transformatora:

S_N=20kVA P_obc=448,5W Dy5

U₁=6kV±5% f=50Hz P_jał=147,8W

U₂=400-231V I₁=1,925A

u_z=4,01% I₂=28,86A

4.Pomiar rezystancji izolacji:

Pomiaru rezystancji izolacji dokonuje się megaomomierzem o napięciu 2500V.Jeden koniec megaomomierza przyłącza się do uziemienia kadzi , a drugi łączy się z jednym końcem badanego uzwojenia. Pozostałe uzwojenia transformatora powinny być uziemione. Dokonuje się dwóch pomiarów dla każdego uzwojenia, jeden po 15s., a drugi po 60s.

R₁₅=700MΩ

R₆₀=950MΩ

>1,3 nie przekracza wartości dopuszczalnej, co świadczy o tym, że izolacja nie jest zawilgocona.

5.Pomiar rezystancji uzwojeń.

Ze względu na rozwarcie trójkąta po stronie pierwotnej transformatora i wyprowadzenia punktu zerowego po stronie wtórnej, pomiaru rezystancji poszczególnych uzwojeń można dokonać bezpośrednio. Pomiarów dokonaliśmy metodą techniczną poprawnie mierzonego napięcia, przy czym woltomierz połączony był poprzez wyłącznik chroniący go przed przepięciami wywołanymi indukcyjnością uzwojenia.

Uzwojenie pierwotne						Uzwojenie wtórne
RA		RB		RC		Ra		Rb		Rc
I	U	I	U	I	U	I	U	I	U	I	U
A	V	A	V	A	V	A	V	A	V	A	V
0,205	9	0,202	9	0,204	9	2,8	0,222	2,8	0,221	2,8	0,219
RA		RB		RC		Ra		Rb		Rc
Ω		Ω		Ω		Ω		Ω		Ω
43,9		44,5		44,1		0,079		0,079		0,078

Zarówno przy uzwojeniu górnego jak I dolnego napięcia różnice rezystancji poszczególnych uzwojeń nie przekraczają 3%, co świadczy o dokładności transformatora. Pomiarów dokonano przy temperaturze t=20°C.

6.Pomiar przekładni.

Przekładnię mierzymy metodą woltomierzową. Transformator zasilamy od strony GN. Dokonujemy trzech serii pomiarów dla różnych napięć odczytując napięcie pierwotne i wtórne. Należy dążyć do tego, aby odczyty napięć dotyczyły uzwojeń znajdujących się na wspólnej kolumnie. Ponieważ badany transformator pracuje w układzie połączeń Dy5 warunek ten będzie spełniony jeżeli pomierzymy równocześnie napięcia U_AC i U_oc , U_AB i U_ca

U_BC i U_ob .

Schemat pomiarowy.

Tabela pomiarowa.

UAB	Uab	υ'	UBC	Ubc	υ''	UAB	Uab	υ”'	υśr	υn	Δυ
V	V	-	V	V	-	V	V	-	-	-	%
380	23	16,52	380	23	16,52	380	23	16,52	15,65	15,00	4,36
350	22,5	15,56	350	23	15,22	350	22,5	15,56
300	20	15,00	300	20	15,00	300	20	15,00

Napięcie U_ab jest napięciem międzyfazowym stąd brak czynnika
w mianowniku.

υ_śr - jest średnią ze wszystkich dziewięciu pomiarów.

7.Ustalenie grupy połączeń transformatora.

Schemat pomiarowy jak poprzednio - łączymy ze sobą zaciski A-a. Transformator zasilamy od strony GN, napięciem obniżonym o wartości 380V.

U_AB=380V U_ab=U_Ab=24,4V

U_AC=380V U_ac=24V

U_BC=380V U_bc=24,2V

U_Bb=400V

U_Cc=400V

U_Bc=400V

U_Cb=375V

8. Próba stanu jałowego.

Przy próbie stanu jałowego transformator zasilamy od strony DN ( wówczas po stronie GN występuje pełna wartość napięcia ).

Schemat pomiarowy.

Tabela pomiarowa.

U01	U02	U03	Uśr	I01	I02	I03	Iśr	P1	P2	P0	ΔP	ΔPFe	cosϕ0
V	V	V	V	A	A	A	A	W	W	W	W	W	-
440	435	440	438,33	2,3	1,7	2,2	2,07	-308	504	196	1,0123	194,99	0,22
400	400	400	400	1,5	1,06	1,45	1,34	-152	312	160	0,4234	159,58	0,30
360	360	360	360	0,98	0,68	0,96	0,87	-72	192	120	0,1808	119,82	0,38
320	320	320	320	0,66	0,44	0,64	0,58	-32	124	92	0,0797	91,92	0,50
280	280	280	280	0,38	0,25	0,38	0,34	-4	68	64	0,0269	63,97	0,68
240	240	240	240	0,32	0,22	0,32	0,29	2	58	60	0,0195	59,98	0,87
200	200	200	200	0,24	0,16	0,24	0,21	4	36	40	0,0108	39,99	0,94
160	160	160	160	0,18	0,13	0,19	0,17	4	24	28	0,0066	27,99	1,05
120	120	120	120	0,15	0,1	0,15	0,13	2,5	14	16,5	0,0042	16,50	1,03
80	80	80	80	0,12	0,08	0,12	0,11	1	7	8	0,0027	8,00	0,94
40	40	40	40	0,08	0,055	0,08	0,07	0	2	2	0,0012	2,00	0,70

P₀=P₁+P₂=-308W+504W=196W

ΔP=3I_śr²R_DNph=3*(2,07A)²*0,079Ω=1,0123W

ΔP_Fe=P₀-ΔP=196W-1,0123W=194,99W

cosϕ₀=P₀/(U_śr*I_śr)=196W/(438,33V*2,07)=0,22

Wartości przy U₀=U_n=400V

I₀=1,3A

ΔP_Fe=160W

cosϕ₀=0,29

◊- ΔP_Fe=f(U₀)

Δ- cosϕ₀= f(U₀)

+- I₀= f(U₀)

Charakterystyki stanu jałowego

9.Próba stanu zwarcia.

Przy próbie w stanie zwarcia transformator zasilamy od strony GN. Napięcie zasilające należy podnieść do takiej wartości, przy której prąd osiągnie wartość ok. 1,1 I_N, a następnie wykonać pomiary obniżając napięcie.

Schemat pomiarowy.

Tabela pomiarowa.

t=20°C

Uk1	Uk2	Uk3	Ukśr	Ik	Ik	Ik	Ik	P1	P2	Pk	cosϕk
V	V	V	V	A	A	A	A	W	W	W	-
260	260	265	261,67	2,1	2,1	2,1	2,10	-20	464	444	0,81
245	245	247	245,67	1,95	2	2	1,98	-16	408	392	0,80
220	220	222	220,67	1,7	1,8	1,8	1,77	-12	328	316	0,81
200	200	200	200,00	1,55	1,6	1,6	1,58	-9,6	260	250,4	0,79
175	175	175	175,00	1,35	1,4	1,4	1,38	-7,2	200	192,8	0,80
150	150	150	150,00	1,2	1,2	1,2	1,20	-4,8	144	139,2	0,77
125	125	125	125,00	1	1	1	1,00	-2	102	100	0,80
100	100	100	100,00	0,8	0,8	0,8	0,80	-2	64	62	0,78
80	80	80	80,00	0,6	0,6	0,6	0,60	-1	40	39	0,81
52	52	52	52,00	0,4	0,4	0,4	0,40	0	16	16	0,77
25	25	25	25,00	0,2	0,2	0,2	0,20	0	4	4	0,80

Δ- cosϕ_k=f(I_k)

+- U_k=f(I_k)

Dla I_k=I_n=1,92A

U_k= 240V

cosϕ_k= 0,80

u_z%=

Napięcie zwarcia obliczone z danych

znamionowych:

U_k=

◊- P_k=f(I_k)

o- P_k=f(I_k²)

Dla I_k=I_n=1,92A

i I_k²=3,69A²

P_kt= 370W

Charakterystyki stanu zwarcia.

10.Przeliczanie strat obciążeniowych i napięcia zwarcia na temperaturę umowną 75°C.

• straty podstawowe.

ΔP_upt=3(I²_NphGNR_phGN+ I²_NphDNR_phDN)=3[(1,925A/
)²*44,2Ω+(28,86A)²*0,079Ω]=361W

• straty dodatkowe

ΔP_uat=ΔP_kt-ΔP_upt=370W-361W=9W

Przeliczanie strat:

- podstawowych

- dodatkowych

Znamionowe straty obciążeniowe ΔP_K w temperaturze umownej 75°C:

ΔP_k=ΔP_up75+ΔP_ua75=438,9W+4,93W=443,83W

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

• wyznaczenie parametrów schematu zastępczego transformatora dla składowej zgodnej i przeciwnej

gdzie:

Z próby stanu zwarcia otrzymujemy:

• schemat zastępczy transformatora dla składowej zerowej.

Schemat pomiarowy.

Tabela pomiarowa.

U	I^*	I	P^*	P	Z2^(0)	R2^(0)	X2^(0)
V	A	A	W	W	Ω	Ω	Ω
9,6	4,4	88	19,5	390	0,327	0,71	-
7,6	3,5	70	12	240	0,326	0,72	-
5,4	2,5	50	5,5	110	0,324	0,80	-
3,2	1,5	30	2	40	0,320	0,77	-
2,2	1	20	0,9	18	0,330	0,81	-

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

- rozwiązanie w dziedzinie liczb urojonych.

Wykres rezystancji dla składowej zerowej .

R⁽⁰⁾=0,778Ω

12.Wnioski.

Uchyb przekładni wg obliczeń wyniósł 4,36%. Przekracza on nałożoną przez normę PN/E-06040 wartość 0,5%. Przyczyną może być stopień zawilgocenie oleju a także nie zastosowanie się do zalecenia pomiaru napięć na uzwojeniach znajdujących się na tych wspólnych kolumnach. Przyczyną może też być praca transformatora znacznie poniżej napięć znamionowych. Wykres wskazowy napięć potwierdza grupę połączeń uzwojeń transformatora Dy5. Kąt zmierzony pomiędzy napięciami U_AC i U_ac wynosi dokładnie 150° czyli przesunięcie godzinne wynosi 5h. Wyznaczona przy próbie stanu jałowego wartość strat mocy zbliżona jest do tych podanych przez producenta na tabliczce znamionowej. Wykresy sporządzone na podstawie wyników uzyskanych przy próbie stanu jałowego są zbliżone do omawianych teoretycznie. Obliczone przy próbie zwarcia i przeliczone na temperaturę umowną 75°C straty obciążeniowe są zgodne z podanymi przez producenta. Wykresy sporządzone przy tej próbie są także porównywalne z teoretycznymi. Wyznaczone napięcie zwarcia u_z% w małym przybliżeniu zgadza się z podanym na tabliczce znamionowej i co za tym idzie napięcia zwarcia U_k obliczone z danych oraz to odczytane z wykonanego wykresu są zgodne. O ile wyznaczenie parametrów gałęzi poprzecznej schematu zastępczego transformatora dla składowej zgodnej i przeciwnej nie sprawiło trudności to obliczenie parametrów gałęzi podłużnej sprawiło trudności. Ich przyczyną były błędnie podane wzory. Pomimo ich poprawienia wyniki nie są przekonujące. Chodzi o różnicę pomiędzy reaktancją magnesującą X_μ a reaktancjami rozpraszającymi X₁ i X'₂. Reaktancje rozpraszające powinny być małe w porównaniu z reaktancją magnesującą a z obliczeń wynika że są tylko dwukrotnie mniejsze. Przy obliczaniu parametrów schematu zastępczego transformatora dla składowej zerowej przy zastosowaniu wzorów zawartych w instrukcji obliczona rezystancja jest ponad dwukrotnie większa od obliczonej impedancji . Taka różnica wyklucza stwierdzenie braku reaktancji i występowaniu czystej rezystancji.

R_k1,75 X₁

X'₂ R'_k2,75

X⁽⁰⁾

R⁽⁰⁾₇₅

I⁽⁰⁾

U⁽⁰⁾₂

U⁽⁰⁾₁

---