Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Laboratorium Maszyn Elektrycznych
Ćwiczenie nr. 3	Temat ćwiczenia: Praca równoległa transformatorów trójfazowych		Zespół: Andrzej Szostek Łukasz Glazar Grzegorz Szot
Data wykonania: 2000-03-23		Data oddania:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest wykonanie pomiarów parametrów transformatorów decydujących o ich przydatności do pracy równoległej , oraz praktyczne sprawdzenie zachowania się tych transformatorów podczas pracy równoległej.

2. Warunki pracy równoległej transformatorów trójfazowych.

Aby transformatory trójfazowe mogły pracować równolegle muszą być spełnione następujące warunki :

1. Grupy połączeń transformatorów trójfazowych powinny być takie same tzn. gwiazda napięć jednego transformatora musi pokrywać się z gwiazdą napięć drugiego transformatora - co do wielkości i co do przesunięcia fazowego.

2. Przekładnie obu transformatorów powinny być takie same ϑ _­¹ = ϑ ² . Według Polskiej Normy różnica przekładni nie może być większa niż 0,5 % .

3. Napięcia zwarcia obu transformatorów powinny być takie same U_z1 = U_z2 . Polska Norma dopuszcza różnice napięcia zwarcia nie większą niż 10 % .

4. Współczynniki mocy dla poszczególnych transformatorów w stanie zwarcia powinny być takie same cosϕ _z1 = cosϕ _z2 . Nie dopuszczalna jest różnica współczynników mocy.

5. Stosunek znamionowych mocy pozornych transformatorów pracujących równolegle nie powinien być większy niż jak 1/3 .

3. Dane znamionowe transformatorów .

T1 T2

S_n=2,5 kVA S_n=6,3 kVA

Gr: Yy 0 Gr: Yy 0

I 380 V gwiaz. 3,8 A I 380 V gwiaz. 9,57 A

II 231-133 V gwiaz. 6,25 A II 231-133 V gwiaz. 15,8 A

U_z=4,11 % U_z=3,48 %

Str. Jał 33,5 W Str. Jał 58 W

Str. Obc. 84,3 W Str. Obc. 145 W

4. Pomiar podstawowych parametrów obu transformatorów .

1. Ustalenie par uzwojeń.

Przebieg pomiaru:

Zasilamy kolejno uzwojenia 1 - 2 , 5 - 6 , 9 - 10 mierząc przy tym napięcia stron wtórnych. Uzwojenie , na którym wyindukuje się największe napięcie , stanowi z uzwojeniem zasilanym parę i leży na tej samej kolumnie .

Schemat pomiarowy :

Tabela pomiarów :

U_zas=100 [V]

Numer transformatora	Zaciski zasilane	U 3 - 4	U 7 - 8	U 11 - 12	Zestawienie par uzwojeń
				V
1	1 - 2 3 - 4 5 - 6	74,6 100 74,8	60,7 36 15,5	15,3 36 61,1	1 - 2 i 7 - 8 3 - 4 i 9 - 10 5 - 6 i 11 - 12
2	1 - 2 3 - 4 5 - 6	15,7 100 76,4	60,4 36 14,8	14,8 36 60,8	1 - 2 i 7 - 8 3 - 4 i 9 - 10 5 - 6 i 11 - 12

2. Ustalenie początków i końców uzwojeń.

Przebieg pomiaru:

Aby ustalić początki i końce uzwojeń łączymy transformator według poniższego rysunku.

Dowolny zacisk oznaczony np. numerem 1 , przyjmuje się jako początek uzwojeń transformatora . Gdy przewody dołączone są do uzwojenia znajdującego się na tej samej kolumnie co uzwojenie zasilane , to początkiem uzwojenia będzie ten zacisk , do którego dołączona jest końcówka oznaczona gwiazdką , jeżeli zachodzi równość :

U _x = U ₁ + U ₂

lub też zacisk przeciwny w przypadku gdy zachodzi równość :

U _x = U ₁ - U ₂

Oznaczenia:

U _x , U ₁ , U ₂ - wskazania woltomierzy .

Schemat pomiarowy :

Tabela pomiarów :

U_zas=100 [V]

Uzwojenia 2 - 8 zwarte
Transformator
1	2
U 1-2 = 100 V U 7-8 = 60,3 V U 1-7 = 39,8 V	U 1-2 = 100 V U 7-8 = 60,7 V U 1-7 = 39,6 V

Na podstawie pomiarów stwierdzamy że :

Początkami uzwojeń są zaciski numer : 1 , 3 , 5 , 7 , 9 , 11

Końcami uzwojeń są zaciski numer : 2 , 4 , 6 , 8 , 10 , 12

Numery końcówek są zgodne dla obu transformatorów - transformatory maja jednakowe połączenia uzwojeń .

3. Badanie przesunięcia fazowego.

Przebieg pomiaru:

Do wyznaczenia grupy połączeń stosujemy metodę pomiaru napięć - czyli metoda woltomierzową . Układ połączeń do wyznaczenia kąta przesunięcia metodą woltomierzową

Przedstawiony jest na rysunku .

Schemat pomiarowy :

Tabela pomiarów :

U_zas=100 [V

Transformator
1		2
Napięcie	V	Napięcie	V
U AB U AC U BC	100 100 100	U AB U AC U BC	100 100 100
U ab U ac U bc	15,6 18,4 2,6	U ab U ac U bc	16,6 15,7 2,4
U Bb U Cc	25,1 22,9	U Bb U Cc	28 18,5
U Bc U Cb	27 25,4	U Bc U Cb	25 27

Wykres wektorowy napięć

4. Badanie przekładni

Tabela pomiarów :

U_zas=100 [V]

Transformator
1				2
Napięcie		Przekładnia		Napięcie		Przekładnia
U 1 V	U 2 V		ϑ = U 1/ U 2	U 1 V	U 2 V		ϑ = U 1/ U 2
221,8	135		1,6429	221,2	134,3		1,6470

5. Badanie napięcia zwarcia.

Przebieg pomiaru:

Pomiar napięcia zwarcia przeprowadzany w ten sposób, że przy zwartym uzwojeniu wtórnym ustawiamy prądy znamionowe w uzwojeniu pierwotnym, to wtedy na zaciskach uzwojenia pierwotnego pojawi się napięcie zwarcia.

Schemat pomiarowy :

Tabela pomiarów :

Transformator
1		2
Uz		Uz
[V]	[%]	[V]	[%]
16,8	4,42	15,4	4,05

5. Sprawdzenie podstawowych warunków pracy równoległej transformatorów .

1. Grupy połączeń transformatorów trójfazowych powinny być takie same tzn. gwiazda napięć jednego transformatora musi pokrywać się z gwiazdą napięć drugiego transformatora - co do wielkości i co do przesunięcia fazowego.

Grupy połączeń transformatorów są takie same, ponieważ obydwa mają grupę Yy 0.

2. Przekładnie obu transformatorów powinny być takie same ϑ _­¹ = ϑ ² . Według Polskiej Normy różnica przekładni nie może być większa niż 0,5 % .

υ₁=1,6429 υ₂=1,6470

Jak widać transformatory spełniają warunek dotyczący różnicy przekładni, ponieważ wynosi ona zaledwie 0,24%.

3. Napięcia zwarcia obu transformatorów powinny być takie same U_z1 = U_z2 . Polska Norma dopuszcza różnice napięcia zwarcia nie większą niż 10 % .

U_z1%=4,42 % U_z2%=4,05 %

Również warunek dotyczący różnicy napięć zwarciowych jest spełniony, ponieważ wynosi on 8,73%.

4. Współczynniki mocy dla poszczególnych transformatorów w stanie zwarcia powinny być takie same cosϕ _z1 = cosϕ _z2 . Nie dopuszczalna jest różnica współczynników mocy.

Współczynniki mocy dla poszczególnych transformatorów są takie same.

5. Stosunek znamionowych mocy pozornych transformatorów pracujących równolegle nie powinien być większy niż jak 1/3 .

Warunek stosunku znamionowego mocy również jest spełniony.

BADANE TRANSFORMATORY MOGĄ BYĆ PODŁĄCZONE DO PRACY RÓWNOLEGŁEJ, PONIEWAŻ SPELNIAJĄ WSZYSTKIE WARUNKI !

6. Sprawdzenie poprawności połączenia transforamatorów .

1. Pomiar prądów wyrównawczych.

Przebieg pomiaru:

Prądy wyrównawcze mierzymy w stanie jałowym włączając amperomierze po stronie wtórnej między odpowiednie zaciski według schematu przedstawionego poniżej. W idealnym połączeniu powinny być równe zero. Ponieważ według założeń przekładnie transformatorów mogą się różnić o ± 0,5 % , mogą pojawić się prądy wyrównawcze , które w tych warunkach nie powinny przekroczyć ( 2 ÷ 7 ) % I _n .

Schemat pomiarowy :

Tabela pomiarów :

Prąd nie zrównoważenia

I 1 = 20 mA I 2 = 120 mA I 3 = 140 mA

2. Pomiar napięcia różnicowego.

Przebieg pomiaru

Po podłączeniu układu tak jak na schemacie , sprawdzamy woltomierzem napięcie na pozostałych nie zwartych stykach wyłącznika . Jeżeli transformatory zostały połączone prawidłowo to woltomierz na wyłączniku W2 wskaże zero lub napięcie bliskie zeru .

W przeciwnym wypadku pomiędzy nie zamkniętymi stykami W2 pojawi się duże napięcie sięgające nawet podwójnej wartości napięcia znamionowego. Oznacza to , że transformatory zostały źle połączone do pracy równoległej.

Schemat pomiarowy

Tabela pomiarów :

Napięcie różnicowe
Styki wyłącznika W2
1	2	3
zwarty	U = 0,68 V	U = 0,31 V

7. Wnioski

Na Podstawie przeprowadzonych pomiarów stwierdzamy że transformatory mogą pracować równolegle.

Badane transformatory miały praktycznie identyczne wartości kąta przesunięcia fazowego

a co za tym idzie te same grupy połączeń. Przekładnie tych transformatorów nieznacznie różniły się od siebie.

Prądy wyrównawcze miały wartości bliskie „zeru” i nie miały większego wpływu na jakość połączenia wpływu na „jakość” połączenia. Również napięcia różnicowe tych transformatorów były bliskie zeru - co oznacza że transformatory zostały poprawnie załączone i mogą pracować równolegle.

10

A

A

A

V

ATr

Tr

R

S

T

---