W ramach ćwiczenia wykonano pomiary w trzech stanach pracy transformatora:

1. Stan jałowy

Rys.: Schemat obwodu pomiarowego w stanie jałowym transformatora.

Pomiary obejmowały:

U₁- napięcie na zaciskach uzwojenia pierwotnego,

I₁ -prąd w uzwojeniu pierwotnym,

P₁-moc czynna pobierana przez transformator z sieci,

U₂-napięcie na zaciskach uzwojenia wtórnego.

W oparciu o pomiary wyliczono wielkości:

cos φ₁= P₁/ (U₁ I₁) -współczynnik mocy,

S₁ = U₁ I₁ -moc pozorna pobierana przez transformator.

Stan jałowy
l.p.	U1	I1	P1	U2	cos φ1	S1
		V	A	W	V	-	VA
1	100	0,060	3,0	52	0,500	6,00
2	110	0,065	3,5	57	0,490	7,15
3	120	0,075	4,0	63	0,444	9,00
4	130	0,083	4,5	68	0,417	10,79
5	140	0,090	5,0	73	0,397	12,60
6	150	0,100	6,0	79	0,400	15,00
7	160	0,113	6,8	81	0,376	18,08
8	170	0,126	7,5	88	0,350	21,42
9	180	0,143	8,5	93	0,330	25,74
10	190	0,160	9,9	99	0,326	30,40
11	200	0,180	11,0	104	0,306	36,00
12	210	0,198	12,0	109	0,289	41,58
13	220	0,223	13,2	114	0,269	49,06
14	230	0,250	14,8	118	0,257	57,50
15	260	0,375	19,5	134	0,200	97,50

Wnioski

Przedstawione wykresy zależności P₁, U₂=f(U₁) są zgodne(po aproksymacji) z charakterystykami transformatora zamieszczonymi w literaturze przedmiotu. Pobór mocy czynnej przez transformator w stanie jałowym obrazuje ( z dobrym przybliżeniem ) straty w rdzeniu ( histerezowe i wiroprądowe ).Pomiar napięcia na zaciskach uzwojenia wtórnego w tym stanie pracy pozwala obliczyć przekładnię napięciową transformatora K=2, co jest zgodne z danymi zamieszczonymi na tabliczce znamionowej. Zły kształt wykresu I₁=f( U₁) jest prawdopodobnie spowodowany dużym błędem pomiaru (amperomierz bez tłumika).

Schemat zastępczy

Obliczenia

U₁=220 V, I₀=0,223 A

kΩ

A

A

kΩ

2. Stan zwarcia

Rys.: Schemat obwodu pomiarowego w stanie zwarcia transformatora.

Pomiary obejmowały:

U₁- napięcie na zaciskach uzwojenia pierwotnego,

I₁ -prąd w uzwojeniu pierwotnym,

P₁-moc czynna pobierana przez transformator z sieci,

I₂-prąd na zaciskach uzwojenia wtórnego.

W oparciu o pomiary wyliczono wielkości:

cos φ₁= P₁/ (U₁ I₁) -współczynnik mocy,

S₁ = U₁ I₁ -moc pozorna pobierana przez transformator.

Stan zwarcia
l.p.	U1	I1	P1	I2	cos φ1	S1
		V	A	W	V	-	VA
1	5,0	0,880	3,94	1,75	0,895	4,40
2	7,5	1,375	8,06	2,74	0,782	10,31
3	9,8	1,625	15,56	3,35	0,977	15,93
4	10,9	1,975	19,87	3,875	0,923	21,53
5	13,0	2,425	28,87	4,675	0,916	31,53
6	13,5	2,500	30,41	4,8	0,901	33,75

Wnioski

Przedstawione wykresy zależności I₁ ,cos ϕ, I_2, P₁ =f(U₁) są zgodne(po aproksymacji) z charakterystykami transformatora zamieszczonymi w literaturze przedmiotu. Pobór mocy czynnej przez transformator w stanie zwarcia obrazuje ( z dobrym przybliżeniem ) straty w miedzi (w uzwojeniach płyną prądy znamionowe,a straty w miedzi są proporcjonalne do ich kwadratu ).

Schemat zastępczy

Obliczenia

Ω

A

Ω

Ω

3. stan obciążenia

Rys.: Schemat obwodu pomiarowego w stanie obciążenia transformatora.

Pomiary obejmowały:

U₁=const -napięcie na zaciskach uzwojenia pierwotnego,

I₁ -prąd w uzwojeniu pierwotnym,

P₁-moc czynna pobierana przez transformator z sieci,

U₂-napięcie na zaciskach uzwojenia wtórnego,

I₂-prąd na zaciskach uzwojenia wtórnego.

W oparciu o pomiary wyliczono wielkości:

cos φ₁= P₁/ (U₁ I₁) -współczynnik mocy,

δ U_2%=Δ U₂/ U_2N100%-procentowy spadek napięcia na uzwojeniu wtórnym,

S₁ = U₁ I₁ -moc pozorna pobierana przez transformator,

P₂ = U₂ I₂ -moc czynna wydzielona na obciążeniu (rezystorze),

η = P₂ /P₁ -sprawność transformatora.

Stan obciążenia
l.p.	U1	I1	P1	U2	I2	cos φ1	δU2	S1	P2	
		V	A	W	V	A	-	%	VA	W	-
1	220	0,46	80,0	105,0	0,72	0,791	4,55	101,2	75,6	0,945
2	220	0,50	95,0	104,5	0,80	0,864	5,00	110,0	83,6	0,880
3	220	0,53	102,5	104,2	0,90	0,879	5,27	116,6	93,8	0,915
4	220	0,69	135,0	104,0	1,18	0,889	5,45	151,8	122,2	0,905
5	220	0,80	160,0	104,0	1,40	0,909	5,45	176,0	145,6	0,910
6	220	1,65	315,0	102,0	2,90	0,868	7,27	363,0	295,8	0,939
7	220	2,00	405,0	100,0	3,70	0,920	9,09	440,0	370,0	0,914

Wnioski

Przedstawione wykresy zależności U₂ ,cos ϕ, I_1, P_1,η =f(U₁) są zgodne(po aproksymacji) z charakterystykami transformatora zamieszczonymi w literaturze przedmiotu. Warto zwrócić uwagę na spadek napięcia na uzwojeniu wtórnym transformatora wraz ze wzrostem obciążenia, co ma istotne znaczenie przy projektowaniu sieci elektroenergetycznych (celowe podwyższanie wtórnego napięcia znamionowego aby zapobiec spadkom napięcia w dużej odległości od transformatora). Charakterystyczna jest także bardzo wysoka sprawność transformatora (brak ruchomych elementów, a więc tarcia).

U₁

R_Fe

X_f

I_f

I₀

I_Fe

U₁

R_T

X_T

I_K

---