POLITECHNIKA POZNAŃSKA
Laboratorium Maszyn Elektrycznych   Ćwiczenie nr 1   Temat: Badanie transformatora jednofazowego.
Rok akademicki: 2003/2004   Wydział: Elektryczny   Studia dzienne magisterskie   Nr grupy: E-7	Wykonawcy: Pustkowski Remigiusz Gałach Marcin Matuszczak Michał Rak Michał Pacholczyk Piotr Ratejczak Marcin  Jędrzejewska Ilona	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				27.10.03	24.11.03
				Ocena:
Uwagi:

1. Oględziny transformatora oraz wyznaczenie wymiarów obwodu magnetycznego.

Badany transformator posiadał rdzeń płaszczowy, uzwojenia krążkowe.

Parametry odczytanie z tabliczki znamionowej:

Typ Tr S-1300

Dane znamionowe:

U_1N = 220 [V]

f = 50 [Hz]

S_N = 1300 [VA]

U_2N = 110 [V]

Masa 14 [kg]

Wartości znamionowe prądów uzwojeń:

2. Pomiar przekładni napięciowej transformatora i napięcia zwojowego.

Pomiarów napięcia zwojowego dokonaliśmy za pomocą cewek nawiniętych odpowiednio na uzwojenie pierwotne i wtórne. Każda z tych cewek miała 3 zwoje.

Napięcia cewek pomiarowych:

a.) po stronie pierwotnej

b.) po stronie wtórnej

Z powyższych danych możemy w prosty sposób obliczyć liczbę zwojów na poszczególnych uzwojeniach:

a.) dla uzwojenia pierwotnego

b.) dla uzwojenia wtórnego

Przekładnia napięciowa:

3. Próba stanu jałowego.

a) Tabela pomiarów:

pomiary			obliczenia
U1 [V]	I1 [A]	P [W]	S [VA]	cos φ	sin φ	Iµ [A]	IFe [A]
26	0,05	0	1,3	0	1	0,05	0
44	0,07	0,5	3,1	0,162	0,987	0,069	0,011
70	0,10	1,5	7,0	0,214	0,977	0,098	0,021
100	0,16	3	16,0	0,188	0,982	0,157	0,030
120	0,20	4	24,0	0,167	0,986	0,197	0,033
160	0,32	8	51,2	0,156	0,988	0,316	0,050
200	0,52	13	104,0	0,125	0,992	0,516	0,065
220	0,7	16	154,0	0,104	0,995	0,696	0,072
240	1,20	20	288,0	0,069	0,998	1,197	0,083

b) Charakterystyki:

c) Przebieg charakterystyki magnesowania B = f(H):

U [V]	Φ	B [T]	H [A/m]
0	0	0	0
20	0,0006046	4,84E-07	0,384920
40	0,0012093	9,67E-07	0,769841
60	0,0018139	1,45E-06	1,154761
80	0,0024185	1,93E-06	1,539681
100	0,0030232	2,42E-06	1,924602
120	0,0036278	2,9E-06	2,309522
140	0,0042324	3,39E-06	2,694443
160	0,0048371	3,87E-06	3,079363
180	0,0054417	4,35E-06	3,464283
200	0,0060463	4,84E-06	3,849204
220	0,0066509	5,32E-06	4,234124
240	0,0072556	5,8E-06	4,619044

4. Wyznaczenie charakterystyk zewnętrznych dla różnych charakterów obciążeń.

1. Obciążenie R ( zał. U₁ = U_1N = const.)

I2 [A]	U2 [V]
3,0	110
4,2	108
4,8	108
6,0	108
7,8	106
9,2	105
10,2	104
11,4	104




2. Obciążenie LC

U2 [V]	I2 [A]
127	11
126	10
124	8
124	9
122	7
120	6
118	5
116	4
114	3
112	2
110	1,4
108	2
104	3
103	4
102	5
100	6
98	7
96	8
94	9
92	10
90	11




3. Wyznaczenie spadków napięć dla poszczególnych obciążeń

Spadki napięc
Obciążenie R		Obciążenie C		Obciążenie L
U [V]	ΔU=E-U [V]	U [V]	ΔU=E-U [V]	U [V]		ΔU=E-U [V]
110	0	108	2	127		-17
108	2	104	6	126		-16
108	2	103	7	124		-14
108	2	102	8	124		-14
106	4	100	10	122		-12
105	5	98	12	120		-10
104	6	96	14	118		-8
104	6	94	16		116	-6
		92	18		114	-4
				90	20		112	-2

5. Wnioski
















Badany transformator posiadał budowę płaszczową (z rdzeniem zwijanym). Uzwojenie strony pierwotnej posiadało przekrój kołowy, natomiast uzwojenie strony wtórnej miało przekrój prostokątny. Spoglądając na grubość tych uzwojeń można wywnioskować, iż po stronie wtórnej płynie o wiele większy prąd niż po stronie pierwotnej tego transformatora. Badany transformator jest zaliczany do transformatorów małej mocy.

Pomiar napięcia zwojowego wykonaliśmy za pomocą cewek pomiarowych wykonanych z przewodów; każda z tych cewek posiadała po 3 zwoje. Dzięki temu pomiarowi wyznaczyliśmy liczbę zwoi, która wg naszych obliczeń wynosi 296 zwoi dla strony pierwotnej i 150 zwoi dla strony wtórnej, choć najprawdopodobniej po stronie pierwotnej transformator ten posiada 300 zwoi (wynika to z przekładni tego urządzenia, która wynosi 2). Różnica ta najprawdopodobniej jest spowodowana niedokładnością pomiaru oraz jego metody. Przekładnia tego transformatora wynosi 2, więc napięcie strony wtórnej jest o połowę mniejsze, niż napięcie po stronie pierwotnej.

Następnie przeprowadzaliśmy pomiary w stanie jałowym transformatora. W stanie tym uzwojenie wtórne pozostaje rozwarte, więc prąd wtórny I₂ = 0, natomiast prąd pierwotny równa się prądowi jałowemu I₁ = I₀. Prąd ten można rozłożyć na składową bierną: Iμ = I₀sinφ, oraz składową czynną I_Fe = I₀cosφ, gdzie φ - jest to kąt o jaki spóźnia się prąd I₀ względem napięcia po stronie pierwotnej U₁. Moc czynna pobierana przez transformator w stanie jałowym zużywana jest głównie na pokrycie strat w rdzeniu , spowodowanych histerezą i prądami wirowymi. Straty w miedzi uzwojenia pierwotnego są pomijalnie małe z powodu małej wartości prądu jałowego (przeciętnie wynosi on 5-10 % prądu znamionowego). Natomiast straty w żelazie ΔP_Fe ,zależne od wartości strumienia, są takie same w stanie jałowym jak przy obciążeniu. Moc ta dzieli się na straty histerezowe i straty wiroprądowe. ΔP_Fe = ΔP_h + ΔP_w. Starty histerezowe związane są ze zjawiskiem histerezy magnetycznej i są one proporcjonalne do częstotliwości prądu płynącego w uzwojeniu i do pola powierzchni pętli. Straty wiroprądowe powstają w wyniku przepływu prądów wirowych. Ograniczenie prądów wirowych uzyskuje się dzięki wykonaniu rdzeni z cienkich blach izolowanych jednostronnie. Starty te są proporcjonalne do kwadratu indukcji magnetycznej w rdzeniu i do kwadratu częstotliwości.

Kolejnym etapem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk zewnętrznych U₂ = f(I₂) dla różnego typu obciążenia. Spełnione były założenia: U₁ = U_1N = const, f = const.. Przy zasilaniu transformatora napięciem pierwotnym o stałej wartości U₁ = const., wskutek występowania spadków napięć na rezystancjach i reaktancjach uzwojeń zmienia się napięcie wtórne U₂ w zależności zarówno od wartości prądu obciążenia jak i od charakteru obciążenia określonego współczynnikiem mocy cosφ₂. Możemy także zauważyć, iż spadek napięcia (różnica pomiędzy napięciem po stronie wtórnej w stanie jałowym, a napięciem po stronie wtórnej przy obciążeniu transformatora) dla obciążenia o charakterze rezystancyjnym występuje spadek napięcia wtórnego, natomiast dla obciążenia LC otrzymaliśmy zarówno wartości wyrażające spadek napięcia, jak i wartości mówiące nam o wzroście tego napięcia. Zjawisko to jest spowodowane tym, iż zmienialiśmy wartości obciążenia LC, więc raz przeważała składowa indukcyjna (spadek napięcia), a raz składowa pojemnościowa (wzrost napięcia).

grubość: 40 mm mm mm

20 mm

158 mm

143 mm




Iμ

IFE

---