Politechnika Lubelska
Laboratorium maszyn elektrycznych
Temat: Badanie transformatora trójfazowego.
Grupa dziekańska : ED 6.1 Data wykonania: 20.03.2000 Wykonał : Banach Tomasz
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.
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 UZ: 4,01 %
b) 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 |
RfGNśr = 42,83 Ω
RfDNśr = 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.
c) Rezystancja izolacji.
Rezystancje izolacji mierzymy megaomomierzem natychmiast oraz po czasie 60s, pomiędzy fazą a zaciskiem obudowy :
550MΩ, 500MΩ a)1200MΩ, 900MΩ
500MΩ, 450MΩ b)1100MΩ, 800MΩ
C) 600MΩ, 550MΩ c)1100MΩ, 800MΩ
Rezystancja izolacji dolnego uzwojenia: RiDN = 1000 MΩ
Rezystancja izolacji górnego uzwojenia: RiGN = 5000 MΩ
d) 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:
e) 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 UAB, UBC, UCA,
-międzyprzewodowe strony dolnej Uab=UAb, Ubc, Uac,
-napięcia między stronami tj. UBb, UCc, UBc, UCb
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 |
24,5 |
24,5 |
24,5 |
404 |
405 |
403 |
382 |
Wykres wskazowy napięć dla transformatora o grupie połączeń uzwojeń Dy 5:
f) 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 1,1Un 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=3Iśr2RDNph=3*(0,58A)2*0,0796Ω=0,0813W
Na podstawie pomiarów i obliczeń wykreślam charakterystyki
cosφ=f(U0śr), ΔPż =f(U0śr), I0śr =f(U0śr)
Charakterystyki stanu jałowego transformatora.
g) 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. 1,1IN 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 Ik=In=1,92A
Uk= 245V
cosϕk= 0,46
uz%=
Napięcie zwarcia obliczone z danych
znamionowych:
Uk=
h) Przeliczenie strat obciążeniowych na temperaturę umowną 75 °C:
straty podstawowe
ΔPupt=3(I2NphGNRphGN+I2NphDNRphDN)=
=3[(1,925A/
)2*42,83Ω+(28,86A)2*0,0796Ω]=357,61W
straty dodatkowe
ΔPuat=ΔPkt-ΔPupt=360W-357,61W=2,39W
Przeliczanie strat:
- podstawowych
- dodatkowych
Znamionowe straty obciążeniowe ΔPK w temperaturze umownej 75°C:
ΔPk=ΔPup75+ΔPua75=434,7W+2W=436,7W
i) 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 I2Nph. 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 (υi=100/5)
= -j 0,601
R(0)=0,68Ω
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.
12
cosφ
ΔPż
I0śr
ΔPż[W]
cosφ, I0śr[A]
UK[V]
cosφK
UK
cosφK
IK[A]
IN
PK[W]
IK2[A2], IK[A]
PK=f(IK2)
PK=f(IK)
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
Rk1,75 X1