Laboratorium Maszyn Elektrycznych KME AGH |
---|
Ćwiczenie |
Wydział: |
Imię i Nazwisko |
1. |
2. |
3. |
4. |
5. |
6. |
7. |
8. |
Parametry transformatora:
Sn = 7,5 [kVA]
U1 = 380 [V]
U2 = 240 [V]
I1 = 11,4 [A]
I2 = 18,1 [A]
Yy0
Schematy układów pomiarowych
Bieg jałowy
Stan zwarcia
Metody pomiarowe
Stan jałowy
Stan jałowy transformatora jest to taki stan, w którym uzwojenie pierwotne jest dołączone do źródła prądu przemiennego, a uzwojenie wtórne jest otwarte. Transformator zasilamy ze strony górnej napięciem zmiennym od niskiego do znamionowego. mierzone są prądy, moc sumaryczna czynna i bierna oraz współczynnik mocy oraz napięcie na otwartych zaciskach strony wtórnej dodatkowym woltomierzem.
Stan zwarcia
Stanem zwarcia transformatora nazywamy taki stan, w którym do uzwojenia pierwotnego jest doprowadzone napięcie zasilające, a uzwojenie wtórne jest zwarte. Napięcie zwarcia jest to takie napięcie uzwojenia pierwotnego przy zwartym uzwojeniu wtórnym, pod wpływem którego w uzwojeniach transformatora płyną prądy znamionowe. Transformator zasilamy ze strony dolnej napięciem zmiennym od niskiego do napięcia, przy którym prąd osiąga wartość znamionową.
Wyniki pomiarów
Stan jałowy
U2prze [V] | U2 [V] | Io [A] | Po [W] | S [VA] | cosφ0 |
---|---|---|---|---|---|
284,93 | 168 | 1,883 | 180 | 536,52 | 0,194 |
245,92 | 145 | 1,125 | 125 | 276,66 | 0,261 |
196,74 | 116 | 0,6055 | 80 | 119,12 | 0,388 |
147,55 | 87 | 0,3613 | 47,25 | 53,31 | 0,512 |
96,67 | 57 | 0,2314 | 22,88 | 22,37 | 0,591 |
48,98 | 28,88 | 0,1436 | 7,062 | 7,03 | 0,580 |
19,50 | 11,5 | 0,08643 | 1,312 | 1,69 | 0,449 |
21,30 | 12,56 | 0,09131 | 1,547 | 1,95 | 0,459 |
Stan zwarcia
U [V] | Uz[V] | I [A] | Iz [A] | P [kW] | Pz[W] | S [VA] | Sz [VA] | cosφz |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
45,25 | 9,05 | 2,98 | 11,94 | 356,00 | 284,8 | 233,87 | 187,10 | 0,879 |
40,5 | 8,10 | 2,69 | 10,75 | 286,00 | 228,8 | 188,56 | 150,85 | 0,876 |
34,25 | 6,85 | 2,23 | 8,94 | 203,00 | 162,4 | 132,53 | 106,02 | 0,884 |
30,75 | 6,15 | 1,99 | 7,97 | 162,00 | 129,6 | 106,10 | 84,88 | 0,882 |
27,62 | 5,52 | 1,79 | 7,16 | 131,00 | 104,8 | 85,58 | 68,47 | 0,884 |
20,12 | 4,02 | 1,30 | 5,19 | 69,50 | 55,6 | 45,20 | 36,16 | 0,888 |
15,56 | 3,11 | 1,00 | 3,98 | 41,25 | 33 | 26,85 | 21,48 | 0,887 |
7,594 | 1,52 | 0,48 | 1,94 | 9,81 | 7,8496 | 6,37 | 5,10 | 0,889 |
Wykresy funkcji dla stanu jałowego
Wykresy funkcji dla stanu zwarcia
Obliczenia parametrów schematu zastępczego
Bieg jałowy (zasilany ze strony dolnego napięcia)
Przekładnia napięciowa
$$K_{u} = \frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{493,3}{290,9} = \frac{245,92}{145} = 1,696$$
Ku2 = 2, 876
Napięcie przewodowe wyznaczonej wartości (dla biegu jałowego)
$$U_{0przew} = U_{0faz} \bullet \sqrt{3} = \bullet \sqrt{3}*145 = \ 251,15\lbrack V\rbrack$$
Rezystancja rdzenia dla strony 2
$$R_{\text{fe}}^{D} = 3 \bullet \frac{U_{0faz}^{2}}{P_{0}} = 3 \bullet \frac{145^{2}}{125} = 504,6\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Przeliczenie rezystancji rdzenia strony 2 na stronę 1
Rfe = RfeD • Ku2 = 504, 6 • 2, 876 = 1451, 23[Ω]
Prąd płynący w rdzeniu:
$$P_{0f} = \frac{P_{0}}{3} = \frac{125}{3} = 41,67\ \lbrack W\rbrack$$
$$I_{\text{fe}} = \frac{U_{\text{ofaz}}}{R_{\text{fe}}^{D}} = \frac{145}{504,6} = 0,29\ \lbrack A\rbrack$$
Prąd magnesujący
$$I_{\mu} = \sqrt{I_{0}^{2} - I_{\text{fe}}^{2}} = \sqrt{{1,125}^{2} - {0,29}^{2}} = 1,09\ \lbrack A\rbrack$$
Reaktancja magnesowania dla strony 2
$$X_{\mu}^{D} = \frac{U_{0faz}}{I_{\mu}} = \frac{145}{1,09} = 133,03\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Przeliczenie reaktancji magnesowania ze strony 2 na stronę 1
Xμ = XμD • Ku2 = 133, 03 • 2, 876 = 382, 59[Ω]
Stan zwarcia (zasilany ze strony górnego napięcia)
Impedancji zwarcia
$$Z_{z} = \frac{U_{z}}{I_{z}} = \frac{8,1}{10,752} = 0,75\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Rezystancja zwarcia
$$R_{z} = \frac{P_{z}}{3 \bullet I_{z}^{2}} = \frac{228,8}{3 \bullet \left( {10,752}^{2} \right)} = 0,66\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Reaktancja zwarcia
$$X_{z} = \sqrt{Z_{z}^{2} - R_{z}^{2}} = \ \sqrt{{0,75}^{2} - {0,66}^{2}} = 0,356\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Rezystancja uzwojenia strony 1 transformatora
$$R_{1} = R_{2}^{'} = \frac{R_{z}}{2} = \frac{\ 0,66}{2} = 0,33\ \lbrack\Omega\rbrack\ $$
Reaktancja rozproszenia uzwojenia strony 1 transformatora
$$X_{1} = X_{2}^{'} = \frac{X_{z}}{2} = \frac{\ 0,356\ }{2} = 0,178\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Po przeliczeniu na stronę niskiego napięcia
Rezystancja uzwojenia strony 2 transformatora.
$$R_{2} = \frac{R_{2}^{'}}{K_{u}^{2}} = \frac{0,33}{2,876} = 0,11\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Reaktancja rozproszenia uzwojenia strony 2 transformatora.
$$X_{2} = \frac{X_{2}^{'}}{K_{u}^{2}} = \ \frac{0,178}{2,876} = 0,06\ \lbrack\Omega\rbrack$$
Sprawność transformatora
θ2 =75oC, θ1=22oC
$$R_{z75} = R_{z} \bullet \frac{k + \theta_{2}}{k + \theta_{1}} = 0,66 \bullet \frac{235 + 75}{235 + 22} = 0,796\ \lbrack\Omega\rbrack\ \ $$
$$U_{\%} = \frac{I_{N}}{U_{N}} \bullet \sqrt{X_{z}^{2} - R_{z75}^{2}} = \frac{18,1}{240} \bullet \sqrt{{0,356}^{2} - {0,796}^{2}} = 5,3\%$$
$$\eta = 1 - \frac{{P}_{\text{cu}} + {P}_{\text{Fe}}}{P_{\text{odd}} + {P}_{\text{cu}} + {P}_{\text{Fe}}} = 0.95 = 95\%$$