­Wydział Elektryczny Politechniki Poznańskiej Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej Zakład Mechatroniki i Maszyn Elektrycznych
Ćwiczenie nr 4 Temat: Badanie przebiegu czasowe prądu stanu jałowego transformatora trójfazowego dla różnych grup połączeń.
Rok akademicki: 2009/2010 Wydział Elektryczny Studia stacjonarne Elektrotechnika, sem. 4 Nr grupy: E1
Uwagi:

1.Dane znamionowe.

Typ	ADLI
Moc	5 kVA
UGN	380 V
UDN	70 V
f	50 Hz
IGN	7,6 A
IDN	41,3 A
ΔU%	3,80%

2.Połączenie Yyn.

Ponieważ w układzie występuje przewód zerowy, do transformatora mogą dopływać wszystkie harmoniczne. Prądy fazowe układów harmonicznych w kolejności zgodnej i przeciwnej, sumują się w punkcie zerowym. Przewodem zerowym płyną zatem tylko prądy trzeciej harmonicznej i jej nieparzystych wielokrotności. Występuje magnesowanie swobodne, zatem strumień magnetyczny i siły elektromotoryczna są sinusoidalne. W przewodzie zerowym występują w znikomym procencie wszystkie pozostałe harmoniczne.

Przebieg czasowy napięcia fazowego i przewodowego jest sinusoidą. Oznacza to, że największy wpływ na kształt wyżej pokazanych sygnałów ma pierwsza harmoniczna.

Kształt przebiegu czasowego prądu przewodowego strony pierwotnej zależy od harmoniczne nieparzyste.

Na kształt prądu w przewodzie zerowym decydujący wpływ ma trzecia harmoniczna i w mniejszym stopniu pierwsza harmoniczna. Wpływ pozostałych jest pomijalnie mały.

3.Połączenie Yy.

W rozpatrywanym przypadku występuje magnesowanie wymuszone. Prąd magnesujący uzwojenia kolumny środkowej jest mniejszy niż kolumn skrajnych, przez uzwojenia transformatora płyną pewne prądy wyrównawcze, wymuszające dodatkowo składową strumienia o zgodnej fazie we wszystkich kolumnach. Tak więc przez powietrze i kadź przechodzą nie tylko trzecie harmoniczne strumienia, ale również składowe zerowe strumienia spowodowane niesymetrią rdzenia. Wszystkie składowe strumienia indukują w uzwojeniach transformatora siły elektromotoryczne, które zniekształcają krzywą napięć fazowych.

Na kształt napięcia fazowego i przewodowego wpływ ma pierwsza harmoniczna, ponieważ napięcia mają kształt zbliżony do sinusoidy.

W tej grupie połączeń w porównaniu z połączeniem Yyn, na kształt prądu po stronie pierwotnej ma wpływ głównie pierwsza harmoniczna. Wpływ pozostałych jest mniejszy niż we wcześniejszym połączeniu(Yyn). Wpływ trzecia harmoniczna się zmniejszył ponieważ dla tej konfiguracji mamy brak przewodu zerowego.

4.Połączenie Yd.

Układzie ten nie posiada przewodu zerowego, ze źródła napięcia nie mogą dopłynąć do transformatora trzecie harmoniczne prądu. Tak więc w strumieniu pojawiają się trzecie harmoniczne, które indukują w uzwojeniach opóźnione o π/2 siły elektromotoryczne trzeciej harmonicznej. Pod wpływem tych sił w uzwojeniu wtórnym płyną prądy trzeciej harmonicznej. Reaktancja transformatora (dla trzeciej harmonicznej) jest znacznie większa od rezystancji dlatego prąd trzeciej harmonicznej opóźnia się praktycznie o π/2 względem siły elektromotorycznej. Strumień magnetyczny trzeciej harmonicznej jest więc praktycznie przesunięty o kąt π względem trzeciej harmonicznej strumienia uzwojenia pierwotnego. Następuje kompensacja strumieni trzeciej harmonicznej. W rezultacie strumień w rdzeniu jest praktycznie sinusoidalny. Zachodzi tu przypadek magnesowania swobodnego, gdyż w wypadkowym przepływie magnesującym występują wszystkie wymagane wyższe harmoniczne.

Po raz kolejny napięcie ma kształt sinusoidy co oznacza, że na jej kształt wpływa przede wszystkim pierwsza harmoniczna.

Wpływ na kształt przebiegu prądu magnesującego mają wszystkie harmoniczne nieparzyste. Pierwsza harmoniczna ma z nich największy wpływ.

Przy prądzie w uzwojeniu trójkąta na kształt przebiegu tego prądu największy wpływ ma trzecia harmoniczna, która zamyka się wewnątrz trójkąta. Pozostałe harmoniczne nieparzyste mają mniejszy udział.

5.Połączenie Dy.

Przy tym układzie połączeń zachodzą analogiczna zjawiska jak w przypadku układu Yd. Trzecia harmoniczna prądu oraz jej nieparzyste wielokrotności występują w tym przypadku w zamkniętym obwodzie trójkąta uzwojenia pierwotnego. Tak, więc prądy fazowe uzwojenia pierwotnego zawierają wszystkie potrzebne harmoniczne, więc magnesowanie jest swobodne, mimo, że z sieci nie dopływają do transformatora prądy trzeciej harmonicznej ani jej nieparzyste wielokrotności.

Podobnie jak we wcześniejszych przypadkach napięcia fazowe i przewodowe mają kształt sinusoidy co oznacza, że największy wpływ na ich kształt ma pierwsza harmoniczna.

Dla prądu magnesującego przewodowego największy wpływ na kształt na pierwsza harmoniczna zaś pozostałe harmoniczne nieparzyste wpływają w mniejszym stopniu.

Na prąd magnesujący fazowy największy wpływ na kształt ma trzecia harmoniczna.

6. Uwagi końcowe i wnioski.

Ćwiczenie nasz niestety nie mogło się poprawnie odbyć ponieważ występowały problemy ze skonfigurowaniem połączenia układu z komputerem. Wyniki pomiarów które posiadamy zostały wzięte z losowo wybranych wyników zapisanych na dysku twardym komputera znajdującego się w laboratorium.

Przed ćwiczeniem z teorii wiedzieliśmy, że na magnesowanie rdzenia i właściwości ruchowe transformatora przy obciążeniu istotny wpływ ma układ połączeń. Na laboratorium mieliśmy właśnie za zadanie sprawdzenie różnych układów połączeń uzwojeń transformatora: Yyn, Yy, Yd oraz Dy. Z całą pewnością możemy stwierdzić, że właściwości poszczególnych transformatorów w dużej mierze zależą od trzeciej harmonicznej prądu, która jednak nie zawsze może dopłynąć ze źródła do transformatora. Właśnie ze względu na strumienie 3-cich harmonicznych dobrze jest stosować chociaż po jednej stronie: górnej (GN) albo dolnej (DN) połączenie układu w trójkąt. Przydatne jest stosowanie w układach Yyn, Yy dodatkowego uzwojenia kompensacyjnego w trójkąt, które całkowicie eliminuje lub łagodzi niekorzystne zjawiska. Z drugiej jednak strony za transformatorami z układami połączeń Yy przemawiają małe koszta i niewielkie ich wymiary.