Data odrobienia ćwiczenia: 28.04.2005 r czw g. 16:50	Laboratorium z Elektrotechniki		Wydział MRiT Kierunek : Transport Grupa T2
Temat: Badanie transformatora jednofazowego		Prowadzący: mgr inż. Roman Górny

1.W tym ćwiczeniu badalismy transformator jednofazowy typu 654/64 1500. Dokonaliśmy pomiarów rezystancji i indukcyjności uzwojeń transformatora. Zanotowalismy także wyniki pomiarow przekladni napieciowej oraz transformatora w stanie jałowym. Nie zdążyliśmy dokonać pomiaró transformatora w stanie obciążenia i zwarcia pomiarowego, dlatego też te 2 stany opiszemy teoretycznie.

2.Wyniki pomiarów rezystancji i indukcyjności uzwojeń transformatora.

Lp	R1	R1śr	L1	L1śr	R2	R2śr	L2	L2śr	Uwagi
			H	H			H	H
1 2	0,5 0,5	0,5	0,184 0,207	0,1955	0,20 0,15	0,175	0,00719 0,00780	0,007495

3.Wyniki pomiarów przekładni napięciowej transformatora.

Lp	U1	U2	u	uśr	Uwagi
	V	V	-	-
1 2 3 4	80 160 220 240	16 32 44 47	5,00 5,00 5,00 5,11	5,0275

4.Wyniki pomiarów przekładni napięciowej transformatora.

Lp	U1	I0	P0	U2	cos0	IFe	I	PFe	Uwagi
	V	A	W	V	-	A	A	W
1 2 3 4 5 6	40 80 120 160 200 220	0 0 0,001 0,002 0,003 0,003	0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5	8 16 24 32 40 44	0 0 8,33 4,69 3,33 3,79	0 0,0063 0,0083 0,0094 0,0099 0,0113	0 0 0 0 0 0	0 0,50 0,99 1,50 1,99 2,49	Podczas obliczania składowej biernej prądu stanu jałowego wystapil brak rozwiazania ponieważ pod pierwiastkiem wystepowala liczba o znaku ujemnym!

5.Transformator w stanie obciążenia.

Stan obciążenia transformatora występuje wówczas, gdy uzwojenie pierwotne zasilimy napięciem sinusoidalnym, natomiast uzwojenie wtórne jest obciążone impedancją z.

Po przyłączeniu odbiornika do strony wtórnej transformatora płynie prąd I₂, który zgodnie z regułą Lenz'a wytwarza się strumień f_S2, o takim zwrocie, tak że będzie przeciwdziałać strumieniwi f_g(głównego). Zmniejszanie strumienia f_g przez prąd I₂ powoduje po stronie pierwotnej transformatora reakcję w postaci wzrostu prądu I₁. A więc zwiększenie prądu I₁ po stronie pierwotnej równoważy oddziaływanie prądu I₂, za ten strumień główny f_g nie ulega zmianie. Każda zmiana obciążenia wywołuje zmiany prądu I1 po stronie pierwotnej.

Schemat zastępczy transformatora w stanie obciążenia:

q₁=q₂

I₁ z₁ = I₂ z₂

Transformator idealny o przekładni E₁/E₂=q stanowi dla nas pewien problem przeliczeniowy z uwagi na nieznajomość relacji ze sprzęrzeniami magnetycznymi. Możemy w naszym układzie dokonać pewnych zmian, mianowicie punkty (1,2) i punkty (3,4) miały ten sam potencjał, wówczas wszystkie wielkości strony wtórnej, jak i również elementy strony wtórnej przeliczamy przez przekładnię na stronę pierwotną. Wielkości strony wtórnej jak i elementy przeliczone na stronę pierwotną przez przekładnie oznaczać będziemy z primami (').

Uproszczenia dla stanu obciążenia pozwalają wyeliminować prąd I₀ dlatego, że jest on dużo mniejszy od prądów I₁ i I₂. Wynika z tego, że można pominąć elementy R_FE i X_m, ponieważ są nieskończenie duże. Odpada nam z układu jedna z gałąź.

Następne uproszczenie sprowadza się do połączenia w jedno R₁ i R₂ oraz X₁ i X₂ z warunku I₁ = I₂

R₁ + R₂' = R_Z

X_S1 + X_s2 = X_SZ

z_Z = R_Z + jX_SZ

z_Z = \/^(R_Z² + X_SZ²)

Wielkości napięciowe sprowadzone ze strony wtórnej na pierwotną, aby je wyznaczyć trzeba pomnożyć je razy przekładnię.

E₁=qE₂ - wielkości napięciowe

Wielkości pradowe dzielimy, przez przekładnię

I₂' = I₂ /q - wielkości prądowe

z'_obc = U₂' /I₂' = z'_obcq² wynika to z powyższych wzorów

6.Transformator w stanie zwarcia.

Jest to taki stan, w którym jedno uwojenie jest zasilane napięciem U₁, natomiast drugie jest zwarte.

W praktyce wyróżnia się dwa rodzaje zwarć:

1. Zwarcie pomiarowe (laboratoryjne), które dokonuje sie celowo by wykonać pomiar tj. pomierzenie strat mocy, rezystancji, reaktancji uzwojeń oraz określenie napięcia zwarcia transformatora.
   
   Zwarcie takie realizujemy zasilając uzwojenie pierwotne napięcie obniżonym stanowiacym 4% - 12% napięcia znamionowego przy zwarciu strony wtórnej transformatora.
   
   W takim przypadku przez obydwa uzwojenia płyną prądy nie przekraczające prądów znamionowych i w sposób bezpieczny możemy dokonać pomiarów.

2. Zwarcie awaryjne - występuje jeżeli stronę pierwotną zasilimy napieciem znamionowym przy zwarciu strony wtórnej. Zwarcie awaryjne jest niepożądane i jest wynikiem awarii polegajacej na uszkodzeniu izolacji uzwojeń strony wtórnej lub przy zwarciu nieizolowanych zacisków uzwojeń strony wtórnej. W wynku takiego zwarcia przez uzwojenie pierwotne i wtórne popłynie bardzo duży prąd zwarciowy, wielokrotnie większy od wartości znamionowych.
   
   W krótkim czasie dojdzie do przepalenia izolacji uzwojeń.
   
   Napięcie zwarciwe - jest to takie napięcie, które przyłożone do uzwojenia pierwotnego przy zwarciu strony wtórnej powoduje w tym uzwojeniu przepływ prądu znamionowego.
   
   Cała moc czynna pobierana w stanie zwarcia P₂ jest zużywana na straty w miedzi uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

P_Z = U_R I_ZN cosf = DP_Z

Pomiary w stanie zwarcia transformatora

Dokonując pomiarów prądu, napięcia, mocy w stanie zwarcia będziemy wyznaczać rezystancję zwarcia, impedancje zwarcia oraz reaktancję związana ze strumieniem rozproszenia R_Z, z_z, X_SZ:

R_Z = P_Z /I₁₂²

z_z = U₁₂ /I₁₂,

X_SZ = \/^(zz² - RZ²)

cosf₂ = P_Z /(U₁₂ I₁₂)

Charakterystyki stanu zwarcia:

7.Wykresy:

• I_Fe = f (U₁)

• P_Fe = f(U₁)

• I₀ = f (U₁)

8. Wnioski.

W ćwiczeniu tym zapoznaliśmy się z budową i zasada dzialania transformatora jednofazowego. Niestety z braku czasu udalo nam się przeprowadzić jedynie część pomiarów. Co spowodowalo to iż mogliśmy wykonać tylko niektóre wykresy a dokladniej te dotyczące zależności zachodzących w transformatorze w stanie jałowym. Z wykresów widzimy że wraz ze wzrostem napięcia wzrasta natężenie prądu.