ZSE w Rzeszowie	Pracownia elektryczna	1999/2000
Sprawozdanie z ćw. nr 14	Badanie transformatora jednofazowego.	II e
15.03.2000r.	Piotr Madej

I. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy oraz właściwości transformatorów jednofazowych jak również badanie stanu jałowego, obciążenia i zwarcia transformatora.

II. Wskazówki BHP:

Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.

Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.

Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.

Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.

Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.

Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.

Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.

Spis przyrządów:

Autotransformator 184/E

Układ do badania transformatora jednofazowego

Opornica suwakowa 325a/E

Opornica suwakowa 325f/E

Watomierz 329c/E

Watomierz 334g/E

Woltomierz TME 1/22

Woltomierz TME 2/64

Amperomierz 328i/E

Amperomierz 328d/E

Przebieg ćwiczenia:

Pomiar przekładni transformatora.

Praktycznie przekładnie transformatora wyznacza się wstanie jałowym (bez obciążenia)

ν = U₁/U₂

ν = Z₁/Z₂

U1	U2	ν
V	V	-
220	25	8,8
200	23	8,7
180	20,5	8,78
160	18	8,88
140	16	8,75
120	13,5	8,88
100	11,5	8,69
80	9	8,88
60	7	8,57
40	4,5	8,88

2. Badanie stanu jałowego transformatora.

Wielkości charakteryzujące transformator w stanie jałowym:

• cos ϕ = ΔP_FE/U₁ ⋅ J₁

• Q = U ⋅ J ⋅ sin ϕ

• Jμ = J₁ ⋅ sin ϕ

• J_FE = J₁ ⋅ cos ϕ

Moc pobierana przez transformator jest mocą traconą w rdzeniu (straty histerezowe i wirowe). Prąd jałowy jest bardzo mały rzędu kilku procent prądu znamionowego (do 10%).

U1	J1	ΔPFE	cos ϕ	Q	Jμ	JFE
V	A	W	-	var	A	A
220	0,17	16	0,42	33,7	0,15	0,07
200	0,14	13	0,46	24,9	0,12	0,065
180	0,11	11	0,55	16,4	0,09	0,06
160	0,095	8,5	0,56	12,6	0,08	0,05
140	0,080	7,5	0,67	8,3	0,06	0,05
120	0,065	5	0,64	6,0	0,05	0,04
100	0,055	3,5	0,63	4,3	0,04	0,035
80	0,048	2	0,52	3,3	0,04	0,025
60	0,035	1	0,47	1,8	0,03	0,016
40	0,030	0,5	0,41	1,1	0,02	0,012

Przykładowe obliczenia:

cos ϕ = 16/220 ⋅ 0,17 = 0,42

Q = 220 ⋅ 0,17 ⋅ √1 - 0,42² = 33,66

Jμ = 0,17 ⋅ √1 - 0,42² = 0,153

J_FE = 0,17 ⋅ 0,42 = 0,07

Badanie stanu zwarcia pomiarowego transformatora.

Napięcie zwarcia jest to taka wartość napięcia zasilającego przy zwartej stronie wtórnej przy której płynie prąd znamionowy.

U	J1Z	J2Z	cos ϕ	ΔPZ
V	A	A	-	W
42	1,50	12	0,67	42,5
36	1,25	10	0,69	31,2
28	1,00	8	0,71	20
24	0,75	6	0,69	12,5
14	0,50	4	0,71	5
5	0,25	1,2	0,96	1,2
0,4	0	0	0	0,2

Badanie stanu obciążenia transformatora.

Sprawność transformatora wyraża się wzorem: η = P₂/P₁ ⋅ 100

U1	U2	J1	J2	P1	P2	η
V	V	A	A	W	W	-
220	24	0,27	1,2	10	30	300
220	24	0,29	1,5	12	35	291
220	24	0,34	2	15	50	333
220	24	0,40	2,5	18	60	333
220	23	0,45	3	21,5	75	348
220	23	0,50	3,5	24	80	333
220	23	0,56	4	27	85	314

Wnioski:

Transformator jest to przyrząd wyzyskujący zjawisko indukcji magnetycznej do przenoszenia energii lub sygnałów z jednego obwodu elektrycznego do drugiego. Zespół 2 (lub więcej) zwojnic sprzężonych indukcyjnie.

1. W pierwszym punkcie zajmowaliśmy się wyznaczaniem przekładni transformatora. Najczęściej wyznacza się ją w stanie jałowym (bez obciążenia). Liczymy ją ze wzoru:

ν = U₁/U_{2 ;} ν = Z₁/Z₂.

2. W punkcie drugim badaliśmy zachowanie się transformatora w stanie jałowym. Moc którą pobiera transformator tracona jest w uzwojeniach (straty są tak małe, że aż pomijane) oraz prawie w całości jest zamieniana na ciepło w rdzeniu. Prąd jałowy jest bardzo mały rzędu kilku procent prądu znamionowego (do 10%).

3. Trzeci obwód służy do badania transformatora w stanie zwarcia. W stanie tym zaciski uzwojenia wtórnego są zwarte przez amperomierz. Wtedy moc pobierana przez transformator jest w przybliżeniu równa mocy traconej w miedzi. Indukcja jest tak mała, że straty w rdzeniu można pominąć ze względu na ich małą wartość. Gdy zasilamy tranzystor w stanie zwarcia napięciem znamionowym płyną bardzo duże prądy (do 25%).

4. W punkcie czwartym : stan obciążenia badaliśmy wpływ rezystancji odbiornika na prądy, moce i napięcia na uzwojeniu wtórnym i pierwotnym. Wyznaczaliśmy także sprawność transformatora ze wzoru: η = P₂/P₁ ⋅ 100.

VI. Wykresy:

---