Politechnika Lubelska

Katedra Napędu i Maszyn

Laboratorium maszyn elektrycznych

Temat: Badanie transformatora trójfazowego.

Grupa dziekańska : ED 6.1

Grupa laboratoryjna : Maciej Bara

Robert Różański

Robert Siwiec

Mariusz Wolanin

Data wykonania : 12.05.1997

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.

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 U_Z: 4,01 %

2.2 Rezystancja uzwojenia.

R_fGNśr = 45,83 Ω

R_fDNśr = 0,10 Ω

Rezystancja izolacji.

Rezystancja izolacji dolnego uzwojenia: R_iDN = 1000 MΩ

Rezystancja izolacji górnego uzwojenia: R_iGN = 5000 MΩ

2.4 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.

Poniżej przedstawiony jest schemat układu:

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
400	15,7	14,71	400	15,7	14,71	405	15,8	14,8
350	13,5	14,97	348	13,4	17,99	348	13,3	16,11	14,42	15	3,86
300	11,75	14,74	300	11,75	14,74	300	11,8	14,68
250	9,7	14,88	250	9,6	15,04	250	9,7	14,88

Przykładowe obliczenia:

2.5 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 U_AB, U_BC, U_CA,

• międzyprzewodowe strony dolnej U_ab=UA_b, U_bc, U_ac,

• napięcia między stronami tj. U_Bb, U_Cc, U_Bc, U_Cb

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
400	400	400	27,2	27,5	27,3	422	428	405	422

Wykres wskazowy napięć dla transformatora o grupie połączeń uzwojeń Dy 5:

2.6 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 1,1U_n 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	UAB	UBC	UCA	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	400	403	400	231,52	1,51	1,1	1,5	1,37	10	20	480	0,563	479,44	0,874
2	380	378	380	219,01	1,2	0,8	1,15	1,05	30	13	344	0,331	343,67	0,864
3	350	348	350	201,69	0,9	0,6	0,85	0,78	22	7,5	236	0,184	235,82	0,862
4	300	300	300	173,21	0,56	0,36	0,54	0,49	35	5	160	0,071	159,93	1,096
5	250	251	251	144,72	0,34	0,22	0,34	0,30	15	0	64	0,027	63,97	0,851
6	200	200	200	115,47	0,34	0,15	0,23	0,24	9	2W	38	0,017	37,98	0,792
7	150	150	148	86,22	0,172	0,11	0,175	0,15	5	2W	22	0,007	21,99	0,967
8	100	100	98	57,35	0,13	0,08	0,13	0,11	3	0,5W	12,5	0,004	12,50	1,110

Przykładowe obliczenia:

2.7 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. 1,1I_N 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	280	280	278	279,3	2,25	2,25	2,25	2,3	67	2,5	556	0,511
2	260	260	260	260	2,05	2,05	2,05	2,1	57	2	472	0,511
3	24,	240	240	168	1,9	1,9	1,9	1,9	48	1,75	398	0,720
4	220	220	220	220	1,75	1,75	1,75	1,8	40	1,5	332	0,498
5	200	200	200	200	1,55	1,55	1,55	1,6	33	1	272	0,507
6	170	170	170	170	1,35	1,35	1,35	1,4	23	0,5	188	0,473
7	140	140	138	139,3	1,11	1,00	1,11	1,1	17	0,25	138	0,533
8	100	100	100	100	0,8	0,8	0,8	0,8	9	0,1	72,8	0,525

Przykładowe obliczenia:

2.7Przeliczenie strat obciążeniowych na temperaturę umowną 75 °C.

Straty podstawowe w uzwojeniach przy znamionowym prądzie i temperaturze t obliczamy:

Straty dodatkowe obliczamy ze wzoru:

gdzie ΔP_kt odczytujemy z wykresu P_k=f(I_k)² ( P_k=f(I_k) )

i dla prądu znamionowego wartość tych strat wynosi:

ΔP_kt ~ 435 W

Przeliczeń dokonujemy korzystając ze wzorów:

Straty podstawowe:

Straty dodatkowe:

Znamionowe straty obciążeniowe ΔP_K w temperaturze umownej 75°C:

2.8 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 I_2Nph. 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:

Pomiarów nie przeprowadzono ze względu na uszkodzony przekładnik prądowy.

9.Wnioski:

Uchyb przekładni wg obliczeń wyniósł ok. 3.86% ,co jest wartością nieco odbiegającą od przyjętej w normie ( 0,5 % ).Powodem różnicy może być niedokładność pomiaru, a także duży stopień zawilgocenia oleju.

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.

Jedynym nie zrealizowanym w sprawozdaniu problemem jest napięcie zwarcia przeliczone do temperatury odniesienia ( 75°C ).Powodem była nieznajomość wartości u_x -składowej biernej napięcia zwarcia.

Nie policzono także schematu zastępczego dla składowej zerowej z powodu uszkodzenia przekładnika prądowego.

---