Sprawozdanie 1

Data pomiarów: 1999.03.08

Grupa 12B

Ptak Jarosław

Rodak Jacek

Szcześniak Wojciech

Zielono Maciej

Zięba Marcin

Badanie Transformatora Trójfazowego

Dane z tabliczki znamionowej transformatora:

Typ T3W6 10/0,5

Moc 10kWA

Uzwojenie pierwotne - napięcie: 380V prąd: 15,2A

Uzwojenie wtórne - napięcie: 231V - 133V prąd 25A

Napięcie zwarcia pomiarowego: 3,27% Un

Moc w stanie jałowym 71W

Temperatura otoczenia podczas pracy: do 40°C

Czynnik chłodzący: powietrze

Ciężar 175kg

Prąd 3fazy 50Hz sinusoidalny

Badanie przekładni transformatora

Lp	Strona górnego napięcia				Strona dolnego napięcia					śr
	UR-S	US-T	UT-R	Uśr	UU-V	UV-W	UW-U	Uśr	-	-
	385	385	381	383,6	234	233	232	232,4		1,64
	222	222	220,5	221,5	135	135	133	134,9		1,64
	132	133	130	131,6	80	81	79	80		1,64

Obliczona przekładnia jest w trzech przypadkach taka sama. Wnioskuję z tego że przekładnia nie zależy od napięcia i pozostaje taka sama w całej gamie napięć jakie mogą być przyłożone do transformatora to jest od wartości bardzo małych do wartości znamionowych. Znając przekładnie transformatora i napięcie po jednej ze stron możemy określić jakie będzie napięcie po stronie drugiej. Przekładnia jest rzeczą charakterystyczną dla danego transformatora i znacznie nie zmienia się w żadnych warunkach. Transformatory posiadające przekładnie równą jedności to transformatory separacyjna. Są one stosowane np. tam gdzie jako środek ochrony przed porażeniem zastosowano separacje stanowiska.

Pomiar napięcia i prądu transformatora w stanie jałowym

Badanie w stanie jałowym transformatora pozwalają nam na zebranie o nim bardzo cennych informacji: napięcie pierwotne, wtórne, straty w rdzeniu, kąt przesunięcia w stanie jałowym. Transformator dużej mocy będący w stanie pracy jałowej należy niezwłocznie wyłączyć ponieważ pobiera on moc bierną co wiąże się z znacznym pogorszeniem (pomniejszeniem) wartości kąta przesunięcia pomiędzy prądem, a napięciem w sieci zasilającej.

Poniżej przedstawiłem przykładowy układ do pomiaru napięcia po stronie pierwotnej i po stronie wtórnej, oraz do pomiaru prądu po stronie pierwotnej transformatora. Dla uproszczenia układ narysowałem dla transformatora jednofazowego. W przypadku transformatora trójfazowego należy dodać jeszcze takie same przyrządy do dwóch pozostałych faz. Zmniejszając napięcie dokonaliśmy trzech pomiarów napięcia po stronie wtórnej i pierwotnej. Wyniki umieszczone są w powyższej tabelce. Nie uwzględniono błędów powstałych na skutek rezystancji przyrządów. Jest to nie konieczne ze względu na wagę pomiarów jak i na ich charakter. Ponadto podłączenie elektronicznego woltomierza nie wprowadza do pomiarów żadnego błędu. Gdyby jednak pomiary miały inny charakter należałoby uwzględnić rezystancje przyrządów. W tym przypadku jest to sprawa czysto teoretyczna.

Rys1. Układ do pomiaru napięcia i prądu transformatora w stanie jałowym. Oznaczenia: Atr. - autotransformator ; UAtr. - napięcie zasilania autotransformatora ; W - wyłącznik układu ; U1 - napięcie górne transformatora ; U2 - napięcie dolne transformatora ;

Uśr [V]	I1 [mA]	I2 [mA]	I3 [mA]
400	80	68	88
350	42	34	44
320	26	22	28
300	18	14	20
250	10	6	10

W powyższej tabeli umieszczono pomierzone wartości prądu jałowego w uzwojeniach pierwotnych transformatora przy zmniejszaniu napięcia. Gdyby wszystkie trzy uzwojenia pierwotne transformatora trójfazowego były nawinięte jednakowo, jego rdzeń magnesowały się jednakowo w każdym miejscu i napięcie na każdej z faz było takie samo, oraz przesunięcie wynosiłoby dokładnie 120° wartości zmierzone odpowiednio na I1, I2, I3 byłyby idealnie równe. W naszych pomiarach wystąpiły dosyć znaczne różnice pomiędzy prądami biegu jałowego w poszczególnych uzwojeniach pierwotnych. Wnioskuję, że wynikają one z różnicy napięć U1, U2, U3. Różnice pomiędzy tymi napięciami można zauważyć w pierwszej tabeli.

Charakterystyki biegu jałowego.

Rys.2. Przebiegi czasowe; u1 - napięcie zasilania; u2 - napięcie po stronie wtórnej; i1 - prąd po stronie pierwotnej; e - siła elektromotoryczna wyindukowana w uzwojeniu pierwotnym; f = const.

Powyżej przedstawione są charakterystyki stanu jałowego transformatora jednofazowego. W transformatorze trójfazowym charakterystyka biegu jałowego jest podobna z tym że należałoby narysować więcej o dwa przebiegi napięcia przesunięte względem siebie o 120°. Nie umieściłem ich na wykresie by nie zaciemniać rysunku.

Dokonując pomiaru prądu biegu jałowego transformatora można w prosty sposób wyznaczyć wartość jego napięcia znamionowego, czyli takiego przy którym następuje nasycenie rdzenia. Należy podłączyć układ tak jak na rysunku 1. Następnie zwiększając napięcie od 0 obserwujemy wskazania miliamperomierza. Wartość wskazywaną przez miliamperomierz zapisujemy np. co 10V, im częściej tym lepiej. Jednocześnie rysujemy wykres prądu w funkcji napięcia. Początkowo przyrostowi napięcia towarzyszy stosunkowo mały i w miarę proporcjonalny przyrost prądu. W pewnym momencie przy dalszym zwiększaniu napięcia prąd zaczyna rosnąć szybciej niż dotychczas. Krzywa wykresu zagina się do góry tworząc popularnie zwane „kolano”. Wtedy z wykresu można odczytać napięcie znamionowe transformatora. Znajduje się ono zaraz przed zagięciem wykresu, tam gdzie przyrost prądu był jeszcze w miarę proporcjonalny.

Rys.3. a) Charakterystyka f (I0) = U1 ; Początkowo prostoliniowa, powyżej punktu X traci liniowość na skutek nasycenia obwodu magnetycznego ; b) Charakterystyka f (B) = I0 ; X - punkt charakterystyczny obu wykresów

Z tabliczki znamionowej transformatora odczytałem moc w stanie jałowym równą 71W. Ponieważ w stanie jałowym prąd przez uzwojenia dolne nie płynie w ogóle, a przez uzwojenie pierwotne płynie bardzo mały prąd, można pominąć straty w miedzi transformatora i przyjąć, że cała moc w tym stanie jest tracona w rdzeniu transformatora. Ponieważ rdzeń jest wykonany ze stopu w którym głównym składnikiem jest żelazo (dawniej dodawano również krzemu) straty w rdzeniu zwykło się oznaczać symbolem PFe

Użyte przyrządy

Uwaga! Przy określaniu wyników nie uwzględniono rezystancji używanych przyrządów.

Pomiarów napięcia dokonaliśmy elektronicznym uniwersalnym, wielozakresowym woltomierzem o napięciu probierczym 2kV i klasie dokładności 1,5. Klasa dokładności tego przyrządy zalicza go do przyrządów dających pomiary z dokładnością laboratoryjną.

Pomiarów prądu po stronie pierwotnej dokonaliśmy wielozakresowym miliamperomierzem prądu zmiennego o klasie dokładności 1,5, napięciu probierczym 2kV, pozycji pracy poziomej. Jest to przyrząd dający wynik z dokładnością laboratoryjną.

---