BADANIE TRANSFORMATORA TRÓJFAZOWEGO

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, właściwości oraz wyznaczania i pomiaru niektórych charakterystycznych parametrów transformatorów.

2. Program ćwiczenia

1. Zapoznanie się z budową i danymi znamionowymi transformatora,

2. Pomiar przekładni napięciowej transformatora,

3. Próba stanu jałowego transformatora,

4. Pomiary charakterystyk stanu zwarcia transformatora,

3. Wykonanie ćwiczenia

1. Należy zapoznać się z budową transformatora, oznaczeniami zacisków, tabliczką znamionową.

2. Pomiar przekładni napięciowej transformatora metodą bezpośrednią

Przekładnię napięciową transformatora tą metodą mierzy się w stanie jałowym transformatora, w takim połączeniu uzwojeń w jakim normalnie pracuje transformator. Przyjmujemy, że badany transformator posiada uzwojenia górnego i dolnego napięcia połączone w gwiazdę.

Rys. 4.2. Schemat układu pomiarowego przekładni napięciowej transformatora trójfazowego metodą bezpośrednią

Podczas pomiaru należy pomierzyć wszystkie trzy napięcia międzyprzewodowe uzwojeń górnego i dolnego napięcia dla trzech wartości napięć zasilania transformatora nie przekraczających napięcia znamionowego. Napięcie U1 należy każdorazowo ustawić regulatorem indukcyjnym RI. Wyniki pomiarów należy zanotować w tabeli 2. Na podstawie wyników pomiarów policzyć przekładnię napięciową transformatora ze wzoru:

Jako przekładnię napięciową transformatora przyjmuje się średnią _śr przekładnię policzoną jako średnią arytmetyczną przekładni policzonych na podstawie pomiarów.

Tabela 4.2

Lp.	UAB	UBC	UCA	Uab	Ubc	Uca	va	vb	vc	vśr	Uwagi
		V	V	V	V	V	V
1	85	70	110	16	16	16	5,3125	4,3750	6,8750	5,5208
2	180	115	240	32	32	32	5,6250	3,5938	7,5000	5,5729
3	280	195	400	49	49	49	5,7143	3,9796	8,1633	5,9524

Metoda ta nie jest metodą dokładną, jest ograniczona dokładnością przyrządów pomiarowych.

3. Próba stanu jałowego transformatora

Celem próby stanu jałowego jest wyznaczenie strat w rdzeniu (żelazie) oraz prądu stanu jałowego transformatora. Pomiary wykonuje się zasilając uzwojenie pierwotne napięciem z autotransformatora, podnosząc napięcie od 320  V do 400 (co 20 V), przy założeniu sinusoidalnego napięcia w sieci zasilającej o częstotliwości 50 Hz.

Rys. 4.3. Schemat układu pomiarowego do wyznaczenia charakterystyk stanu jałowego transformatora trójfazowego

Wyniki pomiarów zapisujemy w tabeli 4.3.

Tabela 4.3

Lp.	Uab	Ubc	Uca	Uośr	Ia	Ib	Ic	Iośr	PI	PII	P0	ΔPFe	Cosφ0	I0W	I0µ	Uwagi
		V	V	V	V	A	A	A	A	W	W	W	W		A	A
1	200	200	200	200	1	1	1,4	1,2667	110	10	120	115,6921	0,2735	0,3464	1,2184
2	220	220	220	220	2	1	1,4	1,3333	140	20	160	155,2267	0,3149	0,4199	1,2655
3	400	400	400	400	4	3	4,2	3,9333	1200	750	1950	1908,4601	0,7156	2,8146	2,7476

Gdzie:

U_ośr - wartość średnia napięć zasilających międzyprzewodowych,

I_ośr - wartość średnia prądów fazowych,

P_Fe - straty w rdzeniu transformatora,

cos₀ - współczynnik mocy w stanie jałowym,

Rys. 4.4. Charakterystyki: strat w rdzeniu, prądu jałowego

i współczynnika mocy stanu jałowego w zależności od napięcia

4. Próba stanu zwarcia transformatora

Celem próby stanu zwarcia transformatora jest wyznaczenie napięcia zwarcia oraz strat obciążeniowych (w uzwojeniach transformatora).

Układ połączeń jak na rys. 4.3 z tą różnicą, że uzwojenie pierwotne badanego transformatora jest zasilane poprzez transformator pośredniczący oraz zwieramy przewodami zaciski uzwojeń wtórnych. Pomiary wykonujemy tylko podłączając zasilanie transformatora do zacisków oznaczonych 400 V.

Za pomocą autotransformatora należy powoli podnosić napięcie od wartości minimalnej (amperomierze tablicowe wskazują ok. 0,3 A) do wartości przy której prąd osiągnie wartość 1,1I_n (amperomierze tablicowe wskazują ok. 2,5 A). Dokonuje się odczytów napięcia, prądu i mocy, notując wyniki w tabeli 4.4. Wykonać około 5 pomiarów dla różnych wartości napięć U_zAB, U_zBC, U_zAC. Wskazania amperomierzy tablicowych pomnożyć x 22 i wyniki wpisać do tabeli.

Tabela 4.4

Lp.	UAB	UBC	UCA	IA	IB	IC	Uzśr	Izśr	PI	PII	Pz	cosφ0	Rz	Xz	Uwagi
		V	V	V	A	A	A	V	A	W	W	W		Ω	Ω
1	65	65	65	17	15	3	65	11,5	960	50	1010	0,7801	0,4504	3,2321
2	40	40	40	10	9	1	40	6,7667	320	10	330	0,7039	0,4064	3,3886
3	30	30	30	7	6	1	30	4,6333	160	5	165	0,6853	0,3957	3,7172

Na podstawie uzyskanych wyników należy obliczyć cos_z .

Współczynnik mocy zwarcia
;

Wnioski:

Przy pracy transformatora w stanie jałowym praktycznie cała moc transformatora jest zużywana na pokrycie strat w żelazie. Prąd stanu jałowego dla napięcia znamionowego wynosił 2.9 A, czyli jest on bardzo niewielki. Wartość przekładni uzyskaną z pomiarów można uznać za zadowalającą w porównaniu z przekładnią znamionową.

Tabela 4.1

1.	I1A	U1A	R1A	I1B	U1B	R1B	I1C	U1C	R1C	R1f
		A	V		A	V		A	V		
	2.	I2A	U2A	R2A	I2B	U2B	R2B	I2C	U2C	R2C	R2f
		A	V		A	V		A	V		

Gdzie: R_1f, R_2f, - wartości średnie rezystancji uzwojeń fazowych transformatora.

Tabela 4.2

Lp.	U1AB	U2AB	AB	U1AC	U2AC	AC	U1BC	U2BC	BC	śr
		V	V	-	V	V	-	V	V	-	-
	360			360			360
	380			380			380
	400			400			400

Tabela 4.3

Lp.

UAB

UBC

UAC

Uśr

IA

IB

IC

Iśr

PA

PB

PA+PB

k

P0

Puo

Pż

cos0

V

V

V

V

A

A

A

A

dz

dz

dz

W/dz

W

W

W

-

1.

2.

3.

4.

5.

Tabela 4.4

Lp.

UzAB

UzBC

UzAC

Uz

IzA

IzB

IzC

Iz

PA

PB

PA+PB

k

Pz

cosz

V

V

V

V

A

A

A

A

dz

dz

dz

W/dz

W

-

1.

2.

3.

4.

5.

2

3

---