Zespól szkół technicznych w ........................................		Rok szkolny: Klasa :	........................ ........................
SPRAWOZDANIE
Imię i Nazwisko: ...................................................................		Nr ćw :.......	Grupa: ..........
Specjalność: ..........................................................................		Data wyk.ćw.: ....................
Temat ćwiczenia.: ........................................................................................................................
Przyjął: .................................................................	Data: ......................		Ocena: ..........

Temat ćw: Badanie transformatora jednofazowego.

Cel ćw: Poznanie budowy oraz właściwości transformatora jednofazowego i jego praktycznego zastosowania.

Wiadomości Teoretyczne:

Transformator (z łac. transformare - przekształcać) - maszyna elektryczna służąca do przenoszenia energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego, z zachowaniem pierwotnej częstotliwości.Zwykle zmieniane jest równocześnie napięcie elektryczne (wyjątek stanowi transformator separacyjny, w którym napięcie nie ulega zmianie).

Transformator umożliwia w ten sposób na przykład zmianę napięcia panującego w sieci wysokiego napięcia, które jest odpowiednie do przesyłania energii elektrycznej na duże odległości, na niskie napięcie, do którego dostosowane są poszczególne odbiorniki. W sieci elektroenergetycznej zmiana napięcia zachodzi kilkustopniowo w stacjach transformatorowych.

Z kolei w elektrowniach, gdzie napięcie generatora zawiera się w granicach od 6 kV do dwudziestu kliku kV, stosuje się transformatory blokowe. Podwyższają one napięcia z poziomu napięcia generatora, na poziom sieci przesyłowej (z reguły 220 lub 400 kV).

Budowa: Transformator zbudowany jest z dwóch lub więcej cewek (zwanych uzwojeniami), nawiniętych na wspólny rdzeń magnetyczny wykonany zazwyczaj z materiału ferromagnetycznego.

Oba obwody są zazwyczaj odseparowane galwanicznie - co oznacza, że nie ma połączenia elektrycznego pomiędzy uzwojeniami, a energia przekazywana jest przez pole magnetyczne. Wyjątkiem jest autotransformator, w którym uzwojenie pierwotne i uzwojenie wtórne posiadają część wspólną i są ze sobą połączone galwanicznie.

Zasada działania: Jedno z uzwojeń (zwane pierwotnym) podłączone jest do źródła prądu przemiennego, powoduje to przepływ w nim prądu przemiennego. Przemienny prąd wywołuje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Zmienny strumień pola magnetycznego, przewodzony przez rdzeń transformatora, przepływa przez pozostałe cewki (zwane wtórnymi). Zmiana strumienia pola magnetycznego w cewkach wtórnych wywołuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej - powstaje w nich zmienna siły elektromotoryczna (napięcie). Jeżeli pominie się opór uzwojeń oraz pojemności między zwojami uzwojeń i przyjmie się, że cały strumień magnetyczny wytworzony w uzwojeniu pierwotnym przenika przez rdzeń do uzwojenia wtórnego (nie ma strat pola magnetycznego na promieniowanie), to taki transformator nazywamy idealnym. Dla transformatora idealnego obowiązuje wzór:

gdzie:

• U - napięcie elektryczne

• I - prąd elektryczny (natężenie)

• n - liczba zwojów

• wej - strona pierwotna (stosuje się również oznaczenie 1)

• wyj - strona wtórna (stosuje się również oznaczenie 2)

Zależność pomiędzy natężeniami i napięciami wynika z wyżej opisanych zależności i z zasady zachowania energii. W tym przypadku sprowadza się to do równości mocy wejściowej i wyjściowej:

Poniższy stosunek:

← nazywamy przekładnią transformatora.

Jeżeli liczba zwojów (cewki) uzwojenia wtórnego jest mniejsza od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego, to indukowane napięcie jest niższe od napięcia pierwotnego, taki transformator nazywa się obniżającym. Jeżeli liczba zwojów po stronie uzwojenia wtórnego jest większa od liczby zwojów po stronie uzwojenia pierwotnego, to napięcie wtórne jest wyższe od pierwotnego, a taki transformator nazywa się transformatorem podwyższającym.

Przebieg ćw nr: 1 - Badanie stanu jałowego:

Do zacisków autotransformatora którym będziemy nastawiać żądane wartości dołączamy amperomierz elektromagnetyczny A1, służący do pomiaru prądu I₁₀ w tym uzwojeniu oraz obwód prądowy watomierza elektrodynamicznego W1. Napięcie U₁₀ na zaciskach 1-2 transformatora w stanie jałowym wskazuje woltomierz elektromagnetyczny V1. Wskazania watomierza W1 odczytujemy jako moc czynną P₀. Moc pobierana przez transformator jest tracona w jego uzwojeniach - moc ΔP_cu , oraz w rdzeniu ΔP_Fe, (prąd magnesowania i prądy wirowe) ze względu na bardzo mały prąd płynący przez uzwojenia strony pierwotnej można pominąć ΔP_cu i przyjąć dla stanu jałowego wskazania watomierza za moc ΔP_Fe.

Przebieg ćw nr: 2 - Badanie stanu zwarcia:

Zaciski uzwojenia wtórnego badanego transformatora Tr są zwarte. Amperomierz A1 służy do pomiaru prądu I_z w uzwojeniu pierwotnym. Prąd ten nastawia się autotransformatorem Atr. Napięcie zasilające U_1z odczytuje się ze wskazań woltomierza elektromagnetycznego V1 a straty mocy P_z ze wskazań watomierza elektrodynamicznego W1. Zgodnie z definicją napięcie zwarcia wyznacza się jako wartość napięcia zasilającego ( U₂ = U_1z ), odpowiadającą znamionowemu prądowi pierwotnemu (I_1z = I_1N ).

Przebieg ćw nr: 3 - Badanie transformatora w stanie obciążenia:

W układzie pomiarowym jak na rys.3 watomierze elektrodynamiczne W1 iW2 są przeznaczone do pomiarów mocy P₁ i P₂ po stronie pierwotnej i wtórnej badanego transformatora Tr. Woltomierz elektromagnetyczny V2 mierzy spadek napięcia U₂ na obciążeniu a amperomierz elektromagnetyczny A2 prąd I₂ płynący przez to obciążenie. Rezystorem R_obc należy nastawić wartość prądu I₂ w zakresie od 0,2 do 1,2 prądu I_2N przy czym I_2N oznacza prąd znamionowy strony wtórnej w naszym przypadku to 0,5 A.

Uwagi i wnioski

Wnioski - badanie transformatora jednofazowego dokonuje się mątując 3 schematy (stan: jałowy, zwarcia i obciążenia) stan jałowy pozwala na pomiar strat w rdzeniu, prad jałowy, napięcie stanu jałowego z tych wielkości możemy wyznaczyć inne wielkości charakteryzujące transformator np. współczynnik mocy. W stanie zwarcia watomież nam wskazuje straty mocy w miedzi oraz prąd i napięcie zwarcia - te pomiary pozwalają nam określić : współczynnik mocy w stanie zwarcia, impedancję, rezystancję i reaktancje zwarciową. Trzeci układ do badania stanu obciążenia pozwala nam wyznaczyć charakterystykę sprawności.

Uwagi - Charakterystyka współczynnika mocy w stani jałowym znacznie odbiega od idealnej jest to spowodowane złym przeskalowaniem osi OY.

Rysunek 1: Schemat pomiarowy transformatora jednofazowego w stanie jałowym

Rysunek 2: Schemat pomiarowy transformatora jednofazowego w stanie zwarcia

Rysunek 3: Schemat pomiarowy transformatora w stanie obciążenia

---