POLITECHNIKA POZNAŃSKA

INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ

ZAKŁAD MASZYN ELEKTRYCZNYCH

LABORATORIUM

MASZYN

ELEKTRYCZNYCH

TEMAT: Badanie transformatora trójfazowego

MAREK LUKSTAEDT

GRZEGORZ BOJANOWSKI

KRYSTIAN KOWALSKI

KLAUDIUSZ ŁUKASIEWICZ

RAFAŁ WELENC

GRZEGORZ TRAFNY

SSiAE

Celem ćwiczenia jest zbadanie zasadniczych właściwości transformatora trójfazowego, przeprowadzenie zasadniczych prób i pomiarów wykonywanych podczas odbioru technicznego oraz wyznaczenie parametrów do schematów zastępczych, dla prądów składowych symetrycznych transformatora.

Podstawowymi próbami mającymi na celu sprawadzenie zgodności rzeczywistych parzmetrów transformatora z danymi podanymi na tabliczce znamionowej oraz sprawdzenie prawidłowości jego wykonania, są:

• oględziny i sprawdzenie rezystancji izolacji,

• pomiar rezystancji uzwojeń prądem stałym,

• pomiar przekładni,

• próba stanu jałowego,

• próba stanu zwarcia,

• sprawdzenie grypy połączeń.

1.Parametry znamionowe transformatora

U_N = 6 kV

S_N = 50 kVA

f_N = 50 Hz

I_N = 4.81 A

U_z% = 3.75 %

2. Pomiar rezystancji uzwojeń izolacji

Rezystancję izolacji uzwojeń mierzy się za pomocą induktora (megaomomierza), o napięciu co najmniej 2.5 kV. Przy pomiarze obserwuje się zjawisko zmiany rezystancji izolacji w czasie.

R₁₆ = 90 MΩ

R₆₀ = 105 MΩ

Współczynnik absorbcji:

= 1.16

3. Pomiar rezystancji uzwojeń transformatora prądem stałym

Pomiar wykonujemy jedną z następujących metod zapewniających dużą dokładność pomiaru:

- metodą mostkową - dla rezystancji małych od 0.0001 Ω do około 2 Ω mostkiem Thompsona, od około 1 Ω wzwyż mostkiem Wheatstone'a,

- metodą techniczną.

3.1. Pomiar dla uzwojeń DN:

R_A = 0.04 Ω

R_B = 0.0395 Ω

R_C = 0.08 Ω

R_śr== 0.053 Ω

3.2. Pomiar dla uzwojeń GN:

R_AB = 15.8 Ω

R_BC = 16.3 Ω

R_CA = 15.8 Ω

R_A == 7.65 Ω

R_B == 8.15 Ω

R_C == 8.15 Ω

R_śr== 3.99 Ω

3.2.Przeliczenie rezystancji uzwojeń do temperatury odniesienia +75°C,

R₇₅ = R_śr

t - temperatura uzwojenia podczes pomiaru: t=24°C

Sprowadzenie rezystancji uzwojeń DN do temperatury odniesienia +75°C:

R₇₅ = 0.053 = 0.063 Ω

Sprowadzenie rezystancji uzwojeń GN do temperatury odniesienia +75°C:

R₇₅ = 3.99 = 4.78 Ω

4.Wyznaczenie przekładni

U_DN = 37 V

U_GN = 555 V

υ = ==15

5.Próba stanu jałowego

Celem próby stanu jałowego jest wyznaczenie strat w żelazie oraz prądu stanu jałowego transformatora. Przy próbie biegu jałowego zasilaliśmy stronę dolnego napięcia.

Lp	Uab	Ubc	Uca	Ia	Ib	Ic	I10	P	P	P10	cos()10	Q10	 Pu10	 PFe	Iμ1	IFe1
-	V	V	V	A	A	A	A	W	W	W	-	VAR	W	W	A	A
1	240	240	240	1	0,8	0,75	0,85	-30	170	140	0,40	324	0,11	140	0,78	0,34
2	275	275	275	1.5	1,1	1,1	1,23	-90	290	200	0,34	552	0,24	200	1,16	0,42
3	300	300	300	2	1,5	1,5	1,67	-160	400	240	0,28	832	0,44	240	1,60	0,46
4	325	325	325	2.5	1,9	1,9	2,10	-240	500	260	0,22	1153	0,70	259	2,05	0,46
5	340	340	340	3	2,2	2,2	2,47	-340	600	260	0,18	1429	0,97	259	2,43	0,44
6	354	354	354	3.5	2,6	2,6	2,90	-440	720	280	0,16	1756	1,34	279	2,86	0,46
7	366	366	366	4	3,1	3,1	3,40	-540	860	320	0,15	2131	1,84	318	3,36	0,50
8	375	375	375	4.5	3,4	3,5	3,80	-640	1000	360	0,15	2442	2,30	358	3,76	0,55
9	385	385	385	5	3,7	3,9	4,20	-740	1100	360	0,13	2777	2,80	357	4,17	0,54
10	394	394	394	5.5	4,2	4,4	4,70	-860	1240	380	0,12	3185	3,51	376	4,67	0,56

6.Próba zwarcia.

Celem próby zwarcia jest wyznaczenie napięcia zwarcia oraz obciążeniowych strat mocy na zaczepie podstawowym.

Lp	Uab	Ubc	Uca	U1	Ia	Ib	Ic	I1z	P	P	P1z	cos()1z
-	V	V	V	A	A	A	A	A	W	W	W	-
1	80	80	80	80	1,8	1,8	1,8	1,78	40	140	180	0,73
2	96	96	96	96	2,1	2,2	2,2	2,17	60	200	260	0,72
3	112	112	112	112	2,6	2,6	2,6	2,58	80	280	360	0,72
4	132	132	132	132	3,0	3,0	3,0	3,00	110	380	490	0,71
5	148	148	148	148	3,4	3,4	3,4	3,40	140	480	620	0,71
6	166	166	166	166	3,8	3,8	3,8	3,78	170	610	780	0,72
7	180	180	180	180	4,1	4,2	4,2	4,15	200	710	910	0,70
8	196	196	196	196	4,5	4,6	4,6	4,57	240	860	1100	0,71
9	202	202	202	202	4,6	4,7	4,7	4,67	250	900	1150	0,70
10	206	206	206	206	4,7	4,8	4,8	4,77	260	950	1210	0,71
11	208	208	208	208	4,8	4,8	4,9	4,82	260	980	1240	0,71
12	210	210	210	210	5,0	4,9	5,0	4,97	270	1000	1270	0,70

I_N = 4.81 A

U_Z = 208 V

U_Z% = 100% = 3.47 %

P_Z1 = 1240 W

UZ	I1N	P1Z	cosϕ1Z	ϕ1Z	sinϕ1Z
V	A	W	-	°	-
208	4.81	1240	0.71	44°39'	0.69

Dla gwiazdy I_1fN = I_1fz = I_z

I_2fN = I_1fN*υ = 4.81*15=72.15 A

ΔP_zpod = 3(I²_1fNR_SrGN+ I²_2fNR_SrDN)

ΔP_zpod = 3(4.81²*3,99+72,15²*0,053) = 1104.63 W

ΔP_zdod = P_Z - ΔP_Zpod

ΔP_zdod = 1240 - 1104,63 = 135.37 W

Moce odniesione do temperatury +75°C

ΔP_zpod75 =ΔP_Zpod

ΔP_zpod75 = 1104,63=1322.14 W

ΔP_zdod75 =ΔP_Zdod

ΔP_zdod75 = 135,37=113.1 W

ΔP_obc75 =ΔP_Zpod75 + ΔP_Zdod75

ΔP_obc75 = 1435.24 W

U_Z75 =U_Z

U_Z75 = 208= 224.04 V

U_z% = 100 = 100 = 3.73 %

ΔP_obc% = 100 = 100 = 2.87 %

k_d = = 1.09

Wyznaczamy impedancję zwarcia (posługujemy się parametrami dla temperatury +75°C). Dla transformatora o grupie połączeń Yy_N.

Z_Z =

Z_Z = = 26.89 Ω

R_Z =

R_Z == 20.68 Ω

X_Z =

X_Z = = 17.9 Ω

Znamionowy prąd fazowy I_fN wywołuje znamionowe straty napięcia:

U_Rf =Rz*I_fN

U_Rf = 20,68*4,81 = 99.47 V

U_Xf =X_Z*I_fN

U_Xf = 17,19*4,81 = 82.68 V

U_Zf =Z_Z*I_fN

U_Zf =26,89*4,81 = 129.34 V

U_R% =100

U_R% =100 = 1.66 %

U_X% =100

U_X% = 100 = 1.38 %

U_Z% =100

U_Z% = 100 = 2.15 %

ΔUZ%	ΔPobc75	ΔPobc%=UR%	UX%	cosϕZ	ZZ	RZ	XZ	kd
%	W	%	%	-	Ω	Ω	Ω	Ω
2.15	1435.24	1.66	1.38	0.77	26.89	20.68	17.19	1.09

Dla połączenia Yy_N υ_f = υ_Z

X_r1 ≈ X'_r2 = = = 8.6 Ω

R₁ = R_Z1= =5,18 Ω

R₂' = R₂υ² ⇒R₂ = = = 0,07 Ω

Z₁₁ ≈ Z'₂₁ = = = 13.45 Ω

R_Fe1 = = = 94,7 kΩ

X_μ1 = =11 kΩ

Z₀₁ = = 9855 Ω

Obliczone parametry schematu zastępczego

Schemat zastępczy transformatora

Xμ1	RFe1	R1	R'2		Xr1 = X'r2 =
kΩ	kΩ	Ω	Ω	Ω	Ω
11	94.7	5.18	15.5	10.34	8.6

Z01	Z11	Z'21
Ω	Ω	Ω	Ω
9855	10.04	20.52	13.45

ΔU_ZN1 = I_Nf*Z₁₁ = 4081*13,45 = 64,7 V

E_1f = U_1f - U_Z11 = 3464,1 - 67,7 = 3399,4 V

I₀₁ = ==0,34 A

I'_2f = I_1f - I₀₁ = 4,81 - 0,34 = 4,47 A

ΔU'_Z21 = I'_2f*Z'₂₁ = 4,47*13,45 = 60,12 V

E_1f = ΔU'_Z21 + U'_2f

U'_2f = E_1f - ΔU'_Z21 = 3399,4 - 60,12 = 3339,3 V

U_2f = 222,6 V

U₂ = 385 V

I_Fe = =0,04 A

I= 0,31 A

R'₂*I'_2f = 4,47*15,5 = 69,29 V

X'_r2*I'_2f = 8,6*4,47 = 38,44 V

R₁*I_1f = 4,81*5,18 = 24,92 V

X_r2*I_1f = 8,6*4,81 = 41,37 V

U'_2f = 3339,3 V

U_1f = 3464,1 V

7.Wnioski:

Pomiary wykazały, że izolacja uzwojeń badanego transformatora spaełnia warunki normy dla transformatorów używanych i ramontowanych bez rozplatania jarzma. Współczynnik absorpcji jest większy od 1.15. Współczynnik absorbcji wskazuje na brak zawilgocenia izolacji.

Przekładnia zgadza się z podaną na tabliczce znamionowej.

Charakterystyki dla próby stanu jałowego potwierdzają założenia teoretyczne. W czasie pracy na biegu jałowym dominującymi stratami w transformatorze są stray w żelazie ΔP_Fe, stray w miedzi są ok. 100 razy mniejsze niż straty w żelazie. Powstałe różnice są spowodowane niedokładnością pomiarów.

Próba stanu zwarcia także potwierdziła założenia teoretyczne. Napięcie zwarcia na tabliczce znamionowej zgadza (w granicy błędu) się z napięciem zwarcia odczytanym z tabliczki znamionowej.

---