Piotr Pelc Wrocław, dnia 1.V 2002r.

Michele Kurzawa

Marta Kozakiewicz

Laboratorium

z

Elektrotechniki

TRANSFORMATOR

prowadzący: dr Z. Okraszewski

wykonali: Michele Kurzawa

Marta Kozakiewicz

Piotr Pelc

1. Celem budowy jest poznanie budowy i zasady działania transformatora oraz pomiarowe wyznaczenie jego podstawowych parametrów i charakterystyk. Pomiar ćwiczenia obejmuje:

1. pomiar transformatora w stanie jałowym;

2. pomiar transformatora w stanie obciążenia;

2. Układ pomiarowy do badania transformatora jednofazowego:

3. Zakres ćwiczenia

Transformator jest niewirującym urządzeniem elektrycznym służącym do przetwarzania energii elektrycznej prądu przemiennego z jednej wartości napięcia na inną. Transformato składa się z trzech podstawowych elementów: rdzenia ferromagnetycznego, dwóch uzwojeń: pierwotnego i wtórnego. W transformatorze nie ma połączenia galwanicznego (elektrycznego) między uzwojeniami. Wielkością sprzęgającą jest zmienny w czasie strumień magnetyczny który płynąc w rdzeniu ferromagnetycznym przenosi energię elektryczną z jednego uzwojenia do drugiego. Gdy uzwojenie pierwotne jest podłączone do źródła napięcia przemiennego o przebiegu sinusoidalnym, wówczas strumień wytworzony w rdzeniu transformatora ma przebieg także sinusoidalny:
.

W transformatorze podobnie jak w innych urządzeniach elektrycznych występują straty mocy czynnej.

Zachowanie się transformatora charakteryzują trzy stany pracy:

• bieg jałowy;

• stan obciążenia;

• stan zwarcia;

W stanie biegu jałowego wyłącznik ω₁ jest zamknięty, ω₂ natomiast otwarty. Oznacza to, że prąd w uzwojeniu wtórnym nie płynie . Gdy włącznik ω_1, ω₂ są zamknięte, do uzwojenia wtórnego zaś przyłączono odbiornik, wówczas transformator znajduje się w stanie obciążenia. Gdy wyłącznik ω₁ i ω₂ są zamknięte, wartość zaś rezystancji obciążenia wynosi zero, wówczas transformator znajduje się w stanie zwarcia.

Spis przyrządów:

1. Watomierz T103 3803126/83

2. Woltomierz LE - 1 310836

3. Woltomierz LE - 3 1603074.83

4. Amperomierz LE - 3p 2108098

5. Amperomierz LE - 3p 1306020.75

6. Watomierz LW - 1 T103380314183

Pomiar parametrów transformatora w stanie jałowym:

Dokonano pomiarów pędu biegu jałowego I₀ napięcia U₂ i strat mocy w transformatorze dla różnych wartości napięcia U₁. Pozostałe wartości zostały obliczone na podstawie poniżej przedstawionych wzorów.

Lp.	U1 V	I0 A	U2 V	P0 W	ΔPFe W	IFe A	IFe A	cosφ0	K	RFe Ω	Xμ Ω
1.	20	0	10	0	0	0	0	0	2	0	0
2.	40	0	21	0	0	0	0	0	1,9	0	0
3.	60	0	31	0	0	0	0	0	1,9	0	0
4.	80	0,003	41	2	1,99	0,022	0,02	0,66	1,9	4000	3636
5.	100	0,006	51	3,5	3,48	0,05	0,03	0,5	1,9	3333	2000
6.	120	0,008	61	5	4,99	0,06	0,04	0,5	1,9	3000	2000
7.	140	0,1	71	6,75	6,49	0,09	0,04	0,4	1,9	3500	1555
8.	160	0,15	81	7,5	7,49	0,14	0,04	0,26	1,9	4000	1142
9.	180	0,3	92	10	9,97	0,29	0,05	0,16	1,9	3600	620
10.	200	0,58	104	15	14,89	0,33	0,07	0,12	1,9	2857	606
11.	220	0,9	112	22	21,75	0,89	0,09	0,1	1,9	2444	247
12.	240	,4	120	33	32,41	1,94	0,13	0,09	1,9	1846	123

R₁ = 0,3

ΔP_Fe = P₀ - I₀² * R₁

ΔP_Fe = 0 - 0² * 0,3 = 0

I_Fe = ΔP_Fe /U₁ = 0/20 = 0

Pomiar parametrów transformatora w stanie obciążenia:

Lp.	U1 V	I1 A	P1 W	U2 V	I2 W	P2 W	cosφ1	cosφ2	η
1.	220	0,9	37,5	112	0,17	14	0,19	0,73	0,37
2.	220	0,9	50	112	0,33	28	0,25	0,76	0,56
3.	220	0,85	50	112	0,41	28	0,27	0,61	0,56
4.	220	0,81	64	112	0,58	43	0,32	0,66	0,67
5.	220	0,87	82	112	0,75	63	0,43	0,75	0,76
6.	220	0,92	122	112	1,1	102	0,60	0,83	0,83
7.		0,95	142	112	1,5	124	0,68	0,85	0,87
8.	220	0,5	146	112	1,4	130	0,70	0,61	0,89

Przykładowe obliczenia:

Wnioski

W stanie biegu jałowego włącznik ω₁ jest zamknięty, natomiast ω₂ jest otwarty. Oznacz to, iż prąd w uzwojeniu wtórnym nie płynie. Prąd płynący w uzwojeniu pierwotnym , zwanym prądem biegu jałowego I₀ jest stosunkowo mały. Bieg jałowy umożliwia nam wyznaczenie strat mocy w rdzeniu transformatora. Straty bowiem mocy czynnej w uzwojeniu pierwotnym są stosunkowo niewielkie, a także wyznaczenie składowej biernej mocy pobieranej przez transformator niezbędnej do wytworzenia strumienia magnetycznego w rdzeniu. Natomiast w stanie obciążenia wraz ze wzrostem obciążenia wraz ze wzrostem obciążenia cosφ₁ wzrasta, natomiast cosφ₂ zachowuje się różnie. Sprawność transformatora rośnie wraz ze wzrostem obciążenia.

Stan jałowy - wykresy:

P₀ = f (U₁)

I₀ = f (U₁)

cosφ₀ = f (U₁)

---