Wydział Elektryczny

Laboratorium Maszyn Elektrycznych

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 13

Temat ćwiczenia:Badanie transformatora trójuzwojeniowego jednofazowego

Zespół IV Grupa ćwiczeniowa Grupa dziekańska ED 7.2 Ćwiczenie wykonał: 1.Grzegorz Osmałek

Data wykonania ćwiczenia: Data oddania: Ocena: ................................

1.) Cel ćwiczenia:

Poznanie podstawowych własności transformatora trójuzwojenowego, wyznaczenie parametrów schematu zastępczego oraz zapoznanie się z wpływem obciążenia jednego uzwojenia wtórnego na napięcie i prąd drugiego uzwojenia wtórnego.

2.) Dane znamionowe badanego transformatora

a) Typ: ; Nr fabryczny: (PL-E10-P3-47)

b) Moc znamionowa: S_n= 4 kVA

c) Napięcie: U₁= 380 V; U₂= 380 V; U₃= 380 V.

d) Prąd: I1= 6.1 A; I₂= 6.1 A; I₃= 6.1 A.

e) Częstotliwość f= 50 Hz.

f) Napięcie zwarcia: U_z12= 3.8 V; U _z13=6.9 V; U _z23=6.44 V.

g) Temperatura otoczenia: 40°C

h)Budowa otwarta; Chłodzenie AN

3.) Pomiar rezystancji uzwojeń:

R_A1X1=0.44 W; J₀ = 20 °C

R_A2X2=0.55 W

R_A3X3= 1.23 W

4.) Próba stanu jałowego:

a) Układ pomiarowy:

b) Przbieg pomiarów:

Po zasileniu transformatora napięciem znamionowym, wyokonaliśmy pomiary wartości prądu stanu jałowego, mocy pobranej przez transformator oraz napięcia panującgo na wszystkich uzwojeniach.

c) Wyniki pomiarów:

I0	U10	U20	U30	P	DPap	P0	DPu1	DPż	Iocz	Im	i0	u2	u3
A	V	V	V	W	W	W	W	W	A	A	%	%	%
0.68	220	217	217	41.5	6.8	34.7	0.21	34.49	0.16	0.66	11.15	98.6	98.6

d) Przykładowe obliczenia:

5.)Próba zwarcia:

a) Układ pomiarowy jak przy próbie stanu jałowego.

b) Przebieg pomiarów:

Próby zwarcia dokonaliśmy dla następujących par uzwojeń transformatora:

zasilane uzwojenie wewnętrzne (A₁X₁), zwarte uzwojenie środkowe (A₂X₂), uzwojenie zewnętrzne (A₃X₃) otwarte.

zasilane uzwojenie wewnętrzne (A₁X₁), zwarte uzwojenie zewnętrzne (A₃X₃), uzwojenie środkowe (A₂X₂) otwarte.

zasilane uzwojenie środkowe (A₂X₂), zwarte uzwojenie zewnętrzne (A₃X₃), uzwojenie wewnętrzne (A₁X₁) otwarte.

c)Wyniki pomiarów

Lp	Uzwojenie			In	Uz	Uotw	uotw		P	DPop	DPz		cosfz
	zasilane	zwarte	otwarte	A	V	V		%	W	mW		W	-
1	A1X1	A2X2	A3X3	6.1	7.0	3.5		50.0	40.8	23		40.777	0.954
2	A1X1	A3X3	A2X2	6.1	13.1	8.7		66.0	68.0	80		67.920	0.850
3	A2X2	A3X3	A1X1	6.1	11.9	8.9		74.8	72.0	66		71.934	0.991

c) obliczenia dla Lp. 1

d) Tabela obliczeniowa

	czynna	ν0=20­°C								ν0=75­°C
Lp.	para	ΔPzr	ΔPzd		uz	uZR	Rz	uzx	Xz		uzr75	Rz75	uz75	ΔPZR75	ΔPzd75	ΔPz75
	uzw.	W	W		%	%	Ω	%	Ω		%	Ω	%	W	W	W
1	A1X1, A2X2	36.81	8.16		3.36	1.12	1.21	3.17	0.09		1.29	1.38	1.71	44.75	6.71	51.46
2	A1X1, A3X3	37.21	7.78		5.95	1.75	1.88	5.69	1.04		1.29	1.39	5.83	45.24	6.40	51.64
3	A2X2 , A3X3	66.23	8.70	5.59		1.87	2.01	5.27	0.16		2.19	2.36	5.71	80.51	7.16	87.67

e) Obliczenia dla L.p. 1

Obliczenia dla temperatury 75°C

6.) Obliczanie parametrów schematu zastępczego transformatora trójuzwojeniowego

a) schemat zastępczy transformatora trójuzwojeniowego oraz obliczenia jego parametrów:

Gałąź poprzeczna:

Gałęzie szeregowe:

R_z75,1-2=R_1,75+R_2,75=1.38+1.39=2.77Ω

R_z75,1-3=R_1,75+R_3,75=1.38+2.36=3.74Ω

R_z75,2-3=R_2,75+R_3,75=1.39+2.36=3.75Ω

X_z1-2=X₁+X₂=0.09+1.04=1.13Ω

X_z1-3=X₁+X₃=0.09+0.16=0.25Ω

X_z2-3=X₂+X₃=1.04+0.16=1.2Ω

7.) Próba obciążenia:

Wyznaczanie charakterystyk zewnętrznych transformatora przy zasilaniu różnych uzwojeń

a) układ pomiarowy

b) Przebieg pomiarów:

Przy zamkniętym wyłączniku W₁ a otwartych wyłącznikach W₂ i W₃, za pomocą autotransformatora AR należy nastawić napięcie zasilające na wartość znamionową. Wartość tę należy utrzymywać stałą podczas wszystkich pomiarów. Następnie należy zamknąć wyłącznik W₃ i za pomocą rezystora wodnego R_w nastawić prąd I₃ na wartość zadaną (I₃=0, I₃=0.5I_n).

c) Wyniki pomiarów:

	Przypadek: A1X1-zasilane A2X2-dławik A3X3-rezystor
Lp	U1	I1	P1			cosf1	U2	I2	cosf2	U3	I3	cosf3
	V	A	dz	W/dz	W	-	V	A	-	V	A	-
1	220	2.0	-	-	50	0.114	220	1	0.227	220	0	-
2	220	2.5	-	-	60	0.109	220	1.5	0.182	220	0	-
3	220	3.0	-	-	70	0.106	220	2.2	0.145	220	0	-
4	220	3.5	-	-	80	0.104	220	2.8	0.130	220	0	-
5	220	4.0	-	-	90	0.102	220	3.4	0.120	220	0	-
6	220	4.5	-	-	98	0.101	220	3.9	0.104	220	0	-
7	220	5.0	-	-	110	0.100	220	4.42	0.113	220	0	-
8	220	5.5	-	-	120	0.099	220	5.0	0.109	220	0	-
9	220	6.0	-	-	135	0.102	220	5.55	0.110	220	0	-
10	220	6.5	-	-	150	0.105	220	6.0	0.114	220	0	-

Charaktrystyka zewnętrzna dla I₃=0

	Przypadek: A1X1-zasilane A2X2-dławik A3X3-rezystor
Lp	U1	I1	P1			cosf1	U2	I2	cosf2	U3	I3	cosf3
	V	A	dz	W/dz	W	-	V	A	-	V	A	-
1	220	3.3	-	-	710	0.975	220	0.5	-	213	3.05	-
2	220	3.8	-	-	740	0.885	220	1.2	-	212	3.05	-
3	220	4.2	-	-	730	0.790	217	2.2	-	212	3.05	-
4	220	4.6	-	-	740	0.731	217	2.7	-	212	3.05	-
5	220	5.0	-	-	740	0.673	217	3.4	0.997	212	3.05	-
6	220	5.4	-	-	750	0.631	217	3.9	0.886	212	3.05	-
7	220	5.8	-	-	760	0.593	217	4.4	0.796	211	3.05	-
8	220	6.2	-	-	780	0.572	217	4.8	0.749	210	3.05	-
9	220	6.6	-	-	790	0.544	217	5.3	0.687	210	3.05	-
10	220	6.8	-	-	810	0.541	217	5.43	0.687	210	3.05	-

Charakterystyka zewnętrzna przy prądzie I₃=0.5 I_n5

	Przypadek: A1X1-dławik A2X2-zasilanie A3X3-rezystor
Lp	U1	I1	cosf1	P2			U2	I2	cosf2	U3	I3	cosf3
	V	A	-	dz	W/dz	W	V	A	-	V	A	-
1	220	1	0.227	-	-	50	220	2	0.114	220	0	-
2	220	1.8	0.152	-	-	60	220	2.5	0.109	220	0	-
3	220	2.2	0.145	-	-	70	220	3.0	0.106	220	0	-
4	220	2.8	0.138	-	-	80	220	3.5	0.104	220	0	-
5	220	3.4	0.120	-	-	90	220	4.0	0.102	220	0	-
6	220	4.0	0.114	-	-	100	220	4.5	0.101	220	0	-
7	220	4.5	0.110	-	-	110	220	5.0	0.100	220	0	-
8	220	5.0	0.113	-	-	124	220	5.5	0.102	220	0	-
9	220	5.6	0.114	-	-	140	220	6.0	0.106	218	0	-
10	217	6.0	0.115	-	-	150	220	6.5	0.105	217	0	-

	Przypadek: A1X1-dławik A2X2-zasilanie A3X3-rezystor
Lp	U1	I1	cosf1	P1			U2	I2	cosf2	U3	I3	cosf3
	V	A	-	dz	W/dz	W	V	A	-	V	A	-
1	220	1.0	-	-	-	710	220	3.5	0.896	212	3.05	-
2	215	2.0	-	-	-	730	220	4.0	0.830	212	3.05	-
3	215	2.7	-	-	-	750	220	4.5	0.758	212	3.05	-
4	215	3.2	-	-	-	760	220	5.0	0.691	212	3.05	-
5	215	4.0	0.895	-	-	770	220	5.5	0.636	212	3.05	-
6	215	4.3	0.844	-	-	780	220	5.8	0.611	212	3.05	-
7	215	4.7	0.782	-	-	790	220	6.1	0.589	212	3.05	-
8	215	5.2	0.710	-	-	800	220	6.5	0.559	212	3.05	-
9	214	5.7	0.664	-	-	810	220	7.0	0.526	212	3.05	-

W tabeli miejsca, które zostały oznaczone myślnikiem (-) oznaczają, że współczynnik mocy miał wartość (wyliczoną) większą od jedności. Biorąc pod uwagę to, że jest to matematycznie niemożliwe oraz błąd odczytu mierników, można powiedzieć, że współczynnik mocy jest bliski jedności.

Przykłady oliczeń:

8.) Doprowadzenie do pracy transformatora trójuzwojeniowego przy równych mocach wszystkich uzwojeń.

a) Układ pomiarowy jak poprzednio, z dołączonym do rezystora równolegle kondensatorem o zmiennej pojemności.

b) Przebieg pomiarów:

Dołączona pojemność umożliwia doprowadzenie do pracy transformatora trójuzwojeniowego przy równych mocach wszystkich uzwojeń.

c) Wyniki pomiarów:

I1

U1

P1

I2

U2

I3

U3

cosϕ1

S1

S2

S3

A

V

dz

W/dz

W

A

V

A

V

-

VA

VA

VA

6.28

220

16.2

20

317.3

6.18

214

6.18

210

0.23

1381

1322

1299

Przykładowe obliczenia:

9.) Wnioski końcowe.

W ćwiczeniu badaniom poddany został transformayor trójfazowy trójuzwojeniowy, przy czym w układy włączony był jako transformator jednofazowy trójuzwojeniowy. Próby stanu zwarcia i stanu jałowego daly spodziewane rezultaty: przy stanie zwarcia współczynnik mocy poszczególnych uzwojeń był bliski jedności, a procentowe napięcia zwarcia bliskie danym znamionowym (cosϕ_z1-2=0.996, u_z1-2,75=3.36%; cosϕ_z1-3=0.87, u_z1-3,75=5.95% cosϕ_z2-3=0.999,u_z2-3,75=5.59%); przy stanie jałowym współczynnik mocy był bliski zera.

Przy wykonywaniu obliczeń zwraca uwagę mała dokładność wyznaczania strat dodatkowych, która wynika z odejmowania od siebie dwóch bliskich sobie wartości: ΔP_zd =ΔP_z -ΔP_zr ,co w konsekwencji może doprowadzić do zwiększenia się błędu przy otrzymywaniu ΔP_zd. Mimo małej dokładności oyrzymywania ΔP_zd ,można zauważyć, że straty dodatkowe są największe dla pary skrajnych uzwojeń (1-3). Wynika to stąd, że uzwojenie środkowe (otwarte) jest przenikany przez strumień rozproszenia.

Na skutek zwiększenia obciążenie transformatora, zwiększają się straty; charakterystyki zewnętrzne dla przypadku I₃= 0 leżą powyżej charakterystyk dla przypadku I_3­=0.5*I_n=3.05.

---