POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział Elektryczny
LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH
Wykonali: Adam Milczach Tomasz Kołodziński Andrzej Kukawski Marek Kułakowski	Grupa: E.D. 7.2	Rok szkolny: 1995/96	Semestr: VII	Grupa lab.: III	Nr ćwiczenia: 4
Temat ćwiczenia: Badanie jednofazowego transformatora trójuzwojeniowego.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie właściwości transformatora trójuzwojeniowego, wyznaczenie parametrów jego schematu zastępczego i praktyczne stwierdzenie wpływu obciążenia jednego uzwojenia wtórnego na wielkości drugiego uzwojenia wtórnego.

1. Dane znamionowe badanego transformatora:

Typ:

Nr fabr.

S1n= S2n= S3n= 1343 W

U1n= U2n= U3n= 220 V

I1n= I2n= I3n = 6.1 A

2. Pomiar rezystancji uzwojeń:

R1A = 0.44

R2A = 0.55 = 20 C

R3A = 1.23

3. Próba stanu jałowego:

- schemat układu pomiarowego:

V - typ EM U = 300 V Rv = 13 k

A - typ EM I = 1,5 A

W - typ ED U = 300 V I = 2.5 A cosw = 0.1 Rvw = 60 k

- przebieg pomiarów :

Dla napięcia znamionowego transformatora dokonujemy pomiarów wielkości stanu jałowego.

- wyniki pomiarów: - przykłady obliczeń:

U1A	[V]	220
U2A	[V]	220
U3A	[V]	219
I0	[A]	0.77
P	[W]	30.2
Pap	[W]	0.81
P0	[W]	29.39
PU1	[W]	0.26
PŻ	[W]	29.13
I0cz	[A]	0.132
I	[A]	0.758
cos0	[-]	0.173
i0	[%]	12.69
u2	[%]	100
u3	[%]	99.5

4. Próba stanu zwarcia:

- układ połączeń:

Układ połączeń jak poprzednio, z tym że:

V - typ EM U = 15 V Rv = 2.25 k

A1, A2, A3 - typ EM I = 12 A

W - typ ED U = 20 V I = 5 A cosw = 1 Rvw = 3 k

- przebieg pomiarów:

Wykonujemy trzy próby zwarcia dla następujących par uzwojeń:

a). zasilane uzwojenie wewnętrzne (A1X1) , zwarte uzwojenie środkowe (A2X2) ;

b). zasilane uzwojenie wewnętrzne (A1X1) , zwarte uzwojenie zewnętrzne (A3X3) ;

a). zasilane uzwojenie środkowe (A2X2) , zwarte uzwojenie zewnętrzne (A3X3) ;

Pomiary wykonujemy dla znamionowego prądu uzwojenia zasilanego.

- wyniki pomiarów:

Lp.	Uzwojenie			In	Uz	Uotw	uotw	P	DPap	DPz	cosz
	zasilane	zwarte	otwarte	A	V	V	%	W	W	W	-
1	A1X1	A2X2	A3X3	6.1	7	3.5	50	42	0.0163	41.98	0.983
2	A1X1	A3X3	A2X2	6.1	13.2	8.8	66.7	76	0.0581	75.94	0.943
3	A2X2	A3X3	A1X1	6.1	11.8	8.8	74.6	68.5	0.0464	68.45	0.951

- przykład obliczeń:

- opracowanie wyników:

Na podstawie wartości z powyższej tablicy dokonuję rozdziału strat zwarcia na podstawowe i dodatkowe, obliczam procentowe napięcia zwarcia oraz składowe czynną i bierną tych napięć, ponadto wyznaczam rezystancje i reaktancje zwarcia. Obliczone wartości przeliczam na umowną temperaturę 75C. Wyniki obliczeń umieszczam w poniższej tablicy:

0 = 20 C						= 75 C
Lp.	Czynne	Pzr	Pzd	uz	uzR	Rz	uzX	Xz	uzR75	Rz75	uz75	Pzr75	Pzd75	Pz75
	uzwoj.	[W]	[W]	%	%	[W]	[%]	[W]	[%]	[W]	[%]	[W]	[W]	[W]
1	A1X1 A2X2	36.48	5.5	3.182	3.128	1.128	0.5818	0.21	3.675	1.325	3.72	44.79	4.524	49.31
2	A1X1 A3X3	62.14	13.8	6	5.659	2.041	1.995	0.769	6.475	2.335	6.775	75.54	11.35	86.89
3	A2X2 A3X3	66.23	2.22	5.364	5.101	1.84	1.659	0.558	6.135	2.213	6.356	80.51	1.826	82.34

- przykłady obliczeń:

5. Obliczenie parametrów schematu zastępczego dla transformatora trójuzwojeniowego:

- schemat zastępczy transformatora:

- obliczenia:

6. Próby obciążeń:

6.1. Wyznaczenie charakterystyk zewnętrznych transformatora przy zasilaniu różnych uzwojeń:

- układ połączeń:

V1, V2, V3 - typ EM U = 250 V

A1, A2, A3 - typ EM I = 12 A

W - typ ED U = 200 V I = 5 A cosw = 1

- przebieg pomiarów:

Przy napięciu znamionowym uzwojenia zasilanego zdejmujemy charakterystyki obciążenia.

Pomiary wykonujemy dla dwóch przypadków:

a). 1 - A1X1 ; 2 - A2X2 ; 3 - A3X3

b). 1 - A2X2 ; 2 - A1X1 ; 3 - A3X3

Dla każdego przypadku wykonujemy dwie serie pomiarów, dla I3 = 0, i dla I3 = 0.5 In

- wyniki pomiarów:

Zasilane	Lp.	U1	I1	P	cos1	U2	I2	cos2	U3	I3	cos3
uzwojenie		[V]	[A]	[W]	[-]	[V]	[A]	[-]	[V]	[A]	[-]
	1	220	7.4	170	0.104	215	6.45	0	216	0	1
	2	220	6.5	145	0.101	215	5.65	0	216	0	1
	3	220	6.1	132	0.098	216	5.25	0	217	0	1
A1X1	4	220	5	105	0.095	216	4.2	0	218	0	1
	5	220	4	88	0.1	216	3.25	0	218	0	1
	6	220	3.5	80	0.103	217	2.75	0	219	0	1
	7	220	3	70	0.106	218	2.25	0	219	0	1
	1	220	7.4	812	0.498	213	5.6	0	210	3.05	1
	2	220	6.5	802	0.560	214	4.7	0	212	3.05	1
A1X1	3	220	6.1	795	0.592	215	4.25	0	212	3.05	1
	4	220	5	770	0.7	215	3	0	214	3.05	1
	5	220	4	758	0.861	216	1.05	0	214	3.05	1
	6	220	3.5	755	0.980	218	0	0	215	3.05	1
	1	220	6.4	175	0.124	226	7.4	0	226	0	1
	2	220	6	160	0.121	226	7	0	226	0	1
	3	220	5.5	150	0.123	226	6.55	0	226	0	1
	4	220	5	140	0.127	226	6	0	226	0	1
A2X2	5	220	4	110	0.125	226	4.9	0	226	0	1
	6	220	3.5	100	0.129	226	4.4	0	226	0	1
	7	220	3	90	0.136	225	3.9	0	226	0	1
	8	220	2.5	82	0.149	225	3.3	0	226	0	1
	9	220	2	69	0.156	225	2.7	0	226	0	1
	1	220	5.4	875	0.736	227	7.4	0	223	3.05	1
	2	220	5	855	0.777	228	7	0	223	3.05	1
	3	220	4.5	840	0.848	227	6.4	0	223	3.05	1
	4	220	4	820	0.931	227	5.9	0	222	3.05	1
A2X2	5	220	3.5	805	1.045	227	5.5	0	222	3.05	1
	6	220	3	800	1.212	227	5.1	0	222	3.05	1
	7	220	2.5	800	1.454	227	4.7	0	222	3.05	1
	8	220	2	780	1.772	226	4.3	0	222	3.05	1
	9	220	1	760	3.454	225	3.8	0	220	3.05	1
	10	220	0.5	755	6.863	225	3.65	0	220	3.05	1

- przykłady obliczeń:

Na podstawie wyników pomiarów wykreślam charakterystyki zewnętrzne, które przedstawiam na poniższych wykresach:

- a). zasilane uzwojenie wewnętrzne A1X1:

- b). zasilane uzwojenie środkowe A2X2:

6.2. Doprowadzenie do pracy transformatora trójuzwojeniowego przy równych mocach wszystkich

uzwojeń:

- układ połączeń:

Układ połączeń jak w pkt. 6.1. Równolegle do opornika wodnego dołączamy baterię kondensatorów o regulowanej pojemności. Zasilamy uzwojenie wewnętrzne transformatora.

- przebieg pomiarów:

Przy znamionowym napięciu zasilającym, dobierając odpowiednią pojemność kondensatora i zanurzając płyty opornika wodnego na odpowiednią głębokość doprowadzamy transformator do stanu, w którym prądy wszystkich uzwojeń są sobie równe. W tym stanie mierzymy napięcia i moc pobieraną przez transformator.

- wyniki pomiarów:

U1	I1	U2	I2	U3	I3	P
[V]	[A]	[V]	[A]	[V]	[A]	[W]
220	5.9	210	6	206	6.1	1100

- obliczenia:

7. Wnioski:

Jak widać z przeprowadzonych pomiarów transformator trójuzwojeniowy charakteryzuje się dość dużą wartością prądu jałowego. Jest to wynikiem znacznie większych wartości strumieni rozproszenia w porównaniu z analogicznym transformatorem dwuuzwojeniowym. Wyniki próby zwarcia sugerują większe wartości napięcia zwarcia, napięcia na uzwojeniu otwartym oraz strat dodatkowych dla pracy uzwojeń skrajnych niż sąsiednich. Ponadto wartości te są większe dla zasilania uzwojenia środkowego niż wewnętrznego. Jak widać ze schematu zastępczego, nasz transformator jest jednostką o przewadze rezystancji nad reaktancją, co charakteryzuje transformatory małej mocy. Analiza charakterystyk zewnętrznych pokazuje większą zmienność napięcia w przypadku zasilania uzwojenia wewnętrznego niż środkowego. Z uwagi na obciążenie uzwojenia drugiego samą indukcyjnością występuje podbijanie napięć wtórnych transformatora, w stosunku do przypadku obciążenia rezystancyjnego. Jest to bardziej widoczne w przypadku zailania uzwojenia środkowego, gdyż te charakterystyki są mniej nachylone. Zjawisko to jest spowodowane wspomnianą wcześniej przewagą rezystancji nad reaktancją w naszym transformatorze. W jednostkach dużej mocy, gdzie wpływ rezystancji jest pomijalny, obciążenie indukcyjne powoduje większe spadki napięcia niż przy obciążeniu czysto rezystancyjnym. W małych transformatorach napięcia wtórne mogą nawet rosnąć wraz ze wzrostem obciążenia, szczególnie w przypadku, gdy napięcia te bez indukcyjności wykazują niedużą zmienność. Należy zaznaczyć, że uzyskane wyniki z prób zwarcia i obciążenia są obarczone dość dużym błędem z uwagi na małą dokładność użytych amperomierzy i woltomierzy. Ostatni punkt ćwiczenia potwierdził możliwość pracy transformatora przy równych mocach pozornych wszystkich uzwojeń. Ponieważ uzwojenie drugie było obciążone samym dławikiem, współczynnik mocy wyniósł 0.846, czyli nieco mniej niż 1.

---