1
Z
ACHODNIOPOMORSKI
U
NIWERSYTET
T
ECHNOLOGICZNY W
S
ZCZECINIE
Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia:
„
BADANIE PRACY RÓWNOLEGŁEJ TRANSFORMATORÓW
TRÓJFAZOWYCH
”
Kierunek studiów: Elektrotechnika
Grupa: B
R
OK
:
II
Wykonali:
1. Norbert Rosman
2. Jakub Wróblewski
3. Piotr Czajkowski
Prowadzący:
dr inż.
Sebastian Szkolny
Data wykonania:
15.06.2012
Ocena:
Podpis:
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie wymogów i warunków współpracy równoległej
transformatorów oraz praktyczna realizacja badań transformatorów niezbędnych przy
włączeniu transformatorów do pracy równoległej. Ćwiczenie ma równieŜ za zadanie zwrócić
uwagę na ekonomiczność pracy równoległej.
2. Opis stanowiska pomiarowego:
Transformator trójfazowy separacyjny ET30-3,0 YNYn0, S: 3,0 kVA, U
k
: 2,53%, U
1
: 3X400V, U
2
:
3x400V, I
1
: 4,46A, I
2
: 4,33A, 50Hz N/3 T40E, Waga 31kg, Nr/Rok 07341/2007.
Stanowisko laboratoryjne do pomiarów napięć i natężeń prądów, cosφ oraz mocy w różnych konfi-
guracjach w zależności od potrzeby, posiadające możliwość sterowania poszczególnymi napięciami i
natężeniami w celach uzyskania poszczególnych charakterystyk.
Woltomierze laboratoryjne.
Zasilacz prądu stałego.
3. Pomiar rezystancji izolacji:
Rezystancja między uzwojeniami fazowymi a rdzeniem:
Układ
R [Ω]
A -> Rdzeń
∞
B -> Rdzeń
∞
C -> Rdzeń
∞
U -> Rdzeń
∞
W -> Rdzeń
∞
V -> Rdzeń
∞
Rezystancja między uzwojeniem wtórnym a pierwotnym (między sobą):
Układ
R [Ω]
Układ
R [Ω]
Układ
R [Ω]
A -> U
∞
B -> U
∞
C -> U
∞
A -> W
∞
B -> W
∞
C -> W
∞
A -> V
∞
B -> V
∞
C -> V
∞
2
4. Wyznaczenie grupy połączeń transformatora:
Naszym zadaniem było sprawdzić grupę połączeń transformatorów. Sprawdzenie grupy połączeń
wykonuje się w sposób następujący. Źródło napięcia stałego przyłącza się kolejno do następujących
zacisków: biegun (+) do zacisku A, biegun (—) do zacisku B, i dalej zgodnie z tabelą. Dla każdego
przypadku załączenia źródła wyznacza się kierunek wychylenia spolaryzowanego woltomierza dołącza-
nego do strony wtórnej zgodnie z biegunowością podaną w tabeli:
Wyniki naszych pomiarów:
YyO (gwiazda - gwiazda,
przesuniecie = 0h)
+
+
-
+
+
+
-
+
+
Yz11 (gwiazda - zygzag,
przesuniecie = 11h)
+
+
0
0
+
+
-
0
+
5. Pomiar rezystancji uzwojeń:
Pierwotne:
Układ
R [Ω]
1A1 - 1A2
0,68
1B1 - 1B2
0,67
1C1 - 1C2
0,67
Wtórne:
3
Układ
R [Ω]
2A1 - 2A2
0,81
2B1 - 2B2
0,82
2C1 - 2C2
0,81
6. Charakterystyka biegu jałowego:
Charakterystyka stanu jałowego jest to zależność prądu jałowego od napięcia zasilania przy stałej
częstotliwości i stałej liczbie zwojów. Z charakterystyki tej wynika, że zasilanie transformatora napię-
ciem mniejszym niż znamionowym jest możliwe, natomiast praca przy napięciu większym niż znamio-
nowe powoduje znaczny wzrost prądu jałowego.
Tabela pomiarowa:
Lp.
U12 [V]
U23 [V]
U13 [V]
Usr [V]
I1 [A]
I2 [A]
I3 [A]
Isr [V]
1
44,1
43,5
43,1
43,6
0,012
0,000
0,011
0,008
2
94,9
93,6
93,6
94,0
0,02
0,000
0,021
0,014
3
131,1
130,4
129,5
130,3
0,026
0,011
0,028
0,022
4
172,9
172,1
171,2
172,1
0,033
0,014
0,036
0,028
5
215,5
214,3
213,7
214,5
0,042
0,019
0,046
0,036
6
256,7
255,8
254,7
255,7
0,054
0,026
0,059
0,046
7
289,1
288,3
286,9
288,1
0,068
0,036
0,078
0,061
8
339,5
338,7
337,2
338,5
0,102
0,075
0,110
0,096
9
378,5
377,5
376,3
377,4
0,155
0,120
0,116
0,130
10
407,0
405,7
403,9
405,5
0,209
0,165
0,225
0,200
Wyznaczona charakterystyka:
4
7. Pomiar przekładni transformatora:
Pomiaru przekładni dokonujemy przez pomiar napięcia górnego i dolnego transformatorów.
Transformator znajduje się w stanie jałowym. Najczęściej zasila się go obniżonym napięciem od strony
górnej. Przy badaniu transformatorów trójfazowych napięcie zasilające powinno być możliwie syme-
tryczne. Napięcie należy mierzyć na wszystkich fazach uzwojenia górnego i dolnego. W celu zmniej-
szenia błędu przy pomiarze napięcia należy w miarę możliwości unikać stosowania przekładników na-
pięciowych. W koniecznym przypadku należy stosować woltomierze o zakresie pomiarowym rozsze-
rzonym za pomocą oporników szeregowych. Odczytywanie woltomierzy powinno być jednoczesne.
Aby błąd pomiaru nie przekroczył 0,5%, należy używać woltomierzy klasy 0,2. Ponadto zakres wolto-
mierzy powinien być tak dobrany, aby wskazówki ich wychylały się możliwie blisko końca skali.
Tabela pomiarowa:
Usr [V]
Woltomierz Przekładnia (ƞ)
43,6
46
1,056
94,0
97
1,032
130,3
134
1,028
172,1
176
1,023
214,5
223
1,040
255,7
267
1,044
288,1
298
1,034
338,5
352
1,040
377,4
401
1,062
405,5
435
1,073
8. Pomiar strat jałowych transformatorów:
W celu pomiaru strat jałowych wykonujemy uproszczoną próbę stanu jałowego podczas której
dokonujemy odczytu tylko przy zasilaniu transformatora napięciem znamionowym. W czasie próby
5
stanu jałowego uzwojenie wtórne transformatora jest otwarte, a napięcie jest doprowadzone do jego
uzwojenia pierwotnego. Rozstrzygnięcie zagadnienia, które z uzwojeń (górne czy dolne) transformatora
należy obrać za uzwojenie pierwotne, zależy od warunków istniejących w laboratorium pomiarowym.
Na ogół w czasie takiej próby wygodnie jest zasilać transformator od strony dolnej, gdyż wtedy napię-
cia nie są zbyt wysokie a prądy zbyt małe, co ułatwia pomiar Częstotliwość napięcia zasilającego po-
winna być możliwie równa częstotliwości znamionowej (najczęściej 50 Hz). Trójfazowe napięcie
zasilające powinno być symetryczne. Kształt krzywej napięcia zasilającego powinien być sinusoidalny.
Tabela wyników:
Lp.
R [Ω]
Psr [kW]
Isr [V]
∆P0 [W]
1
0,67
0,000
0,223
-0,12
2
0,67
0,001
0,224
0,67
3
0,67
0,002
0,224
1,67
4
0,67
0,002
0,224
2,33
5
0,67
0,004
0,225
3,67
6
0,67
0,006
0,225
5,67
7
0,67
0,007
0,226
6,67
8
0,67
0,007
0,226
6,67
9
0,67
0,009
0,226
8,67
10
0,67
0,011
0,227
10,67
9. Wyznaczenie charakterystyki zwarcia:
Tabela pomiarowa:
Lp.
U12 [V] U23 [V] U13 [V] I1 [A] I2 [A] I3 [A] P1 [kW] P2 [kW] P3 [kW]
1
9,10
9,10
9,10
3,37
3,39
3,41
0,02
0,02
0,02
2
11,10
11,10
11,10
4,07
4,13
4,15
0,03
0,03
0,03
3
12,20
12,20
12,20
4,46
4,53
4,55
0,03
0,03
0,03
4
13,00
13,00
13,00
4,76
4,82
4,83
0,03
0,03
0,04
5
13,30
13,30
13,30
4,86
4,91
4,91
0,04
0,04
0,04
Wartości obliczone:
Lp. Usr[V] Isr[A] Psr[kW] Sz[VA] cosFi Zz=Uz/Iż[Ω] Rz[Ω] Xz[Ω] Urz[V] Uxz[V] sinFi
1
9,10
3,39
0,02
53,41 0,32
2,69
0,85
1,83
2,90
6,20
0,68
2 11,10 4,11
0,03
79,09 0,32
2,70
0,86
1,83
3,56
7,54
0,68
3 12,20 4,51
0,03
95,32 0,32
2,70
0,86
1,84
3,88
8,32
0,68
4 13,00 4,80
0,03
108,16 0,32
2,71
0,86
1,85
4,13
8,87
0,68
5 13,30 4,89
0,04
112,63 0,32
2,72
0,86
1,86
4,21
9,09
0,68
Charakterystyka zależności pomiędzy współczynnikiem mocy stanie zwarcia w funkcji napieciem
zasilającego.
6
Charekterystyka zależności pomiędzy mocą czynną pobraną w stanie zwarcia w funkcji napieciem
zasilającego.
7
10. Charakterystyka stanu obciążenia transformatora rezystorem wodnym:
Tabela pomiarowo-wynikowa:
Lp. I1 [A] I2 [A] I3 [A] Isr [V] P1 [kW] P2 [kW] P3 [kW] Psr [kW] U [V] S [AV] cos fi
1 0,191 0,150 0,207 0,183
0,018
0,006
0,006
0,010
398 125,92 0,079
2 0,334 0,663 0,623 0,540
0,027
0,065
0,089
0,060
398 372,25 0,162
3 0,078 0,973 0,913 0,655
0,028
0,089
0,122
0,080
398 451,30 0,177
4 0,201 1,661 1,422 1,095
0,019
0,301
0,248
0,189
398 754,62 0,251
5 0,195 2,515 2,569 1,760
0,018
0,509
0,434
0,320
398 1213,04 0,264
6 0,195 3,188 3,067 2,150
0,018
0,555
0,515
0,363
398 1482,12 0,245
7 0,194 3,899 3,858 2,650
0,018
0,722
0,699
0,480
398 1827,02 0,263
8 0,188 4,212 4,290 2,897
0,017
0,791
0,750
0,519
398 1996,84 0,260
9 0,188 4,749 4,609 3,182
0,017
0,911
0,859
0,596
398 2193,53 0,272
Charekterystyka zależności pomiędzy współczynnikiem mocy w stanie obciążenia w funkcji prądu
zasilającego:
Charekterystyka zależności pomiędzy mocą pobraną w stanie obciążenia w funkcji prądu
zasilającego:
8
11. Wnioski:
Badanie transformatora przebiegło pomyślnie. Pomiar rezystancji izolacji wykazał, że nie ma
przejścia miedzy uzwojeniami, a rdzeniem, jak również miedzy uzwojeniem wtórnym i pierwotnym.
Wyznaczenie grupy połączeń wykazało, że mamy do czynienia z układem gwiazda-gwiazda i
przesunieciem godzinowym rownym zero oraz z układem gwiazda-zygzag i przesunięciem równym 11
godzin, czyli 330 .
Pomiar rezystancji uzwojeń między sobą wykazał, że po stronie wtórnej jak i pierwotnej wartości
są dopuszczalne i transformatory będą dziaałały poprawnie.
Z charakterystyki tej wynika, że zasilanie transformatora napięciem mniejszym niż znamiono-
wym jest możliwe, natomiast praca przy napięciu większym niż znamionowe powoduje znaczny wzrost
prądu jałowego.
Pomiar przekładni transformatora pokazał, że przy największym napięciu na zaciskach występuje
największa przekładnia o wartości 1,073, zaś przy 172,1 V odnotowano najniższą wartość przekładni,
mianowicie 1,023.
Pomiar strat jałowych transformatora wykazał, że największe straty zachodzą przy największej
mocy i największym pradzie.
Pomiar stanu zwarcia przeprowadzono obniżonym napięciem tak aby w uzwojeniu wtórnym po-
płynął prąd równy co do wartości prądu znamionowego. Pomiar pozwala na oszacowanie procentowego
napięcia zwarcia transformatora (parametr ważny przy doborze transformatorów do pracy równoległej),
jak również na dobranie parametrów schematu zastępczego transformatora.
9
Charakterystyki stanu obciążenia transformatora rezystorem wodnym przedstawiają zależność
współczynnika mocy w funkcji prądu na jej podstawie można wywnioskować że najkorzystniejszy
współczynnik mocy jest przy wartości prądu zbliżonego do wartości prądu znamionowemu. Jest to
ważne przy doborze transformatora w taki sposób aby był odpowiednio obciążony. A moc jest parame-
trem na który wpływa wprost proporcjonalnie prąd przepływający przez uzwojenia.