Elementy R, L, C w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego
(ćw. nr. 2.2, str. 59)

Cel ćwiczenia

Doświadczalne potwierdzenie praw Kirchhoffa w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego. Zapoznanie ze zjawiskiem rezonansu. Nauczenie się sporządzania wykresów wskazowych.

Przebieg ćwiczenia

- Zestawić obwód złożony z elementów R, L i C połączonych szeregowo, zgodnie ze schematem przedstawionym
na rys. 2.31.

- Po włączeniu napięcia (przez prowadzącego ćwiczenia) wykonać pomiary wartości napięć i prądów dla kilku wartości napięcia zasilającego (podanych przez prowadzącego). Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 2.1.

- W ten sam sposób zbadać układ równoległego połączenia elementów R, L i C (rys. 2.32); wyniki pomiarów zanotować w tabeli 2.2.

Rys. 2.31. Schemat szeregowego połączenia elementów R, L, C; 1 – autotransformator, 2 – zestaw elementów badanych

Rys. 2.32. Schemat równoległego połączenia elementów R, L, C; 1 – autotransformator, 2 – zestaw elementów badanych

Tabela 2.1. Wyniki badań obwodu złożonego z elementów R, L i C połączonych szeregowo

Lp.	Pomiary	Obliczenia
	I	U
	A	V

Tabela 2.2. Wyniki badań obwodu złożonego z elementów R, L i C połączonych równolegle

Lp.	Pomiary	Obliczenia
	U	I
	V	A

Sprawozdanie

- Sporządzić w skali wykresy wektorowe napięć i prądów.

- Na podstawie pomiarów obliczyć napięcia i prądy występujące w obwodach (z sumy geometrycznej wartości skutecznych oraz metodą liczb zespolonych) – sprawdzić prawa Kirchoffa.

- Obliczyć oraz znaleźć graficznie na podstawie wykonanych wykresów wektorowych wartość cosϕ obwodów.

- Zakładając, że elementy występujące w obwodzie są idealne obliczyć, z wykorzystaniem algebry liczb zespolonych, prądy i napięcia w obwodach (szeregowym i równoległym) dla parametrów zasilania podanych przez prowadzącego

- Wnioski i uwagi

Badanie transformatora jednofazowego
(ćw. nr. 4.4, str. 133)

Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z budową i działaniem transformatora jednofazowego. Przeprowadzenie pomiarów umożliwiających wykreślenie podstawowych charakterystyk, schematu zastępczego oraz określenie strat w transformatorze.

Przebieg ćwiczenia

- Odnotować dane znamionowe transformatora z tabliczki znamionowej. Obliczyć prąd znamionowy po stronie pierwotnej i wtórnej transformatora.

- Zmierzyć mostkiem RLC rezystancję i indukcyjność uzwojeń transformatora. Wyniki zanotować w tabeli 4.2.

- Dobrać przyrządy i połączyć obwód zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4.46. Po włączeniu zasilania przez prowadzącego zajęcia wykonać pomiary przekładni transformatora dla kilku różnych wartości napięcia zasilającego uzwojenie pierwotne, zwiększając je stopniowo do wartości przekraczającej o 10% wartość napięcia znamionowego tego uzwojenia. Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 4.3. W ten sam sposób przeprowadzić pomiary stanu jałowego transformatora. W tym przypadku ostatni pomiar przeprowadzić przy napięciu zasilającym równym napięciu znamionowemu. Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 4.4.

- Dokonać doboru przyrządów i połączyć obwód zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4.47. Po włączeniu zasilania, przez prowadzącego zajęcia, przeprowadzić badania obciążenia transformatora, przy stałej wartości napięcia zasilającego równej wartości napięcia znamionowego uzwojenia pierwotnego U₁ = U_1n = 220 V oraz zmienianej w zakresie od 0 do I₂n wartości prądu uzwojenia wtórnego, zmienianej poprzez zmianę rezystancji obciążenia R. Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 4.5.

- Dobrać przyrządy i połączyć obwód zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4.48 – przeprowadzić próbę zwarcia pomiarowego transformatora. Po włączeniu zasilania przez prowadzącego zajęcia zwiększać stopniowo napięcie zasilające od zera aż do napięcia, przy którym w uzwojeniu pierwotnym popłynie prąd znamionowy I_1n . Odpowiadająca wartość napięcia jest napięciem zwarcia pomiarowego, a pobierana przez transformator moc – mocą zwarcia pomiarowego. Dla kilku wartości prądu odczytać wskazania przyrządów i wyniki pomiarów zanotować w tabeli 4.5. Nie przekraczać prądu znamionowego uzwojenia pierwotnego transformatora.

Rys. 4.46. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania przekładni transformatora i przeprowadzania pomiarów w stanie jałowym; 1 – autotransformator, 2 – transformator badany

Rys. 4.47. Schemat układu do badań transformatora w stanie obciążenia; 1 – autotransformator,

2 – transformator badany, 3 – przekładnik prądowy

Rys. 4.48. Schemat układu pomiarowego do badań transformatora w stanie zwarcia;
1 – autotransformator, 2 – transformator badany

Tabela 4.2. Wyniki pomiarów rezystancji i indukcyjności transformatora

Lp.	R1	R1śr	L1	L1śr	R2	R2śr	L2	L2śr	Uwagi
	Ω	Ω	H	H	Ω	Ω	H	H

Tabela 4.3. Wyniki pomiarów przekładni napięciowej transformatora

Lp.	U1	U2	ϑu	ϑuśr	Uwagi
	V	V	H	H

Tabela 4.4. Wyniki pomiarów transformatora w stanie jałowym

Lp.	U1	I0	P0	U20	cosϕ0	IFe	Iµ	ΔPFe	Xµ	Lµ	RFe	Uwagi
	V	A	W	V	-	A	A	W	Ω	H	Ω

Tabela 4.5. Wyniki pomiarów transformatora w stanie obciążenia

Lp.	U1	I1	P1	U2	I2=kiI2’	P2=kiP2’	cosϕ1	η	Uwagi
	V	A	W	V	A	W	−	−
1 . . . 11

Tabela 4.6. Wyniki pomiarów transformatora w stanie zwarcia pomiarowego

Lp.	Iz	Uz	Pz	cosϕz	ΔPCu	Zz	Rz	Xz	Uz%	Uwagi
	V	A	W	-	W	Ω	Ω	Ω	%

Sprawozdanie

- Przeprowadzić obliczenia parametrów uzwojeń, przekładni napięciowej, parametrów stanu jałowego i zwarcia oraz wartości parametrów schematu zastępczego transformatora – wyniki obliczeń umieścić w odpowiednich tabelach 4.2-4.4 i 4.6.

- Na podstawie pomiarów i obliczeń, narysować schematy zastępcze transformatora w stanie jałowym i zwarcia oraz w stanie obciążenia oraz nanieść wartości parametrów tych schematów.

- Sporządzić charakterystyki: I_Fe = f(U₁), I_µ = f(U₁), ΔP_Fe = f(U₁), I₀ = f(U₁), ΔP_Cu = f(I_z), U_z = f(I_z), cosϕ_z = f(I_z).

- Wnioski i uwagi.

4.5. Badanie silnika indukcyjnego trójfazowego zwartego

(ćw. nr. 4.5, str. 139)

Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z budową i działaniem silnika indukcyjnego asynchronicznego. Wykonanie podstawowych pomiarów w trzech stanach pracy silnika.

Rys. 4.49. Schemat układu pomiarowego do badania silnika indukcyjnego trójfazowego klatkowego; 1 – układ regulacji napięcia, 2 – tablica zasilająca, 3 – przełączniki cewek napięciowych watomierzy, 4 – wyłącznik i przełącznik gwiazda – trójkąt, 5 – badany silnik, 6 – przełącznik woltomierza,

7 – obciążenie silnika (hamulec na prądy wirowe lub prądnica prądu stałego)

Rys. 4.49a. Schemat połączenia prądnicy obcowzbudnej (obciążenia silnika)

Przebieg ćwiczenia

1. Odnotować dane znamionowe silnika i prądnicy z tabliczek znamionowych.

2. Połączyć układ pomiarowy, zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4.49.

3. Dokonać rozruchu silnika (bez obciążenia): bezpośrednio, stopniowo zwiększając napięcie oraz z wykorzystaniem przełącznika gwiazda−trójkąt. Najpierw badania przeprowadzić dla silnika z uzwojeniami połączonymi w gwiazdę, a następnie z uzwojeniami połączonymi w trójkąt.

4. Przeprowadzić badania silnika pod obciążeniem. Przy tym obciążenie silnika zwiększać stopniowo, od biegu jałowego do obciążenia znamionowego – czyli do stanu pobierania przez silnik prądu z sieci równego jego prądowi znamionowemu (dla określonego rodzaju połączenia uzwojeń). Dla kilku, w miarę symetrycznie rozłożonych wartości obciążenia w powyższym przedziale, dokonać odczytu przyrządów, a wyniki zanotować bądź 4.9. Przy tym zmianę obciążenia silnika uzyskuje się zmieniając rezystancji obciążenia prądnicy lub przez zmianę prądu wzbudzenia tej prądnicy.

Tabela 4.9

Wyniki badań silnika w stanie obciążenia (prądnicą)

Lp.	Uuv	Uvw	Uwu	Iu	Iv	Iw	±Pα	±Pβ	n
	V	V	V	A	A	A	W	W	l/min
1
2 . . 7
1
2 . . 7

Tabela 4.9 cd.

Lp.	ΔPUG	U	I	cosϕ	Pm	η	Rodzaj połączenia uzwojeń stojana
	W	V	A	−	W	−
1.							w gwiazdę
2. . . 7.
1.							w trójkąt
2. . . 7.

Sprawozdanie

- Wykorzystując wyniki pomiarów i obliczeń, dla dwóch rodzajów połączeń uzwojeń silnika w gwiazdę i w trójkąt, sporządzić wykresy następujących zależności: I = f(P_m), P = f(P_m), n = f(P_m), cosϕ = f(P_m).