Meranie na jednofázovom transformátore

Transcript

1 Fakulta elektrotechniky a informatiky TU v Košiciach Katedra elektrotechniky a mechatroniky Meranie na jednofázovom transformátore Návod na cvičenia z predmetu Elektrotechnika Meno a priezvisko : Ročník / št. skupina: Dátum Hodnotenie

2 2 Meranie na jednofázovom transformátore Transformátor je striedavý elektrický netočivý stroj, ktorým sa menia parametre vstupného striedavého napätia a prúdu I 1 na požadované výstupné parametre striedavého napätia U 2 a prúdu I 2. Frekvencia striedavých veličín f 1 sa nemení. Podľa veľkosti napätí rozdeľujeme transformátory na zvyšovacie U 1 > U 2, znižovacie U 1 < U 2 a tzv. oddeľovacie U 1 U 2. Transformátory majú nominálne údaje na štítku : Nominálne prúdy vypočítame Prevod transformátora je pomer vstupného napätia U 1 k výstupnému napätiu U 2. Zo štítkových údajov vypočítame prevod z nominálnych napätí a Meraním môžeme overiť prevod pri nezaťaženom transformátore (napr. pri meraní v chode naprázdno). Skutočný prevod transformátora je v Tab.1 Úlohy merania na jednofázovom transformátore : 1. Určenie parametrov náhradnej schémy transformátora 2. Určenie strát a účinnosti transformátora v zaťažení 1. Určenie parametrov náhradnej schémy transformátora Náhradná schéma transformátora je elektrický obvod, ktorým nahradzujeme elektromagnetický obvod transformátora (obr. 1). Obr. 1 Náhradná schéma transformátora

3 3 V pozdĺžnej vetve hodnoty odporov, a rozptylových reaktancii, predstavujú vstupné a výstupné vinutie transformátora. Výstupné hodnoty transformátora sú prepočítané na vstupnú (napájaciu) stranu transformátora, podobne napätie prúd. V priečnej vetve náhradnej schémy je hlavná tzv. magnetizačná reaktancia. K nej je paralelne pripojený odpor, ktorý predstavuje straty v magnetickom obvode transformátora straty v železe. Prvky náhradnej schémy určíme z meraní transformátora v chode naprázdno a v stave nakrátko. Meranie transformátora v chode naprázdno Schéma zapojenia je na obr.2. Transformátor je napájaný zo zdroja striedavého napätia na vstupnej strane nominálnym napätím. Svorky výstupného vinutia sú rozpojené. Príkon transformátora sa spotrebuje na krytie strát v železe. Straty vo vinutí transformátora sú veľmi nízke a preto sa môžu zanedbať. Obr. 2 Meranie transformátora v chode naprázdno V chode naprázdno urobíme jedno meranie pri nominálnom napätí, ďalej meriame prúd naprázdno a príkon naprázdno. Namerané a vypočítané hodnoty sú v Tab. 2. Z merania v chode naprázdno vypočítame hodnoty prvkov priečnej vetvy náhradnej schémy transformátora. Z nameraných hodnôt naprázdno vypočítame účinník. Impedancia naprázdno

4 4 Odpor predstavujúci straty v železe z impedancie naprázdno Magnetizačná reaktancia vypočítaná z impedancie naprázdno Meranie transformátora v stave nakrátko Pri meraní nakrátko je skratovaná výstupná strana transformátora. Transformátor napájame zníženým napätím, tak aby prúd neprekročil hodnotu 1,5. Pri nominálnom prúde je napätie nakrátko, ktoré je len niekoľko percent z nominálneho napätia. U technického transformátora je toto napätie približne 5%. Jeho hodnota je u malých transformátorov podstatne nižšia. Schéma zapojenia je na obr.3. Obr. 3 Meranie transformátora v stave nakrátko Príkon transformátora sa spotrebuje na straty vo vinutiach transformátora,. Straty v železe v stave nakrátko sú zanedbateľné. Meranie urobíme pre jednu hodnotu blízku nominálnej hodnote napájacieho prúdu. Namerané a vypočítané hodnoty sú v Tab.3. Z merania v stave nakrátko počítame prvky pozdĺžnej vetvy náhradnej schémy nakrátko. Priečnu vetvu náhradnej schémy nakrátko vzhľadom na 100 až 1000 násobné hodnoty voči hodnotám prvkov pozdĺžnej vetvy môžeme zanedbať. Účinník transformátora nakrátko.

5 5 Impedancia nakrátko Z impedancie nakrátko určíme odpor nakrátko a reaktanciu nakrátko. Odpor nakrátko je súčtom odporov vinutí a.. Reaktancia nakrátko, ktorá je súčtom rozptylových reaktancii a ľ určime. Určenie odporov vstupného a výstupného vinutia môžeme urobiť priamym meraním a. Prepočítanú hodnotu odporu určíme pomocou prevodu. Pri približných výpočtoch môžeme určiť odpory vinutí rozdelením odporu nakrátko 2 Rovnomerné rozdelenie reaktancie nakrátko je dostatočne presné. 2 Hodnoty prvkov náhradnej schémy sú v Tab.4 2. Určenie strát a účinnosti transformátora v zaťažení Transformátor zaťažujeme premenlivou impedančnou záťážou, ktorá je zapojená na jeho výstupných svorkách. Na vstupe meriame elektrický príkon a na výstupe elektrický výkon v závislosti od záťažného prúdu, ktorý sa mení v rozsahu 0 1,2. Schéma zapojenia je na obr. 4. Obr. 4 Meranie transformátora v zaťažení

6 6 Hodnoty nameraných a vypočítaných hodnôt sú v Tab. 5 č.m. η% Straty transformátora sú dané rozdielom príkonu a výkonu. Účinnosť transformátora vypočítame podielom výkonu a príkonu 100% Priebehy strát a účinnosti v zvislosti od zaťaženia sú na obr. 5. Obr. 5 Straty a účinnosť transformátora