Měření na 3fázovém transformátoru Transformátor naprázdno 0. 1. Zadání Změřte trojfázový transformátor v chodu naprázdno. Regulujte napájecí napětí v rozmezí 75 až 120 V, měřte proud naprázdno ve všech fázích a činný příkon. Vypočítejte účiník naprázdno. Napájejte ze strany nižšího napětí, proveďte 10 měření. Pro jmenovité napětí Uan = 115 V vypočítejte poměrný proud naprázdno (I2n = 40,2 A). Sestrojte charakteristiky naprázdno – závislost P0, I0, cos 0 = f(U0).
0. 2. Význam měření naprázdno a) b) c) d) e)
proud naprázdno I0, popř.: závislost I0 = f(U0) – magnetizační charakteristika ztráty naprázdno P0 převod napětí, měří-li se voltmetry závitovou izolaci zvýšeným napětím hlučení jádra při jmenovité indukci
1. 1. Teoretický úvod Transformátor při chodu naprázdno odebírá ze sítě hlavně magnetizační proud pro vytvoření magnetického toku, a proto pracuje s malým účiníkem (0,05 až 0,15). Proud naprázdno bývá 1,5 až 15% In podle velikosti transformátoru. Příkon naprázdno – ztráty naprázdno bývají 0,3 až 1% Pn. Ztráty naprázdno zahrnují ztráty v železe PFe, ztráty ve vinutí Pjo, přídavné ztráty v kovových částech stahovací konstrukce a v nádobě, včetně ztrát v dielektriku Pd. Ztráty ve vinutí a ztráty přídavné jsou zanedbatelné proti ztrátám v železe, proto pokládáme celý příkon transformátoru v chodu naprázdno ze ztráty v železe. Zkouška naprázdno se dělá u olejových transformátorů až po vložení transformátorů do nádoby.
1. 2. Vztahy používané při výpočtu I0 . . . . . střední hodnota proudu v jednotlivých fázích Pozn.: vzhledem k nesymetrii magnetického obvodu nebudou proudy ve všech fázích stejné – v prostřední fázi bude proud u zapojení do Y podstatně nižší P0 . . . . . součet údajů wattmetrů i0 = 100*I0n/In [%] I0n . . . . . odpovídá U2n cos 0 = P0/U0*I0*√3
2. 1. Schéma zapojení
2. 2. Použité měřící přístroje Voltmetr – UNI-T 3900 Ampérmetry – Fk technics Fk 17B Wattmetry – Metra Me 45
© PRŮCHA Tomáš
Reg. autotransformátor RA 3×10 Transformátor Me 53
[email protected]
3. 1. Tabulka naměřených a vypočtených hodnot č.m. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Iu [A] 0,86 1,00 1,19 1,44 1,70 2,06 2,49 3,04 3,72 4,53
Iv [A] 0,54 0,64 0,77 0,94 1,16 1,43 1,72 2,20 2,72 3,35
Iw [A] 0,80 0,95 1,11 1,34 1,66 2,02 2,50 3,06 3,77 4,59
I0 [A] 0,733 0,863 1,023 1,240 1,507 1,837 2,237 2,767 3,403 4,157
Pw1 [W] + Pw2 [W] 13,0 2,5 15,5 4,0 19,0 6,0 24,0 9,0 30,0 13,0 37,0 18,5 46,0 26,5 57,0 34,0 72,0 46,0 89,0 59,0
3. 2. Příklad výpočtu (pro 9. měření) kW=Mu*Mi/MAX kW=150*5/150 kW=5 W/d
I0=(Iu+Iv+Iw)/3 I0=(3,72+2,72+3,77)/3 I0=3,403 A
P0=(PW1-PW2)*k P0=(72-46)*5 P0=130 W
P0 [W] 52,5 57,5 65,0 75,0 85,0 92,5 97,5 115,0 130,0 150,0
cos 0 [-] 0,551 0,481 0,431 0,388 0,343 0,291 0,240 0,218 0,192 0,174
U0 [V] 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
cos 0=P0/(1,73*U0*I0) cos 0=130/(1,73*115*3,4) cos 0=0,174
4. 1. Charakteristiky naprázdno
P0 [W]
P0 = f (U0) 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
105
110
115
120
U0 [V]
I0 [A]
I0 = f (U0) 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 75
80
85
90
95
100
U0 [V]
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
cos 0 = f (U0) 0,600
cos 0 [-]
0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
U0 [V]
4. 2. Závěr Měření proběhlo úspěšně. Zjistili jsme, že transformátor odebírá jistý magnetizační proud, i když na něj není připojena zátěž.
Transformátor nakrátko 0. 1. Zadání Změřte třífázový vzduchový transformátor v chodu nakrátko. Regulujte napětí od 0 V do hodnoty, kdy Ik = In = 20 A. Měřte proud a činný příkon. Vypočítejte účiník nakrátko. Vypočítejte uk(%) a ustálenou hodnotu zkratového proudu Ik. Sestrojte charakteristiky nakrátko – závislost Ik, cos k, Pk = f(Uk). Proveďte 10 měření pro hodnoty proudu: 2, 4, 6, .... 20 A.
0. 2. Význam měření nakrátko a) b) c) d)
Zkouškou nakrátko určujeme: ztráty nakrátko Pk, které tvoří činný příkon transformátoru, závislost ztrát nakrátko na napětí nakrátko přídavné ztráty Pd, u olejových transformátorů popř. i ztráty v nádobě napětí nakrátko (%) správnost provedení spájených i šroubových spojů, svorek, průchodek, stahovací konstrukce a víka
1. 1. Postup měření Zkouška nakrátko se dělá jednak před vložením transformátoru do nádoby, tzv. zkouška za sucha, jednak na transformátoru vloženém do nádoby. Transformátor se obvykle napájí ze strany vyššího napětí, vinutí nižšího napětí se spojí spojkou nakrátko dostatečného průřezu. Při zkoušce se nastavuje proud nakrátko, měří se napětí a činný příkon. Proud nakrátko má dosáhnout nejvýše hodnoty jmenovitého proudu. Proud ve vinutí spojeném nakrátko se neměří, protože ampérmetr vložený do spojky by mohl svým vnitřním odporem zkreslit průběh zkoušky.
1. 2. Vztahy potřebné pro výpočet Ik - střední hodnota proudů v jednotlivých fázích Pk - měří se nejčastěji 2 wattmetry jako součet jejich údajů cos k = Pk/(√3|*Uk*Ik) uk = (U1k/U10)*100 [%] Pk = Pj1 + Pj2 + Pd Ztráty ve vinutí se přepočítávají na pracovní teplotu 75 C. Ik = In*(100/uk) [A]
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
2. 1. Schéma zapojení
2. 2. Použité přístroje Wattmetry - Me 43 a 44 Voltmetr – digitální přístroj M3900 Ampérmetry – digitální přístroje Fk17B Měřící transformátory proudu – BKP 1178 Autotransformátor Me 73
3. 1. Tabulky naměřených a vypočtených hodnot č. m. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Iu [A] 0,72 1,25 1,79 2,18 2,74 3,22 3,83 4,27 4,85 5,20
Iv [A] 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Iw [A] 0,49 0,89 1,34 1,87 2,55 2,87 3,38 3,80 4,35 4,87
Ik [A] 2,28 4,19 6,17 8,07 10,39 12,12 14,28 16,09 18,27 20,09
PW1 [d] 1,0 1,5 2,5 3,5 5,0 7,0 10,0 12,0 15,0 17,0
PW2 [W] 0,0 1,0 2,5 5,0 8,0 10,0 15,0 19,0 25,0 31,0
Pk [W] 8 20 40 68 104 136 200 248 320 384
Uk [V] 3,1 5,3 7,6 9,7 12,7 14,6 17,4 19,4 22,2 24,2
cos k [-] 0,653 0,520 0,492 0,502 0,455 0,444 0,465 0,459 0,456 0,456
Převod MTP: 4 Konstanta wattmetrů: 2
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
3. 2. Příklad výpočtu (pro 5. měření) kW=Mu*Mi/MAX kW=60*5/150 kW=2 W/d
Pk=(PW1+PW2)*k*p cos k=Pk/(1,73*Uk*Ik) Pk=(5+8)*8 cos k=104/(1,7*12,7*10,4) Pk=104 W cos k=0,455
Ik=p*(Iu+Iv+Iw)/3 Ik=4*(2,74+2,50+2,55)/3 Ik=10,39 A
p=IVST/IVÝST p=20/5 p=4
4. 1. Charakteristiky nakrátko
Ik = f(Uk) 25,00
Ik [A]
20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 3,1
5,3
7,6
9,7
12,7
14,6
17,4
19,4
22,2
24,2
17,4
19,4
22,2
24,2
Uk [V]
Pk = f(Uk) 450 400 350 Pk [W]
300 250 200 150 100 50 0 3,1
5,3
7,6
9,7
12,7
14,6
Uk [V]
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
cos k = f(Uk) 0,700 0,600
cos k [-]
0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 3,1
5,3
7,6
9,7
12,7
14,6
17,4
19,4
22,2
Uk [V]
4. 2. Závěr Při měření na transformátoru nakrátko jsme museli regulovat napájecí napětí v takovém rozsahu, aby proud procházející primárním vinutím MTP byl maximálně roven proudu jmenovitému, aby se transformátor nepoškodil. Transformátor v chodu nakrátko pracuje s nízkým účiníkem, protože se chová jako jalová zátěž. Do ztrát nakrátko patři mimo Pk také ztráty vířivými proudy a ztráty rozptylovými toky, které jsou oproti Pk zanedbatelné. Ztrátový výkon nakrátko Pk se zvyšuje zároveň s napájecím napětím Uk. Obdobně to platí pro proud Ik. Naměřená hodnota Uk je důležitá hodnota nejen pro ztráty, ale i pro paralelní spojovaní transformátorů.
© PRŮCHA Tomáš
[email protected]
