7. TRANSFORMÁTORY. 7.1 Štítkové údaje. 7.2 Měření odporů vinutí. 7.3 Měření naprázdno

Transkript

1 7. TRANSFORMÁTORY Pro zjednodušení budeme měření provádět na jednofázovém transformátoru. Na trojfázovém transformátoru provedeme pouze ontrolu jeho zapojení měřením hodinových úhlů. 7.1 Štítové údaje Kromě záladních informačních údajů (např. výrobce, číslo stroje, ro výroby apod.), musí být na štítu uvedena technicá data, terá vymezují použití stroje a terá nazýváme jmenovitými. transformátoru jsou to zejména: jmenovitý výon, jmenovitá napětí, jmenovité proudy, jmenovitý mitočet a druh zatížení. S údaji uvedenými na výonostním štítu se před aždým měřením seznámíme a zapíšeme je do sešitu. Ke jmenovitým hodnotám je nutno přihlížet při aždém měření. 7.2 Měření odporů vinutí Odpory vinutí změřené stejnosměrným proudem jsou v praxi důležité pro ontrolu výpočtu, technologie i použitého materiálu. Odpor vinutí je rovněž nutno znát pro výpočet ztrát ve vinutí nebo e zjištění teploty vinutí při typové oteplovací zoušce. Odpor vstupního vinutí (R 1 ) a odpor výstupního vinutí (R 2 ) transformátoru měříme poměrně přesnou a jednoduchou voltampérovou (Ohmovou) metodou pro malé odpory. Měřit můžeme při dvou odlišných proudech v rozmezí 10 až 20% jmenovitého proudu příslušného vinutí. Pro přesné měření je třeba zjistit teplotu měřeného vinutí. 7.3 Měření naprázdno Úolem je změřit charateristiu naprázdno 10 f( 10 ) a při jmenovitém napětí, určit ztráty naprázdno 0 a napěťový převod. Měřením zjišťujeme proud naprázdno a ztráty naprázdno u transformátoru, jehož výstupní vinutí není zatíženo (obr. 7-1). Vzhledem feromagneticému jádru transformátoru bude napájecí proud závislý na magnetizační řivce jádra. Napájecí proud transformátoru 10 je poměrně malý, můžeme tedy při chodu naprázdno zanedbat ztráty ve vstupním vinutí a naměřený příon P 0 považovat za ztráty v železe Fe. Tyto se dělí na ztráty hysterezní ( h ) a vířivými proudy ( v ), teré jsou závislé na mitočtu a max. induci podle empiricých vztahů h f. B 1,5 2,5 m P v f B 2 2. m Při stálém mitočtu jsou ztráty naprázdno závislé přibližně na druhé mocnině magneticé induce a tedy i na druhé mocnině induovaného napětí, teré se praticy rovná napětí naprázdno. 33

2 Schéma zapojení pro měření transformátoru naprázdno je na obr Při měření postupně zvyšujeme napětí až na hodnotu 1,1 a zároveň měříme proud naprázdno 10 (obr. 7-1). Při jmenovitém napětí vstupní strany určíme z údajů wattmetru ztráty naprázdno a potom připojíme na výstupní stranu voltmetr a ze změřené hodnoty 20, vypočteme napěťový převod (7.1) 20 Tyto hodnoty jsou třeba pro sestavení náhradního schématu transformátoru v apitole 7.5. Obr. 7-1 Schéma zapojení pro měření transformátoru naprázdno Obr. 7-2 Charateristia naprázdno 7.4 Měření naráto Úolem je změřit charateristiu naráto ( ) a při jmenovitém určit ztráty naráto a poměrné napětí naráto u n. Obr. 7-3 Schéma zapojení pro měření transformátoru naráto Schéma zapojení je na obr 7-3. Měříme závislost proudu naráto na napětí ( ) a při jmenovitém proudu určíme ztráty naráto a poměrné napětí naráto. Aby se při měření příonu neuplatnily úbyty na ampérmetru a proudových cívách wattmetru, zapojíme 34

3 voltmetr a napěťovou cívu wattmetru blíže zoušenému transformátoru. Pro toto zapojení můžeme ověřit výpočtem spotřebu přístrojů a v případě, že je větší než 1% příonu, provedeme oreci. Při měření transformátor nejdříve připojíme na nulové napětí a potom rychle nastavíme napětí, při terém transformátorem protéá proud o málo větší než. Charateristia naráto ( ) je lineární (obr. 7-4) a proto ji budeme měřit pouze v něolia bodech. Důležitý je bod při jmenovitém proudu, dy měříme i ztráty naráto, teré jsou potřebné pro výpočet dalších onstant náhradního schématu. Důležitým údajem pro posuzování transformátorů je poměrné nebo procentní napětí naráto. Je to napětí při chodu naráto ( n ), při terém transformátorem protéá jmenovitý proud, vztažené na jmenovité napětí 1 % n u n.100 (%) (7.2) Poměrné napětí naráto se číselně rovná poměrné impedanci naráto n un z Z Z de je jmenovité napětí vstupní strany jmenovitý proud vstupní strany Z impedance naráto jmenovitá impedance Z Obr.7-4 Charateristia naráto Obr. 7-5 Náhradní schéma transformátoru 35

4 7.5 Vypočet parametrů náhradního schématu Z naměřených hodnot v chodu naprázdno a naráto vypočteme onstanty náhradního schématu, naznačeného na obr Z měření naprázdno vypočteme hlavní reatanci transformátoru 1h, i odpor respetující ztráty v železe R Fe. Při výpočtu můžeme zanedbat rozptylovou impedanci vstupního vinutí, protože je pouze zlomem impedance naprázdno. Pa platí: R R Fe 1 1 σ 1h de R 1 je odpor vstupního vinutí R Fe odpor reprezentující ztráty v železe 1σ rozptylová reatance vstupního vinutí hlavní reatance transformátoru 1h Výpočet odporu R Fe : 2 10n R Fe 10n 10 10n n. cosϕ 0 de 10n je napětí naprázdno, rovné jmenovitému napětí 10n jsou ztráty naprázdno při jmen. napětí 10n je proud naprázdno při jmen. napětí cosφ 0 účiní naprázdno cosφ 0 10n /(. 10n ) Výpočet hlavní reatance transformátoru: 1h 10n. sin ϕ de sin φ 0 určíme z měření ztrát naprázdno. Z měření naráto vypočítáme impedanci naráto a její složy. Při výpočtu zanedbáváme impedanci naprázdno. 0 mpedance naráto: Z 10 de je napětí naráto při jmenovitém proudu. Složy impedance naráto: R 1 1 Z.cosϕ Z. sin ϕ de cos φ je účiní při chodu naráto cosϕ. 36

5 V případě, že má transformátor symetricy uspořádané vinutí, můžeme zavést další zjednodušení, přibližně platí: ` ` R1 R 2 1σ 2σ Přepočet onstant náhradního schématu z výstupní strany na vstupní je uveden na obr Jestliže odpor naráto R porovnáme s celovým odporem transformátoru R R 2 vypočteným z odporů změřených stejnosměrným proudem, zjistíme, že R je o 5 až 40% větší, což je způsobeno zvětšením odporů vinutí vlivem povrchového jevu, přídavnými ztrátami vyvolanými rozptylovými toy např. ve stahovací onstruci a malými ztrátami v magneticém obvodu resp. náhradními odpory těchto ztrát. Při měření naráto může dojít tomu, že vypočtený účiní naráto vybočuje z oboru funčních hodnot funce cos φ. Je to způsobeno nepřesností měřicích přístrojů, z jejichž údajů účiní počítáme, zejména nepřesností údaje wattmetru, neboť ten má při měření malou výchylu. Relativní chybu měřícího přístroje (v %) pro určitou výchylu vypočteme ze vztahu: δ (P) tř.přesnosti měř.přístroje x max. výchyla / výchyla 7.6 rčení znau supiny spojení trojfázového transformátoru Zapojení trojfázového dvouvinuťového transformátoru je popsáno supinou dvou písmen a číslice. První velé písmeno přísluší zapojení strany vyššího napětí, druhé malé písmeno odpovídá zapojení strany nižšího napětí. Písmena Y, y značí zapojení do hvězdy, D, d zapojení do trojúhelnía a Z, z spojení do lomené hvězdy. Číslice udává zpoždění fáze nižšího napětí za stejně označenou fází vyššího napětí (ve smyslu označení svore) měřeno v hodinách od 0 do 11 přičemž l h 30. Tento tzv. hodinový úhel (hodinové číslo) je dán propojením vinutí transformátoru a je jednou z podmíne paralelní spolupráce transformátoru. Vzájemnou záměnou záladních spojení (Y, D, Z) na vstupní a výstupní straně i použití určitých stran vinutí jao začátů a onců, můžeme docílit mnoha ombinací (36). Se zřetelem na normalizaci, vlastnosti a vhodnost pro určitý účel se používají jen něterá spojení. a. Kontrola znau spojení měřením Kontrolu znau spojení provádíme za předpoladu, že vinutí všech fází obou stran mají stejný smysl vinutí. Podle zapojení vývodů vinutí na svorovnici transformátoru (např. ja je naznačeno na obr.7-6) určíme písmenové označení (v naresleném případě Yy) a hodinový úhel zjistíme následujícím měřením. 37