Měření transformátoru naprázdno a nakrátko

Transkript

1 Měření u naprázdno a nakrátko Měření naprázdno Teoretický rozbor Stav naprázdno je stavem u, při kterém je I =. řesto primárním vinutím protéká proud I tzv. magnetizační, jenž je nutný pro vybuzení magnetického pole v magnetickém obvodu u při jmenovitém napětí N. Tento proud se skládá ze dnou složek. rvní je raze induktivního charakteru a je fázově posunuta o 9 elektrických za fázorem proudu. Reprezentuje tak hlavní indukčnost L µ (resp. X µ )a tedy i hlavní tok v magnetickém obvodu. Druhá složka reprezentuje hysterezní ztráty a ztráty vířivými proudy. Tato složka je ve fázi s vektorem napětí a lze ji parametricky vyjádřit pomocí fiktivního odporu R Fe, na němž tyto ztráty vznikají. R X σ ' X σ ' R ' I I I ' R Fe X µ ' Náhradní schéma u Cíle měření měřit proud naprázdno I a stanovit procentní proud naprázdno i % měřit ztráty naprázdno = Fe. Vypočítat hodnotu účiníku u naprázdno cosφ. Vypočítat převod u p pro celý měřený rozsah. Vynést do grafu závislosti, I, Fe a cosφ na napětí primárního vinutí. Vypočítat impedanci naprázdno a jejich jednotlivé části R Fe a X µ Schéma zapojení kva Výstupní strana rozpojená Regulační x lem xi lem CI + C Měřený Schéma zapojení u pro měření naprázdno ostup měření. Na zapojený přivedeme pomocí regulačního u napájecí napětí % N.. Toto napětí pomalu snižujeme po cca % a při každé hodnotě napětí změříme příslušné proudy a výkony.. ároveň odečítáme hodnotu napětí pro vypočtení převodu u p.

2 Tabulka naměřených hodnot Naměřená data vložte do tabulky a vypočítejte zbývající položky V W I I V I W I V W S cosφ p [V] [V] [V] [V] [A] [A] [A] [A] [W] [W] [W] [V] [W] [VA] [-] [-] Vzor tabulky pro měření Vzorce pro určení hodnot v tabulce Hodnota vstupního napětí se vypočte jako střední hodnota napětí jednotlivých fází. + V + W = [V] Hodnota vstupního proud se vypočte také jako střední hodnota napětí jednotlivých fází. I + IV + IW I = [A] Celkový činný výkon dodávaný do u je roven součtu výkonů jednotlivých fází. = + V + W [W] dánlivý dodávaný výkon u je roven trojnásobku součinu vstupního napětí a proudu. S = I [VA] Účiník u pro dané napětí je roven podílu činného výkonu a zdánlivého výkonu. S řevod napětí u vyjadřuje poměr vstupního napětí k výstupnímu. p Grafy Vzor zobrazení veličin měření naprázdno v grafu

3 Vzorce pro určení parametrů u vynesených grafů je nutné odečíst hodnoty I a pro jmenovité napětí N (pokud nebyly přesně změřeny). Impedance u naprázdno je pak: I Účiník naprázdno při jmenovitém napětí N je roven podílu činného výkonu a zdánlivého výkonu: N I Odpor R Fe popisující magnetizační ztráty a ztráty vířivými proudy (tzv. ztráty v železe) je vypočtený z impedance. R Fe Magnetizační reaktanci X µ vypočteme také z impedance. X µ sinφ rocentní proud naprázdno udává míru velikosti proudu naprázdno u s jmenovitém proudu I N. S N IN = % N I i% = % IN Měření nakrátko Teoretický rozbor Stav nakrátko je stavem u, při kterém jsou sekundární svorky zkratovány. kratový proud tekoucí sekundárním vinutím je dán tvrdostí u a je značně vysoký (7-5x). Transformátor při chodu nakrátko se jeví jako tlumivka o impedanci K, jejíž reálná část R K je součtem ohmického odporu vstupního vinutí a přepočteného odporu výstupního vinutí R +R a imaginární část je dána součtem rozptylových reaktanci X σ +X σ. Abychom mohli určit tyto parametry, je nejlépe měřit tak aby pracoval v oblasti nenasycení magnetického obvodu ale při jmenovitém proudu (příčná impedance je vzhledem k impedanci K zanedbatelná). Můžeme ho dosáhnout tak, že zkratujeme sekundárního vinutí a svorky primárního vinutí připojíme na výstupní svorky regulačního u. Když budeme zvyšovat napětí začne růst i proud protékající vinutími. Jakmile proud dosáhne hodnoty jmenovitého proudu I K dosáhli jsme stavu nakrátko a odečteme hodnotu odpovídajícího napětí K. Toto napětí je napětím nakrátko, jeden z provozních parametrů u. omocí převrácené hodnoty procentního napětí nakrátko lze učit ustálený zkratový proud při jmenovitém napětí. Impedance nakrátko je celková hodnota nahrazující sériové zapojení dvou odporů R a R ' a dvou reaktancí rozptylových indukčností popisující primární a sekundární vinutí. Často se uvádí že přepočítané parametry sekundárního vinutí jsou hodnotově stejné jako parametry primárního vinutí. roto lze také napsat, že R = R ' a X σ = X σ '. Důležitou hodnotou při měření nakrátko jsou ztráty K (tzv. ztráty nakrátko nebo ztráty ve vinutí) vznikající průchodem proudu vinutím. Odpovídají činnému odporu vinutí a jsou kvalitativním parametrem (spolu se ztrátami naprázdno ) určující účinnost přenosu elektrické energie em. Cíle měření měřit napětí nakrátko K a stanovit procentní napětí nakrátko u K% měřit ztráty nakrátko K = Cu.

4 Vypočítat hodnotu účiníku u nakrátko cosφ K. Vypočítat impedanci naprázdno K a jejich jednotlivé části R, R ', X σ a X σ ' Vynést závislosti, I, Fe a cosφ na napětí primárního vinutí. Schéma zapojení měření nakrátko kva Výstupní strana zkratovaná Regulační CI + C x lem xi lem Schéma zapojení u pro měření nakrátko Měřený ostup měření. Na zapojený přivedeme pomocí regulačního u napájecí napětí N =V a pomalu zvyšujeme až primárním vinutím začne protékat proud %I N.. Tento proud pomalu snižujeme po cca % k a při každé hodnotě proudu změříme příslušné napětí a výkony. Tabulka naměřených hodnot Naměřená data vložte do tabulky a vypočítejte zbývající položky V W I I V I W I V W S cosφ [V] [V] [V] [V] [A] [A] [A] [A] [W] [W] [W] [W] [VA] [-] Vzorce pro určení hodnot v tabulce Hodnota vstupního napětí se vypočte jako střední hodnota napětí jednotlivých fází. + V + W = [V] Hodnota vstupního proud se vypočte také jako střední hodnota napětí jednotlivých fází. I + IV + IW I = [A] Celkový činný výkon dodávaný do u je roven součtu výkonů jednotlivých fází. = + V + W [W] dánlivý dodávaný výkon u je roven trojnásobku součinu vstupního napětí a proudu. S = I [VA] Účiník u pro dané napětí je roven podílu činného výkonu a zdánlivého výkonu. S

5 Grafy Vzor zobrazení veličin měření naprázdno v grafu Vzorce pro určení parametrů u vynesených grafů je nutné odečíst hodnoty K a K pro jmenovitý proud I N (pokud nebyly přesně změřeny). Impedance u nakrátko K je pak: K K IK Účiník nakrátko K při jmenovitém proudu I N je roven podílu činného výkonu a zdánlivého výkonu K K I K N Odpor nakrátko R K popisující ztráty ve vinutí je vypočtený z impedance nakrátko K. RK = K cosφk [Ω] Odpor primárního vinutí a je za předpokladu R =R ' roven: RK R = R ' Skutečný odpor sekundárního vinutí je přepočítán pomocí převodu u: R R ' p Reaktance nakrátko X Κ vypočteme také z impedance nakrátko K. XK = K sinφk [Ω] Rozptylová reaktance primárního vinutí a přepočtená je za předpokladu X σ = X σ ' rovna: XK Xσ = X σ ' = řepočtená rozptylová reaktance sekundárního vinutí je přepočítaná pomocí převodu u: X X = σ σ p '

6 rocentní napětí nakrátko udává míru velikosti vstupního napětí na zkratovaném u jímž protéká jmenovitém proudu I N. K uk% = % N řevrácená hodnota procentního napětí nakrátko udává kolikrát větší je ustálený zkratový proud u (při napájení jmenovitým napětím) než jmenovitý. I N IKN = % uk% ávěr Shrňte výsledky z měření do několika vět.