Měření na 3fázovém transformátoru

Transkript

1 Měření na 3fázovém transformátoru Transformátor naprázdno 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 U an = 115 V vypočítejte poměrný proud naprázdno (I 2n = 40,2 A). Sestrojte charakteristiky naprázdno závislost P 0, I 0, cos 0 = f(u 0 ) Význam měření naprázdno a) proud naprázdno I 0, popř.: závislost I 0 = f(u 0 ) magnetizační charakteristika b) ztráty naprázdno P 0 c) převod napětí, měří-li se voltmetry d) závitovou izolaci zvýšeným napětím e) hlučení jádra při jmenovité indukci 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% I n podle velikosti transformátoru. Příkon naprázdno ztráty naprázdno bývají 0,3 až 1% P n. Ztráty naprázdno zahrnují ztráty v železe P Fe, ztráty ve vinutí P jo, přídavné ztráty v kovových částech stahovací konstrukce a v nádobě, včetně ztrát v dielektriku P d. 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 Vztahy používané při výpočtu I 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 P součet údajů wattmetrů i 0 = 100*I 0n /I n [%] I 0n..... odpovídá U 2n cos 0 = P 0 /U 0 *I 0 * Schéma zapojení Použité měřící přístroje Voltmetr UNI-T 3900 Ampérmetry Fk technics Fk 17B Wattmetry Metra Me 45 Reg. autotransformátor R A 3 10 Transformátor Me 53

2 I 0 [A] P 0 [W] Tabulka naměřených a vypočtených hodnot č.m. I u [A] I v [A] I w [A] I 0 [A] P w1 [W] + P w2 [W] - P 0 [W] cos 0 [-] U 0 [V] 1 0,86 0,54 0,80 0,733 13,0 2,5 52,5 0, ,00 0,64 0,95 0,863 15,5 4,0 57,5 0, ,19 0,77 1,11 1,023 19,0 6,0 65,0 0, ,44 0,94 1,34 1,240 24,0 9,0 75,0 0, ,70 1,16 1,66 1,507 30,0 13,0 85,0 0, ,06 1,43 2,02 1,837 37,0 18,5 92,5 0, ,49 1,72 2,50 2,237 46,0 26,5 97,5 0, ,04 2,20 3,06 2,767 57,0 34,0 115,0 0, ,72 2,72 3,77 3,403 72,0 46,0 130,0 0, ,53 3,35 4,59 4,157 89,0 59,0 150,0 0, Příklad výpočtu (pro 9. měření) k W =M u *M i / MAX I 0 =(I u +I v +I w )/3 P 0 =(P W1 -P W2 )*k cos 0 =P 0 /(1,73*U 0 *I 0 ) k W =150*5/150 I 0 =(3,72+2,72+3,77)/3 P 0 =(72-46)*5 cos 0 =130/(1,73*115*3,4) k W =5 W/d I 0 =3,403 A P 0 =130 W cos 0 =0, Charakteristiky naprázdno P 0 = f (U 0 ) 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0, U 0 [V] I 0 = f (U 0 ) 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0, U 0 [V]

3 cos 0 [-] cos 0 = f (U 0 ) 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0, U 0 [V] Závěr Měření proběhlo úspěšně. Zjistili jsme, že transformátor odebírá jistý magnetizační proud, i když na něj není připojena zátěž. Transformátor nakrátko Zadání Změřte třífázový vzduchový transformátor v chodu nakrátko. Regulujte napětí od 0 V do hodnoty, kdy I k = I n = 20 A. Měřte proud a činný příkon. Vypočítejte účiník nakrátko. Vypočítejte u k (%) a ustálenou hodnotu zkratového proudu I k. Sestrojte charakteristiky nakrátko závislost I k, cos k, P k = f(u k ). Proveďte 10 měření pro hodnoty proudu: 2, 4, 6, A Význam měření nakrátko Zkouškou nakrátko určujeme: a) ztráty nakrátko P k, které tvoří činný příkon transformátoru, závislost ztrát nakrátko na napětí nakrátko b) přídavné ztráty P d, u olejových transformátorů popř. i ztráty v nádobě c) napětí nakrátko (%) d) správnost provedení spájených i šroubových spojů, svorek, průchodek, stahovací konstrukce a víka 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 Vztahy potřebné pro výpočet I k - střední hodnota proudů v jednotlivých fázích P k - měří se nejčastěji 2 wattmetry jako součet jejich údajů cos k = P k /( 3 *U k *I k ) u k = (U 1k /U 10 )*100 [%] P k = P j1 + P j2 + P d Ztráty ve vinutí se přepočítávají na pracovní teplotu 75 C. I k = I n *(100/u k ) [A]

4 2. 1. Schéma zapojení Použité přístroje Wattmetry - Me 43 a 44 Voltmetr digitální přístroj M3900 Ampérmetry digitální přístroje Fk17B Měřící transformátory proudu BKP 1178 Autotransformátor Me Tabulky naměřených a vypočtených hodnot č. m. I u [A] I v [A] I w [A] I k [A] P W1 [d] P W2 [W] P k [W] U k [V] cos k [-] 1 0,72 0,5 0,49 2,28 1,0 0,0 8 3,1 0, ,25 1,0 0,89 4,19 1,5 1,0 20 5,3 0, ,79 1,5 1,34 6,17 2,5 2,5 40 7,6 0, ,18 2,0 1,87 8,07 3,5 5,0 68 9,7 0, ,74 2,5 2,55 10,39 5,0 8, ,7 0, ,22 3,0 2,87 12,12 7,0 10, ,6 0, ,83 3,5 3,38 14,28 10,0 15, ,4 0, ,27 4,0 3,80 16,09 12,0 19, ,4 0, ,85 4,5 4,35 18,27 15,0 25, ,2 0, ,20 5,0 4,87 20,09 17,0 31, ,2 0,456 Převod MTP: 4 Konstanta wattmetrů: 2

5 P k [W] I k [A] Příklad výpočtu (pro 5. měření) k W =M u *M i / MAX I k =p*(i u +I v +I w )/3 P k =(P W1 +P W2 )*k*p cos k =P k /(1,73*U k *I k ) k W =60*5/150 I k =4*(2,74+2,50+2,55)/3 P k =(5+8)*8 cos k =104/(1,7*12,7*10,4) k W =2 W/d I k =10,39 A P k =104 W cos k =0,455 p=i VST /I VÝST p=20/5 p= Charakteristiky nakrátko 25,00 I k = f(u k ) 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 U k [V] P k = f(u k ) ,1 5,3 7,6 9,7 12,7 14,6 17,4 19,4 22,2 24,2 U k [V]

6 cos k [-] cos k = f(u k ) 0,700 0,600 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 U k [V] 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 P k také ztráty vířivými proudy a ztráty rozptylovými toky, které jsou oproti P k zanedbatelné. Ztrátový výkon nakrátko P k se zvyšuje zároveň s napájecím napětím U k. Obdobně to platí pro proud I k. Naměřená hodnota U k je důležitá hodnota nejen pro ztráty, ale i pro paralelní spojovaní transformátorů.