Fakulta elektrotechnická KATEDRA ELEKTROMECHANIKY A VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY ELEKTRICKÉ STROJE Laboratorní cvičení LS 2013/2014 Měření ztrát 3f transformátoru Cvičení: Po 11:10 12:50 Měřící tým: Petr Zemek, Lukáš Kupec Ročník: 2. Elaborát zpracoval: Petr Zemek Datum měření: 24. 2. 2014 Datum vypracování: 5. 3. 2014 Připomínky: Kontroloval:
1. Zadání úlohy Proveďte měření naprázdno na transformátoru o zdánlivém výkonu 900 VA. Transformátor zapojte dle pokynů vyučujícího (Yd, Yy, Dd). Dále změřte Ohmovou metodou odpory vinutí a proveďte rozdělení ztrát v transformátoru. Stanovte převod transformátoru pro dané spojení. Naměřené a vypočtené hodnoty zpracujte tabelárně a graficky vyneste závislosti: U 0 =f(i 0 ) pro průměrné hodnoty stanovené ze všech 3f P 0 =f(u 0 ), P Fe =f(u 0 ), P J =f(u 0 ), cos ϕ 0 = f(i 0 ), cos ϕ 0 = f(u 0 ) Q TR =f(u) (celková 3f hodnota, součet všech 3f) Ve zhodnocení měření uveďte: odpory vinutí jednotlivých fází primáru i sekundáru převod transformátoru pro dané spojené ztráty v jednotlivých částech transformátoru pro jmenovité napájecí napětí proud naprázdno transformátoru pro jmenovité napájecí napětí váš názor, zda je transformátor na základě provedeného měření provozuschopný Poznámka: Pro napájení použijte 3f autotransformátoru v pultu D103. Jeho maximální proud je 6A. 2. Teoretický úvod Ztráty transformátoru se dělá na ztráty v magnetickém obvodu (v železe) a na ztráty v elektrickém obvodu (v mědi). Součet ztrát nakrátko a naprázdno dosahuje u moderních energetických transformátorů velkých výkonů (MVA) pouze 0,5 %, účinnost je tedy 99,5 %. U malinkých transformátorů převládají ztráty nakrátko (ve vinutí) řádově 10 %. Ztráty v železe se měří napájením primárního vinutí jmenovitým napětím a při rozpojených svorkách sekundárního vinutí. Ztráty v mědi se měří při vyzkratovaných svorkách sekundárního vinutí při mnohem menším napětí na primárním vinutí aby nedošlo k poškození transformátoru vlivem přetížení. 3. Postup měření Nejdříve jsme změřili odpor vinutí. Měření jsme prováděli obyčejným multimetrem. Odpor jednotlivých vinutí vyšel 3,4 ohmu. Dále nám bylo řečeno, že kdybychom prováděli měření Ohmovou metodou, tak bychom došli k výsledku 3,235 s touto hodnotou bylo pracováno ve výpočtech. Pro výpočet převodu transformátoru jsme na přípravku jezdcem nastavili 100V na primárním vinutí měřeného transformátoru a voltmetrem jsme změřili jednotlivé napětí jak na primáru tak na sekundáru. 2
Potom probíhalo měření naprázdno pomocí přípravku s počítačem, kde jsme nastavovali napětí od 0 V po 10 % do 390 V. Na konci měření jsme provedli export dat na vlastní flash paměť.. 4. Schéma zapojení Obr. 1 Zapojení obvodu transformátoru pro měření ztrát v železe 5. Použité přístroje Multimetr: Měřený transformátor: 900VA; 400V / 230V sdružené napětí; 230V / 132V fázové napětí; Měřící systém s integrovaným měřícím transformátorem o převodu 2/5: 6. Naměřené a vypočítané hodnoty Tab. 1 Činný odpor vinutí Činný odpor vinutí [Ohm] Rab 6,8 R L1 3,4 Rbc 6,8 R L2 3,4 Rac 6,8 R L3 3,4 Tab. 2 Převod transformátoru Převod transformátoru [V] primární vinutí sekundární vinutí U ab 105 U ab 63 U ac 103 U ac 62 U bc 104 U bc 63 Převod: 1,6596 Tab. 3 Ztráty v magnetickém obvodu Pj1 Pj2 Pj3 0,0013 0,0003 0,0013 0,0029 0,0013 0,0029 0,0081 0,0013 0,0081 0,0116 0,0029 0,0116 0,0207 0,0081 0,0207 0,0391 0,0159 0,0391 0,0728 0,0262 0,0828 0,1863 0,0728 0,1863 0,3963 0,1566 0,3963 0,7767 0,3313 0,8088 3
Tab. 4 Změřené hodnoty proudu, napětí a výkonu Čas U12[V] U23[V] U31[V] I L1 I L2 I L3 P L1 P L2 P L3 Q L1 Q L2 Q L3 12:09:10 37 37 36 0,02 0,01 0,02 0 0 0 0 0 0 12:09:15 73 74 72 0,03 0,02 0,03 1 1 2 1 0 0 12:09:21 113 112 111 0,05 0,02 0,05 2 2 3 2 0 1 12:09:27 155 155 154 0,06 0,03 0,06 4 3 6 4 0 0 12:09:32 194 194 193 0,08 0,05 0,08 6 5 8 7 3 3 12:09:38 235 234 234 0,11 0,07 0,11 8 7 13 13 6 10 12:09:43 270 269 269 0,15 0,09 0,16 10 10 18 21 10 18 12:09:49 312 312 311 0,24 0,15 0,24 14 14 27 41 23 34 12:09:54 349 349 348 0,35 0,22 0,35 18 20 41 68 40 58 12:10:00 385 385 384 0,49 0,32 0,5 22 28 58 106 65 95 Tab. 5 Vypočtené hodnoty ztrát P0 [W] P0 [%] Pj0 [Vam] Pfe [Var] 140,4 12,69216 3,690488 136,709512 4
7. Grafy Ztráty na levém krajním sloupku a vinutí L1 25 20 P [W] 15 10 P L1 Pfe L1 Pj1 5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 U1, U2, U3 Obr. 1 - Příklad grafu naměřených hodnot. Ztráty na středním sloupku a jeho vinutí P [W] 30 25 20 15 10 5 P L2 Pfe L2 Pj2 0-5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 U1, U2, U3 5
Ztrátyna pravém krajním slopku a vinutí L3 70 60 P [W] 50 40 30 20 10 P L3 Pfe L3 Pj3 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 U1, U2, U3 8. Závěr Vzhledem k tomu, že má měřený transformátor výkon 900VA, změřené a vypočtené hodnoty se zdají být reálné. 9. Příklady výpočtů 6