I. Część teoretyczna.
1.Budowa i zasada działania transformatora.
Transformator jest statycznym urządzeniem elektrycznym, działającym na zasadzie indukcji elektromagnetycznej wzajemnej. Zadaniem transformatora jest podwyższenie lub obniżenie napięcia, co jest związane z odpowiednim zmniejszeniem prądu przy zachowaniu stałej częstotliwości.
Budowa transformatora:
a) schemat b) rdzeń
Dwa uzwojenia- uzwojenie górnego napięcia i uzwojenie dolnego napięcia są nawinięte na rdzeniu wykonanym z cienkich blach stalowych, wzajemnie odizolowanych w celu zmniejszenia strat od prądów wirowych i na histerezę magnetyczną. Rdzeń stanowi zamknięty obwód magnetyczny. Uzwojenia są wykonane z izolowanego przewodu miedzianego, niekiedy aluminiowego. Uzwojenie, do którego doprowadzamy energię nazywa się pierwotnym, a uzwojenie, z którego energia jest pobierana – wtórnym.
2. Układy połączeń uzwojeń transformatora trójfazowego.
Rdzeń transformatora trójfazowego składa się z trzech kolumn. Na każdej z nich są nawinięte po dwa uzwojenia, z których jedno jest uzwojeniem pierwotnym, a drugie wtórnym. Sposoby łączenia uzwojeń są oznaczone literami, duże litery dotyczą uzwojeń górnego napięcia, a małe- dolnego. Uzwojenia górnego napięcia łączy się w gwiazdę (Y) lub w trójkąt (D), uzwojenia dolnego napięcia łączy się w gwiazdę (y), trójkąt (d) lub w zygzak (z).
3. Stany pracy transformatora, jakie są straty transformatora.
Rozróżniamy stany transformatora:
Ø Stan jałowy transformatora
Ø Stan obciążenia transformatora
Ø Stan zwarcia transformatora
Stan jałowy transformatora.
Występuje stan jałowy, gdy uzwojenie pierwotne jest przyłączone do źródła prądu przemiennego o napięciu U1 i częstotliwości f a uzwojenie wtórne jest otwarte i prąd wtórny nie płynie I2=0 natomiast I1=I0. Prąd jałowy transformatora jest niewielki w granicach od 5 do 10%In. Dzięki temu można pominąć spodki napięcia wywołane rezystencją uzwojeń i można przyjąć, że napięcie U1=SEM.
Moc pobierana przez transformator w takim stanie jest zużywana wyłącznie na pokrycie strat w żelazie ΔPFe.
Stan obciążenia transformatora:
Stan obciążenia transformatora jest wówczas, gdy do zacisków wtórnych zostanie przyłączony odbiornik energii elektrycznej wobec tego w uzwojeniu pierwotnym popłynie w granicach od 0 do In, a w uzwojeniu wtórnym I2.
Stratę napięcia w transformatorze nazywamy różnicą geometryczną napięć U20 i U2.
Straty mocy w transformatorze dzielimy na:
Ø Straty jałowe występują w rdzeniu ΔPFe,
Ø Straty obciążeniowe ΔPCu występujące w rezystancjach uzwojeń przy obciążeniu.
II. Część eksperymentalna.
Zadanie 1.- Pomiar przekładni i wyznaczenie charakterystyk stanu jałowego.
W układzie pomiarowym jak na rysunku wyznaczyć charakterystyki prądu Io, mocy Po i napięcia wtórnego U2 w funkcji zmian napięcia zasilającego U1 w granicach od 0,3 + 1,2 Un. Sporządzić wykresy zależności σ, Io, Po, cosφo=f/U1/. Obliczyć wartości przekładni σ, współczynnika mocy cosφo oraz wyznaczyć wielkości:
Schemat układu do pomiaru transformatora w stanie jałowym:
Lp.
U1
Io
Po
U2
v
cosφo
Wyniki obliczeń
1
220
0,105
9
25,4
8,6
0,39
cosφ=0,39
2
205
0,08
8
24
8,5
0,49
3
190
0,065
7
22,4
0,56
4
180
0,06
6
20,8
0,55
5
160
0,05
18,8
0,63
145
0,04
16,8
0,69
125
0,035
14,4
8,7
0,68
...
wojtekklimczak1