Temat: Badanie stanu jałowego transformatora.

 

 

1.      Zasada działania transformatora

 

                     

 

Z1 -  ilość zwojów, uzwojenie I

Z2 – ilość zwojów, uzwojenie II

 

Wszystkie wielkości strony pierwotnej oznaczamy indeksami 1, a strony wtórnej indeksami 2.

Jeżeli uzwojenie pierwotne zasilane jest napięciem sinusoidalnym, wówczas strumień magnetyczny wytworzony w rdzeniu ma również przebieg sinusoidalny.

 

=maxsin(wt)

 

Po dołączeniu do uzwojenia pierwotnego napięcia o wartości skutecznej U1, uzwojenie to wytwarza zmienny strumień magnetyczny zamykający się przez rdzeń transformatora.

Ten zmienny w czasie strumień indukuje w uzwojeniu wtórnym siłę elektromotoryczną SEM zgodnie z prawem indukcji Faradaya.

Wartość SEM zależy od częstotliwości, liczby zwojów i wartości strumienia magnetycznego.

 

 

Ponieważ: – wynika stąd, że napięcie e2 jest przesunięte względem strumienia o 90°.

 

Wartość maksymalna E2max określona jest zależnością:

 

 

Wartość skuteczna wynosi:

 

 

f - częstotliwość napięcia zasilającego.

E2 – SEM indukowana w uzwojeniu wtórnym.

z2 – liczba zwojów uzwojenia wtórnego.

max – strumień główny zamykający się przez rdzeń.

 

Zmiana wartości napięcia następuje podczas przetwarzania energii elektrycznej za pośrednictwem strumienia magnetycznego, który przechodzi przez rdzeń. Przekrój rdzenia powinien być tak dobrany aby nie powodował nasycenia rdzenia.

 

Wartość prądu pobieranego przez transformator określa stan jego pracy. Zwykle pod uwagę bierze się trzy stany pracy:

 

- bieg jałowy

- obciążenia

- zwarcia

 

BIEG JAŁOWY

 

 

Transformator pracuje w stanie jałowym, jeżeli uzwojenie pierwotne przyłączone jest do źródła zasilania, a obwód wtórny jest rozwarty.


 


               

W prądzie biegu jałowego I10, który stanowi od 2-20% prądu znamionowego można wyodrębnić składową magnesującą I(składowa bierna) niezbędną do wytworzenia strumienia magnetycznego oraz składową IFe (składowa czynna) reprezentującą straty w rdzeniu.

 

 

Pole tekstowe:

 

 

 

Moc pobierana przez transformator obejmuje straty mocy w rdzeniu  oraz straty mocy w uzwojeniu .

 

 

Straty mocy w rdzeniu można podzielić na straty histerezowe związane z ciągłym przemagnesowywaniem rdzenia oraz straty wiroprądowe  związane z płynięciem prądów wirowych.

 

W związku z tym że straty w uzwojeniach są niewielkie można powiedzieć, że moc czynna Po dopływająca do transformatora o stanie jałowym jest prawie równa stratom mocy w rdzeniu.

 

 


Charakterystyki stanu jałowego:

 

Cel próby biegu jałowego to wyznaczanie strat mocy czynnej w rdzeniu oraz zmierzenie przekładni napięciowej, która określona jest zależnością:

 

nu==   

 

2.      Przebieg ćwiczenia

 

Łączymy układ według poniższego schematu a następnie zaczynając od napięcia 50V dokonujemy pomiaru napięć, prądów i mocy z krokiem napięcia zasilającego10V.

 

Na podstawie otrzymanych wyników obliczmy:

 

-         współczynnik mocy:                  

 

-         moc pozorną:                         

 

-         moc bierną transformatora:          lub   

 

-         składową magnesującą:          

 

-          składową reprezentującą straty w żelazie:     

 

L.p.

U10

I10

U20

P0

cosj0

Q0

S0

V

mA

V

W

----

War

VA

1

50

 

 

 

 

 

 

2

60

 

 

 

 

 

 

3

70

 

 

 

 

 

 

4

80

 

 

 

 

 

 

5

90

 

 

 

 

 

 

6

100

 

 

 

 

 

 

7

110

 

 

 

 

 

 

8

120

 

 

 

 

 

 

9

130

 

 

 

 

 

 

10

140

 

 

 

 

 

 

11

150

 

 

 

 

 

 

12

160

 

 

 

 

 

 

13

170

 

 

 

 

 

 

14

180

 

 

 

 

 

 

15

190

 

 

 

 

 

 

16

200

 

 

 

 

 

 

17

210

 

 

 

 

 

 

18

220

 

 

 

 

 

 

 

 

Na podstawie wyników wykreślamy zależności:

 

a)     

b)     

c)       

 

 

 

 

 

 

 

3.      Obliczenia.

 

a)      Obliczmy współczynnik mocy.

 

 

 

 

    .                 .                .

    .                 .                .

    .                 .                .

 

 

b)      Obliczmy moc pozorną transformatora.

 

 

 

    .                 .                .

    .                 .                .

    .                 .                .

 

 

c)      Obliczmy moc bierną transformatora.

 

 

 

 

    .                 .                .

    .                 .                .

    .                 .                .