oes lv2.pdf - Elektrotehnički fakultet Osijek

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET OSIJEK Osnove električnih strojeva
Vježba br. 2:
JEDNOFAZNI TRANSFORMATOR: NATPISNA
Student:
PLOČICA, POKUS PRAZNOG HODA, POKUS
Grupa:
KRATKOG SPOJA
1. UVOD
1.1. Natpisna pločica
Svaki električni stroj, pa tako i transformator, po izlasku iz proizvodnje dobiva natpisnu pločicu na
kojoj su upisani njegovi osnovni podaci. Natpisna pločica se odnosi na sve transformatore istog
tipa, a podaci za konkretni transformator smiju odstupati od navedenih na natpisnoj pločici u
granicama određenim propisima (npr. IEC-normama). Natpisna pločica prema tome služi samo za
grubo upoznavanje s transformatorom, a točni parametri se dobivaju mjerenjem na konkretnom
transformatoru. Svaka promjena bitnih parametara transformatora mora biti unesena na natpisnu
pločicu.
Natpisna pločica mora sadržavati slijedeće podatke o transformatoru:
1. Ime proizvođača.
2. Oznaka tipa transformatora, tvornički broj transformatora.
3. Nazivni primarni napon, nazivna frekvencija i broj faza.
4. Nazivni sekundarni napon - napon praznog hoda sekundara kad je na primar navinut nazivni
fazni napon.
5. Nazivna snaga - propisima je definirana kao ulazna snaga, zbog njene neovisnosti o faktoru
snage tereta
6. Nazivna primarna (ulazna) struja - dobije se iz nazivne ulazne snage i nazivnog primarnog
napona.
7. Nazivna sekundarna (izlazna) struja - dobiva se iz nazivne primarna struje i prijenosnog
omjera transformatora.
8. Podaci u vezi s kratkim spojem transformatora: nazivni napon kratkog spoja (% U) i
dozvoljeno trajanje kratkog spoja.
9. Stupanj izolacije prema nazivnom naponu i termička klasa izolacije kod suhih
transformatora.
10. Oznaka vrste transformatora s obzirom na način vezivanja na mrežu (transformator ili
autotransformator) i oznaka spoja.
11. Oznaka načina hlađenja prema vrsti rashladnog sredstva koje hladi namot, načinu njegovog
strujanja te vrsti sredstva koje odvodi toplinu iz hladila i načinu njegovog strujanja.
12. Težina transformatora, rashladnog sredstva i godina izrade.
Stezaljke trofaznog transformatora se prema propisima označavaju:
• 1U, 1V, 1W - primarni (gornjonaponski) namot
• 2U, 2V, 2W – sekundarni (donjonaponski) namot
U starijim pogonima možemo naići i na oznake:
• A, B, C ; X, Y, Z - primar - počeci i krajevi namota
• a, b, c ; x, y, z - sekundar - počeci i krajevi namota
1

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
Stezaljke jednofaznog transformatora se prema propisima označavaju:
• D, Q – stezaljke primarnog (gornjonaponskog) namota
• d, q – stezaljke sekundarnog (donjonaponskog) namota
Jedan od važnijih podataka na natpisnoj pločici je podatak o prijenosnom omjeru transformatora.
Prijenosni omjer je omjer napona namota s većim brojem zavoja i napona namota s manjim brojem
zavoja u praznom hodu transformatora.
Pri utvrđivanju prijenosnog omjera transformator se, u pravilu, napaja na gornjonaponskoj strani jer
napon na slobodnim stezaljkama dononaponske strane ne može tada biti veći od narinutog napona.
Ako nazivni napon gornjonaponske strane ne prelazi 1000 V, a želimo izbjeći utjecaj struje
magnetiziranja, preporučuje se transformator priključiti na napon n U U 75 , 0 = .
Voltmetrom treba izmjeriti napon na gornjonaponskoj ( U gn ) i dononaponskoj ( U dn ) strani
transformatora.
Prijenosni omjer se izražava omjerom ta dva napona preko relacije:
U
k =
gn
12 (1)
U dn
Opisano mjerenje daje za praksu dovoljno točne rezultate, ali treba napomenuti da je pri tome omjer
broja zavoja samo približno jednak omjeru napona gornjonaponske i donjonaponske strane
transformatora:
w
w
1 gn 1
= = (2)
2
U
U
dn
U
U
1.2. Pokus praznog hoda jednofaznog transformatora
Prazni hod (Sl.1.1) predstavlja neopterećeni rad transformatora priključenog na nazivni napon (Un).
Da bi se dobila cjelovitija slika o radu transformatora u praznom hodu treba snimiti karakteristiku
praznog hoda na temelju raznih vrijednosti priključenog napona.
Gubitci koji se javljaju u praznom hodu transformatora utvrđuju se pokusom praznog hoda.
Pokus praznog hoda se izvodi tako da se gornjonaponska (primarna) strana ispitivanog
transformatora priključi na nazivni napon, a donjonaponska (sekundarna) strana ostavi
neopterećena (otvorena).
Pri tome se mjeri narinuti napon praznog hoda (U0), struja u praznom hodu (I0) i snaga u praznom
hodu (P0) koju ispitivani objekt uzima iz električne mreže. Faktor snage u praznom hodu (cosφ0) se
određuje računski na temelju rezultata ostalih izmjerenih električnih veličina.
Mjerenja u pokusu praznog hoda se izvode u nekoliko točaka da bi se dobili podaci za konstrukciju
dijagrama. Preporuka je da se mjerenja vrše u granicama: U0 = 0,5 Un do U0 = 1,1 Un , a najmanje u
četri slučaja: U0 = 0,5 Un , U0 = 0,9 Un , U0 = Un i U0 = 1,1 Un.
Kod određenih vrijednosti narinutog napona električne mreže očitava se struja praznog hoda (I0)
koja se u praksi izražava u postocima odgovarajuće nazivne struje (npr.: I0 = 0,15 In). Snaga
izmjerena vatmetrom, koju transformator uzima iz električne mreže u praznom hodu (P0),
predstavlja gubitke u željezu ( gubitci zbog histereze i vrtložnih struja), a gubitci u bakru koji pri
tome nastaju su neznatni zbog male struje praznog hoda te se mogu zanemariti.
2
2

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
Slika 1.1 Jednofazni transformator u praznom hodu
Iz poznatih gubitaka (P0) i struje (I0) može se odrediti faktor snage praznog hoda (cosφ0) i radna
komponenta struje (I0r):
cos
P
0 ϕ 0 =
(3)
U1
⋅ I 0
P
0
I 0r
= (4)
U1
Struja magnetiziranja se može odrediti prema relaciji:
I µ = I + I
(5)
2 2
0 0r
1.3. Pokus kratkog spoja jednofaznog transformatora
Pokus kratkog spoja na transformatoru (Sl.1.2) izvodi se radi utvrđivanja gubitaka snage koji
nastaju zbog toka struje kroz namote, a očituju se zagrijavanjem. Kako su namoti najčešće bakreni,
spomenute gubitke nazivamo još i gubitcima u bakru.
Pokus kratkog spoja na transformatoru se izvodi pri kratko spojenim stezaljkama donjonaponske
(sekundarne) strane tako da se na stezaljke gornjonaponske (primarne) strane narine toliki napon –
napon kratkog spoja (Uk ), dok kroz namot donjonaponske (sekundarne) strane ne poteče nazivna
struja (In) – struja kratkog spoja (Ik). Može se pisati da će pri pokusu kratkog spoja biti:
In = Ik , odnosno U1 = Uk
Pri pokusu kratkog spoja mjeri se napon kratkog spoja (Uk ), struja kratkog spoja (Ik) i snaga,
odnosno gubitci pri pokusu kratkog spoja (Pk). Faktor snage kratkog spoja (cosφk) određuje se
računski na temelju rezultata ostalih izmjerenih električnih veličina. U praksi je dovoljno da se
mjerenja u pokusu kratkog spoja izvode u 4 točke, kako bi se dobili potrebni podaci za konstrukciju
dijagrama. Preporučeno je da se mjerenja vrše u granicama: Ik = 1,1 ... 0,5 In . Pokus kratkog spoja
se izvodi obrnutim redom od pokusa praznog hoda tj. u prvom slučaju narinemo toliki napon
kratkog spoja (Uk ) da poteče Ik = 1,1 In.
(6)
3

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
Taj obrnuti redosljed mjerenja se izvodi da bi se smanjilo dodatno zagrijavanje namota. Iz tog
razloga pokus treba izvesti u što kraćem vremenu.
U pokusu kratkog spoja za razne mjerene vrijednosti struje kratkog spoja (Ik) očitavaju se pomoću
voltmetra odgovarajući naponi kratkog spoja (Uk ) i snage pri pokusu kratkog spoja (Pk).
Napon kratkog spoja se u praksi izražava u postocima nazivnog napona:
u
U
⋅100%
k
k = (7)
U n
Napon kratkog spoja se za transformatore najčešće kreće u granicama uk = 4 ... 12 %.
Kako je pri pokusu kratkog spoja narinuti napon (Uk) relativno nizak, to su gubitci u željezu, koji
pri tome nastaju, relativno mali pa se u praksi mogu zanemariti. Prema tome, snaga izmjerena
vatmetrom koju transformator uzima iz električne mreže u pokusu kratkog spoja predstavlja nazivne
gubitke u bakru, tj.:
Pk = PCu (8)
Faktor snage pri pokusu kratkog spoja određuje se prema relaciji:
P
k
cos ϕ k =
(9)
U k ⋅ I k
Transformator se pri pokusu kratkog spoja može nadomjestiti impedancijom kratkog spoja (Zk):
U1 = Uk
In = Ik
D
Q
U
k
Z k = (10)
I n
w1
Slika 1.2 Jednofazni transformator pri pokusu kratkog spoja
w2
d
q
Kratki
spoj
4

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
2. ZADATAK
2.1. Natpisna pločica
1. S natpisne pločice očitati sve podatke i svakom podatku odrediti značenje.
2. Skicirajte raspored stezaljki s oznakama.
2.2. Pokus praznog hoda jednofaznog transformatora
1. Spojite jednofazni transformator prema shemi na slici 2.1.
Slika 2.1. Shema spoja za pokus praznog hoda jednofaznog transformatora
5

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
2. Mjerenja provedite pomoću regulacijskog transformatora u četri karakteristične točke:
U0 = 0,5 Un , U0 = 0,9 Un , U0 = Un i U0 = 1,1 Un. Izmjerene i izračunate vrijednosti unesite u
tablicu 2.1.
*prostor za račun
Tablica 2.1. Izmjerene i izračunate vrijednosti za pokus praznog hoda
Broj
mjerenja
1. U0 = 0,5 Un
2. U0 = 0,9 Un
3. U0 = Un
4. U0 = 1,1 Un
U0 I0 P0 U20 cosφ0
Mjereno
pri [V] [A] [W] [V]
3. Na temelju izmjerenih vrijednosti konstruirajte u prikladno odabranom i označenom mjerilu
dijagram U0 = f ( I0 ).
* dijagram U0 = f ( I0 )
6

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
4. Odredite nazivne gubitke praznog hoda pri U0 = Un u postocima nazivne snage.
*prostor za račun
2.3. Pokus kratkog spoja jednofaznog transformatora
1. Spojite jednofazni transformator prema shemi na slici 2.3
Slika 2.2. Shema spoja za pokus kratkog spoja jednofaznog transformatora
2. Mjerenja provedite pomoću regulacijskog transformatora u četri karakteristične točke:
Ik = 1,1 In , Ik = In , Ik = 0,9 In i Ik = 0,5 In. Izmjerene i izračunate vrijednosti unesite u tablicu 2.1.
Tablica 2.1. Izmjerene i izračunate vrijednosti za pokus praznog hoda
Broj
mjerenja
1. Ik = 1,1 In
2. Ik = In
3. Ik = 0,9 In
4. Ik = 0,5 In
Ik Uk Pk uk cosφk
Mjereno
pri [A] [V] [W] [%]
3. Na temelju izmjerenih vrijednosti konstruirajte u prikladno odabranom i označenom mjerilu
dijagram Ik = f ( Uk ).
7

Osnove električnih strojeva - laboratorijske vježbe Špoljarić Ž. ; 2008/09.
* dijagram Ik = f ( Uk )
4. Odredite nazivne gubitke u bakru pri Ik = In u postocima nazivne snage.
*prostor za račun
3. ZAPAŽANJA I KOMENTAR
8