Štítkové údaje

Kromě základních informačních údajů musí být na štítku transformátoru uvedena technická data, která vymezují použití stroje a která nazýváme jmenovitými. Údaje z výkonnostního štítku zapíšeme do sešitu.

Měření odporu vinutí

Odpor vinutí změřené stejnosměrným proudem jsou v praxi důležité pro kontrolu výpočtu, technologie i použitého materiálu. Odpor vstupního a výstupního vinutí transformátoru měříme poměrně přesnou a jednoduchou voltampérovou metodou pro malé odpory. Měřit můžeme při dvou odlišných proudech v rozmezí 10 až 20% jmenovitého proudu příslušného vinutí. Přesné měření vyžaduje zjištění teploty měřeného vinutí.

Měření naprázdno

Úkolem je změřit charakteristiku naprázdno I10(U10) a při jmenovitém napětí U1n určit ztráty naprázdno D P0 a napěťový převod k.

Měřením zjišťujeme proud naprázdno a ztráty naprázdno u transformátoru, jehož výstupní vinutí není zatíženo. Vzhledem k feromagnetickému jádru transformátoru bude napájecí proud závislý na magnetizační křivce jádra. Napájecí proud transformátoru I10 je poměrně malý, můžeme tedy při chodu naprázdno zanedbat ztráty ve vstupním vinutí a naměřený příkon P0 považovat za ztráty v železe D PFe. Tyto se dělí na ztráty hysterezní D Ph a vířivými proudy D Pv, které jsou závislé na kmitočtu a max. indukci podle empirických vztahů

D Ph ~ f.Bm1,5-2,5 D Pv ~ f2.Bm2

Při stálém kmitočtu jsou ztráty naprázdno závislé přibližně na druhé mocnině magnetické indukce a tedy i na druhé mocnině indukovaného napětí, které se prakticky rovná napětí naprázdno.

Při měření postupně zvyšujeme napětí až na hodnotu 1,1 U1n a zároveň měříme proud naprázdno. Při jmenovitém napětí vstupní strany U1n určíme z údajů wattmetru ztráty naprázdno a potom připojíme na výstupní stranu voltmetr a ze změřené hodnoty U20 vypočteme napěťový převod

Tyto hodnoty jsou třeba pro sestavení náhradního schématu transformátoru.

 

Měření nakrátko

Úkolem je změřit charakteristiku nakrátko I1k(U1k) a při jmenovitém proudu I1k= I1n určit ztráty nakrátko D Pk a poměrné napětí nakrátko ukn.

Měříme závislost proudu nakrátko na napětí. Aby se při měření příkonu neuplatnily úbytky na ampérmetru a proudových cívkách wattmetru, zapojíme voltmetr a napěťovou cívku wattmetru blíže zkoušenému transformátoru. Pro toto zapojení můžeme ověřit výpočtem spotřebu přístrojů a v případě, že je větší než 1% příkonu, provedeme korekci.

Při měření transformátor nejdříve připojíme na nulové napětí a potom rychle nastavíme napětí, při kterém transformátorem protéká proud o málo větší než I1n. Charakteristika nakrátko I1k(U1k) je lineární a proto ji budeme měřit pouze v několika bodech. Důležitý je bod při jmenovitém proudu, kdy měříme i ztráty nakrátko D Pk, které jsou potřebné pro výpočet dalších konstant náhradního schématu. Důležitým údajem pro posuzování transformátorů je poměrné nebo procentní napětí nakrátko. Je to napětí při chodu nakrátko (U1kn), při kterém transformátorem protéká jmenovitá proud, vztažené na jmenovité napětí. Poměrné napětí nakrátko se číselně rovná poměrné impedanci nakrátko.

kde index n značí jmenovitou hodnotu a k hodnotu nakrátko

Výpočet parametrů náhradního schématu transformátoru

Z naměřených hodnot v chodu naprázdno a nakrátko vypočteme konstanty náhradního schématu. Z měření naprázdno vypočteme hlavní reaktanci transformátoru X1h i odpor respektující ztráty v železe RFe. Při výpočtu můžeme zanedbat rozptylovou impedanci vstupního vinutí, protože je pouze zlomkem impedance naprázdno.

V případě symetricky uspořádaného vinutí

kde R1 je odpor vstupního vinutí, RFe odpor reprezentující ztráty v železe, X1s rozptylová reaktance vstupního vinutí, X1h hlavní reaktance transformátoru, D P10n ztráty naprázdno při jm. napětí, I10n proud naprázdno při jm. napětí cosj 0 účiník naprázdno, sinj 0 určíme z měření ztrát naprázdno, U1k je napětí nakrátko při jmenovitém proudu, cosj k účiník nakrátko.

Z měření nakrátko vypočítáme impedanci nakrátko a její složky. Při výpočtu zanedbáváme impedanci naprázdno.

Jestliže odpor nakrátko R1k porovnáme s celkovým odporem transformátoru R1+k2R2 vypočteným z odporu změřených stejnosměrným proudem, zjistíme, že R1k je o 5 až 40% větší, což je způsobeno zvětšením odporů vinutí vlivem povrchového jevu, přídavnými ztrátami vyvolanými rozptylovými toky např. ve stahovací konstrukci a malými ztrátami v magnetickém obvodu resp. náhradními odpory těchto ztrát.

Při měření nakrátko může dojít k tomu, že vypočtený účiník nakrátko vybočuje z oboru funkčního hodnot funkce cosj . Je to způsobeno nepřesností měřicích přístrojů, z jejichž údajů účiník počítáme, zejména nepřesností údaje wattmetru, neboť ten má při měření malou výchylku. Relativní chybu měřícího přístroje (v%) pro určitou výchylku vypočteme ze vztahu

d (p) = třída přesnosti měřícího přístroje ´ max. výchylka / výchylka

Naměřené a vypočtené hodnoty

Odpor vinutí

primární vinutí

  

sekundární vinutí

U1[V]

0,36

0,27

0,45

  

U2[V]

0,17

0,135

0,09

I1[A]

0,4

0,3

0,5

  

I2[A]

1

0,8

0,6

R1[W ]

0,9

0,9

0,9

  

R2[W ]

0,17

0,169

0,15

Měření naprázdno

U10[V]

20

40

60

100

120

150

180

200

220

240

I10[A]

0,02

0,04

0,054

0,08

0,1

0,134

0,25

0,34

0,6

0,94

P[W]

0

1

2

5

7

10

14

18

22

30

U20[V]

-

-

-

-

-

-

-

-

59,5

-

Měření nakrátko

U1k[V]

12

6,9

5

3

I1k[A]

2,7

1,6

1,1

0,5

I2k[A]

10

5,5

3,8

3

P[W]

25

8,5

4

2

Grafy

 

 

 

Hodnocení

Charakteristika jednofázového transformátoru naprázdno vyšla z naměřených hodnot podle předpokládané závislosti. V měření nakrátko se transformátor choval téměř přesně lineárně. Odpor vstupního vinutí vyšel u všech hodnot měření 0,9W a průměrná hodnota výstupního odporu činí 0,163W .