Mérési útmutató. A transzformátor működésének vizsgálata Az Elektrotechnika tárgy laboratóriumi gyakorlatok 3. sz. méréséhez



Hasonló dokumentumok

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Négypólusok helyettesítő kapcsolásai

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Számítási feladatok a 6. fejezethez

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

Háromfázisú aszinkron motorok

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Elektromechanika. 4. mérés. Háromfázisú aszinkron motor vizsgálata. 1. Rajzolja fel és értelmezze az aszinkron gép helyettesítő kapcsolási vázlatát.

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

VILLAMOS ENERGETIKA VIZSGA DOLGOZAT - A csoport

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Az önindukciós és kölcsönös indukciós tényező meghatározása Az Elektrotechnika tárgy 7. sz. laboratóriumi gyakorlatához Mérésvezetői segédlet

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

21. laboratóriumi gyakorlat. Rövid távvezeték állandósult üzemi viszonyainak vizsgálata váltakozóáramú

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

VILLAMOS ENERGETIKA VIZSGA DOLGOZAT - A csoport

Versenyző kódja: 30 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

A soros RC-kör. t, szög [rad] feszültség áramerősség. 2. ábra a soros RC-kör kapcsolási rajza. a) b) 3. ábra

VILLAMOS ENERGETIKA PÓT-PÓTZÁRTHELYI - A csoport

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

Mérési útmutató Az önindukciós és kölcsönös indukciós tényező meghatározása Az Elektrotechnika c. tárgy 7. sz. laboratóriumi gyakorlatához

LI 2 W = Induktív tekercsek és transzformátorok

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

Mérési útmutató Periodikus, nem szinusz alakú jelek értékelése, félvezetős egyenirányítók

MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny. Elődöntő KOMPLEX ÍRÁSBELI FELADATSOR

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

VILLAMOS ENERGETIKA PÓTPÓTZÁRTHELYI DOLGOZAT - A csoport

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

EGYENÁRAMÚ GÉP VIZSGÁLATA Laboratóriumi mérési útmutató

Tekercsek. Induktivitás Tekercs: induktivitást megvalósító áramköri elem. Az induktivitás definíciója: Innen:

VILLAMOS ENERGETIKA VIZSGA DOLGOZAT - A csoport

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

2.11. Feladatok megoldásai

Villamos gépek tantárgy tételei

évfolyam. A tantárgy megnevezése: elektrotechnika. Évi óraszám: 69. Tanítási hetek száma: Tanítási órák száma: 1 óra/hét

Tranziens jelenségek rövid összefoglalás

H Á R O M F Á Z I S Ú T R A N S Z F O R M Á T O R

E G Y F Á Z I S Ú T R A N S Z F O R M Á T O R

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

Milyen elvi mérési és számítási módszerrel lehet a Thevenin helyettesítő kép elemeit meghatározni?

tápvezetékre jellemző, hogy csak a vezeték végén van terhelés, ahogy az 1. ábra mutatja.

1. konferencia: Egyenáramú hálózatok számítása

Minden mérésre vonatkozó minimumkérdések

6. fejezet: Transzformátorok

Alapfogalmak, osztályozás

írásbeli vizsgatevékenység

2014. április 14. NÉV:...

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM AUTOMATIZÁLÁSI TANSZÉK HÁLÓZATOK MÉRETEZÉSE

HÁROMFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

A soros RL-kör. t, szög [rad] áram feszültség. 1. ábra Feszültség és áramviszonyok az ellenálláson, illetve a tekercsen

Háromfázisú hálózat.

1. Milyen módszerrel ábrázolhatók a váltakozó mennyiségek, és melyiknek mi az előnye?

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A soros RC-kör. t, szög [rad]

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Tápegység tervezése. A felkészüléshez szükséges irodalom Alkalmazandó műszerek

Közreműködők Erdélyi István Györe Attila Horvát Máté Dr. Semperger Sándor Tihanyi Viktor Dr. Vajda István

1. ábra A Wien-hidas mérőpanel kapcsolási rajza

Áramköri elemek. 1 Ábra: Az ellenállások egyezményes jele

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba 7. mérés RC tag Bartha András, Dobránszky Márk

Elektromechanika. 6. mérés. Teljesítményelektronika

Elektrotechnika 11/C Villamos áramkör Passzív és aktív hálózatok

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Villanyszerelő 4 Villanyszerelő Kábelszerelő Villanyszerelő 4

Műveleti erősítők. Előzetes kérdések: Milyen tápfeszültség szükséges a műveleti erősítő működtetéséhez?

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

VILLAMOS FORGÓGÉPEK. Forgó mozgás létesítése

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

(1. és 2. kérdéshez van vet-en egy 20 oldalas pdf a Transzformátorokról, ide azt írtam le, amit én kiválasztanék belőle a zh-kérdéshez.

2. Ideális esetben az árammérő belső ellenállása a.) nagyobb, mint 1kΩ b.) megegyezik a mért áramkör eredő ellenállásával

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

2013. április 15. NÉV:... NEPTUN-KÓD:...

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

2. ábra Változó egyenfeszültségek

írásbeli vizsgatevékenység

Elektromechanikai rendszerek szimulációja

MINTA Írásbeli Záróvizsga Mechatronikai mérnök MSc. Debrecen,

Mérnöki alapok II. III. Rész Áttekintés az energiaátalakításokról és az energia-átalakítókról

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

KIÁLLÓ PÓLUSÚ SZINKRON GÉP VIZSGÁLATA Laboratóriumi mérési útmutató

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

Hálózatok számítása egyenáramú és szinuszos gerjesztések esetén. Egyenáramú hálózatok vizsgálata Szinuszos áramú hálózatok vizsgálata

VILLAMOS ENERGETIKA PÓTZÁRTHELYI DOLGOZAT A csoport

Fizika II. feladatsor főiskolai szintű villamosmérnök szak hallgatóinak. Levelező tagozat

MUNKAANYAG. Danás Miklós. Váltakozó áramú hálózatok. A követelménymodul megnevezése: Elektronikai áramkörök tervezése, dokumentálása

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Átírás:

BDPESTI MŰSZKI ÉS GZDSÁGTDOMÁNYI EGYETEM VILLMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMTIKI KR VILLMOS ENERGETIK TNSZÉK Mérési útmutató transzformátor működésének vizsgálata z Elektrotechnika tárgy laboratóriumi gyakorlatok 3. sz. méréséhez. mérési gyakorlat céljai: transzformátor működésének kísérleti vizsgálata, helyettesítő képének meghatározása. transzformátor menetszámáttételének kísérleti meghatározása, üresjárási mérés, rövidzárási mérés és terhelési mérés. háromfázisú transzformátor kapcsolási típusai, a kiegyenlítettség vizsgálata.. mérés fontosabb eszközei: Egyfázisú transzformátor Háromfázisú transzformátor Digitális multiméter darab darab 4 darab 3. Fogalomtár: Indukált feszültség: transzformátor változó mágneses tere által indukált feszültség. Kifejezhető a következő képlettel: π f i eff = Bˆ o o N = 4,44 f Bˆ o o N () ahol B o az oszlopindukció csúcsértéke, o az oszlopkeresztmetszet, f a frekvencia N pedig a primer vagy a szekunder menetszám. z indukált feszültség effektív érékét kapjuk meg feltételezve a szinuszos jelalakot. Kapocsfeszültség: transzformátor primer illetve szekunder kapcsain mérhető feszültség. z indukált feszültségtől eltérhet a terhelési állapot függvényében. Névleges érték: z az érték, amelyet a transzformátor tervezésekor célként kijelöltek. Beszélhetünk névleges feszültségről, amely meghatározza a menetek számát vagy a szigetelés vastagságát. névleges áram megadja azt az áramterhelést, amelyet a transzformátor túlmelegedés nélkül tartósan elviselni képes. névleges áram és névleges feszültség együtt határozza meg a transzformátor névleges teljesítményét. Üresjárási állapot: transzformátor szekunder oldala üresen jár, arra terhelést nem kötünk. Ilyenkor a szekunder áram értéke nulla, a szekunder kapocsfeszültség megegyezik az indukált feszültséggel. Rövidzárási állapot: transzformátor szekunder oldalát rövidre zárjuk, így a szekunder kapocsfeszültség értéke nulla.

Üresjárási áram: Üresjárási állapotban, a primer tekercsekben folyó áram. Kielégíti az oszlopindukció gerjesztésigényét, ez fedezi a vasveszteséget. Telítődő vasmag esetében az üresjárási áram jelalakja a szinuszostól jelentősen eltér. Rövidzárási feszültség: Rövidzárási állapotban a primer oldalon a névleges áramhoz tartozó feszültség. Drop: a Rövidzárási feszültségnek a névleges feszültséghez viszonyított százalékos értéke: u z = zn n 00% drop segítségével kiszámítható a névleges feszültség esetén kialakuló zárlati áram állandósult értéke: I z 00% = In (3) u z Kisebb transzformátorok dropja 4-6%, ami azt jelenti, hogy zárlat esetén állandósult állapotban 6-5 szeres áramértékek is folyhatnak a transzformátorban. Emiatt nagyteljesítményű transzformátoroknál a drop értékét 8-% körüli értékre választják (méretezik), hogy a zárlati áramok megfelelően csökkenjenek. Menetszám áttétel: Transzformátor primer és szekunder menetszámának viszonya. z indukált feszültségek arányával is kifejezhető () felhasználásával: eff eff N = N = n Üresjárási állapotban a primer és szekunder kapocsfeszültségek arányaként mérhető. Mérésekor figyelembe kell venni az üresjárási áram okozta hibát. Ez a hiba akkor minimális, ha a menetszám áttétel mérésére alkalmazott primer kapocsfeszültség a névleges feszültség 0,3-0,5-szöröse. Megmutatható, hogy az áramáttétel: I I eff n eff Kapcsolási csoport: Háromfázisú transzformátoroknál megadott jelölés. Megmutatja az azonos fázisok primer és szekunder feszültségei között fennálló fáziskülönbséget. Órajelnek is nevezik, mivel a fáziskülönbségek mindig 30 egész számú többszörösei így reprezentálhatók úgy, mintha a megfelelő feszültségfazorok az óra nagy- ill. kismutatói volnának. Mindezek alapján a Dy5-ös kapcsolási csoport egy a nagyobb feszültségű oldalon delta, a kisebb feszültségű oldalon csillagba kötött transzformátort jelöl. zonos fázisoknál a nagyobb és kisebb feszültségek között fázistolás 50 (5 óra). Vasveszteség: Transzformátor vasmagjában keletkező veszteség. mágneses hiszterézis és az örvényáramok következtében keletkező hőmennyiséget mutatja. z örvényáramveszteség csökkentése érdekében a vasmagot lemezelik. lemezeket, speciális anyagot használva, hidegen hengerelve készítik. z Üresjárási állapotban felvett teljesítmény közelítőleg megegyezik a vasveszteséggel. Tekercselési veszteség: transzformátor tekercseiben keletkező veszteség. vezetékanyag ellenállásán keletkező hőmennyiséget mutatja. Mértéke függ a frekvenciától, mivel a () (4)

behatolási mélység befolyásolja a vezetésben résztvevő huzalkeresztmetszetet. Minimalizálása érdekében a huzal méreteit illeszteni kell a behatolási mélységhez. rövidzárási állapotban felvett teljesítmény közelítőleg megegyezik a tekercselési veszteséggel. Főmező: Transzformátor mágneses terének azon része, amely kapcsolódik mind a primer, mind a szekunder tekerccsel. főmező biztosítja az energiaátalakítást. Szórt tér: Transzformátor mágneses terének azon része, amely vagy csak a primer vagy csak a szekunder tekerccsel kapcsolódik, az energiaátalakításban nem vesz részt. Mágneses kör: zon tér-részek, amelyeken keresztül a transzformátor mágneses tere záródik. Főbb elemei az oszlopok illetve a járom, valamint a szórási tér. mágneses kör elemeinek ismeretében a primer és szekunder áramok segítségével a transzformátor fluxusai számíthatók. Helyettesítő kapcsolás: transzformátor villamos jellemzőinek számításához használható áramkör, amelyben koncentrált paraméterű elemeket szokás figyelembe venni. R X s X s R X m R v I I. ábra: Transzformátor helyettesítő kapcsolása Elemei: Tekercsellenállások: a primer és szekunder (kis- és nagyfeszültségű) tekercsek ohmos ellenállásai Szórási reaktancia: a primer illetve szekunder tekercsek szórási fluxusát leképező induktivitásokkal számított reaktanciák. Főmező reaktancia: a mindkét tekerccsel kapcsolódó főmező. főmező reaktancia értéke jelentősen függ a transzformátor vasmagjának telítési állapotától. Vasveszteségi ellenállás: Fiktív ellenállás, amelyen keletkező wattos veszteség megegyezik a vasveszteséggel. szekunder oldalon található mennyiségek vesszős jelzése jelöli, hogy a helyettesítő kapcsolást a primer oldalra redukáltuk. Redukálás: ahhoz, hogy a helyettesítő kép egy áramkör legyen, a szekunder oldali mennyiségeket át kell alakítani (redukálni) a primerre az alábbi összefüggések szerint: I n ' ' ' ' = n ; I = ; R = n R; X s = n X s Relatív értékek: transzformátor paramétereinek százalékos kifejezése. viszonyítási alapok mindig a megfelelő névleges értékek. Tehát a rövidzárási feszültség relatív értékének meghatározásához a kapocsfeszültség névleges értékére kell viszonyítani, míg a vasveszteség relatív értékének meghatározásához a névleges teljesítményre. helyet- 3

tesítő kapcsolásban szereplő koncentrált paraméterek relatív értékének meghatározásakor a viszonyítási alap a névleges impedancia, ami a névleges feszültség és a névleges áram hányadosa. relatív értékeket általában kisbetűvel jelöljük. 4. transzformátor transzformátor olyan villamos gép, amely adott áramú és feszültségű teljesítményt más áramú és feszültségű teljesítménnyé alakít a mágneses tér közbeiktatásával, adott frekvencia mellett, néha a fázisszám is változik. Mivel az energia átvitelére alkalmazott közeg a mágneses tér, a transzformátor általában a galvanikus leválasztást is lehetővé teszi. transzformátorok aktív részei: a tekercsek és a vasmag. Ezen alkatrészek elhelyezésének számos variációja létezik, az alábbi ábrán a mérésünkben szereplő egyfázisú transzformátor keresztmetszetét mutatjuk be. z ábrán feltüntetjük az alkatrészek hagyományos elnevezéseit. blak Járom Tekercs Oszlop transzformátor mérése:. ábra: Transzformátor metszete transzformátor helyettesítő kapcsolási vázlatában szereplő elemek értékének megállapításához a következő méréseket végezzük el: Ellenállásmérés Áttételmérés, kapcsolási csoport ellenőrzése Üresjárási mérés Rövidzárási mérés Terhelési mérés mérések végeztével ismert lesz a transzformátor DC, illetve C ellenállása, áttétele valamint - háromfázisú transzformátor esetén - a kapcsolási csoportja. Meghatározzuk a szórási, illetve a főmező reaktanciákat, továbbá a tekercselési- és a vasveszteségeket. Ellenállásmérés: transzformátor primer illetve szekunder tekercseinek ellenállását mérjük meg egyenáramú ellenállásmérés segítségével. 3. ábra alapján állítsuk össze a kapcsolást és mért feszültség, és áram arányából határozzuk meg a két tekercs ellenállását. 4

V Áttételmérés: 3. ábra: DC ellenállásmérés Transzformátor menetszámának áttételét üresjárási mérés segítségével állapíthatjuk meg. menetszám áttétel mérésekor azt a tényt használjuk ki, hogy az áttétel meghatározható a primer és szekunder indukált feszültségek arányaként. Üresjárási állapotban a szekunder oldalon nem folyik áram, ezért az itt mért feszültség megegyezik az indukált feszültséggel. primer oldalon folyó üresjárási áram a primer tekercs ellenállásán és szórási induktivitásán feszültséget ejt (lásd. ábra), emiatt a primer oldalon mért kapocsfeszültség eltér az indukált feszültségtől. Ez a jelenség a menetszám áttétel mérésében hibát okoz. mért érték korrigálásra szorul a következő képlet alapján: I 0 n = nmért X s0 (5) hol n mért a mért menetszám áttétel, I 0 az üresjárási áram, a primer kapocsfeszültség, X s0 pedig az üresjárási állapotban fellépő primer szórási reaktancia. mennyiben nem áll rendelkezésünkre X s0 értéke, a korrekciót nem tehetjük meg. Ennek ellenére a mérés elvégezhető úgy, hogy a mérési hiba minimális legyen. I 0 viszony a feszültség függvénye és értéke minimális, ha értéke a névleges feszültség 30-50%-a. Így a hiba minimalizálható ugyanis a többi érték a hiba képletében konstans. Mindezek ismeretében állítsuk össze a 4. ábrán látható kapcsolást és mérjük meg a transzformátor menetszám áttételét. Ügyeljünk, hogy a primer kapocsfeszültség ne haladja meg a névleges feszültség 50%-át és jegyezzük fel az üresjárási áram értékét is. ~ V V 4. ábra: Áttétel mérése 5

Kiegészítő feladat: rövidzárási mérés végeztével - az X s szórási reaktancia ismeretében - korrigáljuk a menetszám áttétel mérésének adatát. Használjuk a következő közelítő összefüggést a korrigáláshoz szükséges X s0 meghatározására: X s X s0 = Üresjárási mérés: transzformátor üresjárási mérésének legfontosabb célja a transzformátor üresjárási áramának és vasveszteségének meghatározása. Ezeken kívül meghatározható még a helyettesítő kapcsolásban szereplő főmező-reaktancia és vasveszteségi ellenállás értéke is. Üresjárási mérés során a változó a primer kapocsfeszültség, ennek függvényében kell a mért és számolt mennyiségeket ábrázolni. Primer feszültségtől jelentős mértékben függ az üresjárási áram, a vasveszteségi ellenállás és a főmező reaktancia. z I 0 =f ( ) görbe a transzformátor vasmagjának mágnesezési görbéje. míg a vasmag nincs telítésközeli állapotban, a fenti összefüggés lineáris jellegű. telítés hatása jól megfigyelhető a főmező reaktancia nagymértékű változásán. Állítsuk össze a 4. ábrán látható kapcsolást. Végezzük el az üresjárási mérést a primer kapocsfeszültség változtatásával. Célszerű a mérést fentről lefelé végezni, a kiindulópont a transzformátor névleges feszültségének 0%-a legyen. Jegyezzük fel a műszerek adatait minden mérési pontban. szekunder feszültség értékének feljegyzése azért szükséges, hogy a vasveszteséget meghatározhassuk. V r R=0 Ω ~ V g V V 5. ábra: Üresjárási mérés mérés végeztével a következő értékeket kell kiszámolni minden mérés pontban: = n (6) i ahol n a menetszám áttétel, a szekunder kapocsfeszültség, i pedig a primer indukált feszültség. r I0 = (7) R ahol r a mérőellenálláson eső feszültség, R a mérőellenállás értéke, I 0 pedig a primer áram. 6

g r cosϕ = (8) r ahol g a generátor feszültsége, a primer kapocsfeszültség, cosφ pedig az áram és feszültség fázistolásának teljesítmény tényezője. S = I 0 P ü = I0 cosφ Pvas = i I0 cosφ (9) ahol S a felvett látszólagos teljesítmény, P vas a vasveszteség, P ü az üresjárási veszteség, I 0 a primer üresjárási áram, pedig a primer kapocsfeszültség. i Rv = (0) P vas ahol R v a vasveszteségi ellenállás. X m = () I 0 i Rv X m a főmező reaktancia. mért és számolt értékeket ábrázoljuk grafikonon a primer kapocsfeszültség függvényében. Határozzuk meg a főbb paraméterek relatív értékét a kapocsfeszültség névleges pontjában (üresjárási áram, vasveszteség, vasveszteségi ellenállás és főmező reaktancia). Üresjárási feszültség - áram jellegörbe Üresjárásban felvett teljesítmény és vasveszteség,4 40, 35 I 0 [] 0,8 0,6 0,4 S, P vas [V, W] 30 5 0 5 0 0, 5 0 0 5 0 5 0 5 30 [V] 0 0 5 0 5 0 5 30 [V] Vasveszteségi ellenállás értéke Főmező rektancia értéke 80 60 60 40 50 0 40 R v [V] 00 80 X m [Ω] 30 60 0 40 0 0 0 0 5 0 5 0 5 30 [V] 0 0 5 0 5 0 5 30 [V] Rövidzárási mérés: 6. ábra: Üresjárási állapot jellemző görbéi transzformátorok rövidzárási mérésének legfontosabb célja a rövidzárási feszültség, más néven a drop, illetve a tekercselési veszteség meghatározása. Ezen kívül meghatározható még a helyettesítő kapcsolásban szereplő szórási reaktanciák összege is. 7

Rövidzárási mérés során a szabad paraméter a primer áram, ennek függvényében kell a mért és számolt mennyiségeket ábrázolni. primer áram néveleges értékéig a rövidzárási feszültség lineárisan nő, ami azt mutatja, hogy a tekercselési ellenállások valamint a szórási reaktanciák nem függnek az áram értékétől. Állítsuk össze a rövidzárási mérést a 7. ábra alapján. Végezzük el a mérést a generátor feszültségének növelésével. Olvassuk le a primer áram és feszültség értékét minden mérési pontban. Ügyeljünk arra, hogy a primer áram ne haladja meg a névleges értéket. mérést célszerű minél gyorsabban elvégezni, hogy a tekercsek hőmérséklete ne változzon jelentősen. V r R=0 Ω ~ V g V 7. ábra: Rövidzárási mérés mérés végeztével számoljuk ki és ábrázoljuk a primer áram függvényében a következő értékeket: r I = () R ahol r a mérőellenálláson eső feszültség, R a mérőellenállás értéke, I pedig a primer áram. g r cosϕ = (3) r ahol g a generátor feszültsége, a primer kapocsfeszültség, cosφ pedig az áram és feszültség fázistolásának teljesítmény tényezője. S z = I P z = S z cosϕ Qz = Sz Pz (4) ahol S z a zárlati állapotban felvett látszólagos teljesítmény, Q z a zárlati állapotban felvett meddő teljesítmény, P z a zárlat során felvett hatásos teljesítmény. ' Pz RC = R + R = (5) I ahol R a primer tekercselés váltakozóáramú ellenállása, R a szekunder tekercselés primer oldalra redukált váltakozóáramú ellenállása. ' Qz X s = X s + X s = (6) I ahol X s a primer tekercselés szórási reaktanciája, X a szekunder tekercselés primer oldalra redukált szórási reaktanciája. X s pedig az eredő szórás. z ε = 00% (7) n ahol z a primer rövidzárási feszültség, n a primer névleges feszültség, ε pedig a drop. 8

Határozzuk meg a főbb paraméterek relatív értékét a rövidzárási áram névleges pontjában (tekercselési veszteség, szórási reaktancia és tekercsellenállások). Kiegészítő feladat: djuk meg, hogy az egyenáramú esethez képest a tekercselési ellenállások hány százalékkal növekedtek.,8 Rövidzárási áram - feszültség jellegörbe Rövidzárási állapotban felvett teljesítmény komponensek,6 6 [V],4, 0,8 0,6 0,4 0, S, P, Q [V, W, Vr] 5 4 3 0 0 0,5,5,5 3 3,5 I [] 0 0 0,5,5,5 3 3,5 I [] Terhelési mérés: 8. ábra: Rövidzárási állapot jellemző görbéi z energiaátviteli célra használt transzformátor fontos jellemzője, hogy állandó bemeneti feszültség esetén mennyire változik a kimeneti feszültség a terhelő áram függvényében. Ezt az =f (I ) összefüggés szemlélteti. mérés ezenkívül használható az energia tvitel hatásfokának megállapítására is. Állítsuk össze a 9. ábrán látható kapcsolást. Végezzük el a mérést a terhelés fokozatos növelésével. terhelést jelen esetben a tolóellenállás értékének csökkentésével tudjuk növelni. primer kapocsfeszültség értékét válasszuk a transzformátor névleges értékére és ellenőrizzük a mérés során folyamatosan. R toló ~ V V 9. ábra: Terhelési mérés mérés végeztével ábrázoljuk az =f (I ) összefüggést grafikonon. Határozzuk meg és ábrázoljuk a leadott teljesítmény függvényében a hatásfokot az alábbi képlet alapján (cosϕ = esetére): P S I η = = 00% (8) P + P + P S I v t ahol a szekunder kapocsfeszültség, a primer kapocsfeszültség, I a szekunder áram, I pedig a primer áram. η pedig a hatásfok. 9

Szekunder feszültség változása terhelés hatására Transzformátor hatásfoka a kimenő teljesítmény függvényében [V],8,6,4, 0,8 0,6 η [%] 90 80 70 60 50 40 30 0,4 0 0, 0 0 0 3 4 5 6 7 8 9 0 I [] 0 0 0 40 60 80 00 0 S [V] 0. ábra: Terhelési állapot jellemző görbéi 5. Háromfázisú transzformátor Háromfázisú rendszerek energiaátviteli transzformátorainak felépítése levezethető három egyfázisú transzformátor összevonásával. z így keletkező rendszer középső oszlopának fluxusa a vektoriális összegzés miatt nulla, emiatt a középső oszlop az eszközből elhanyagolható. Így kialakul a háromfázisú transzformátor hagyományos képe (. ábra). blak Tekercs Járom Oszlop. ábra: Háromfázisú transzformátor metszete z elrendezésből eredően a középső oszlopon elhelyezkedő tekercseknek a mágneses kör rövidebb záródási útvonala miatt kisebb a gerjesztés-igényük. Szimmetrikus háromfázisú feszültséggel táplált transzformátor esetében tehát még üresjárási állapotban sem egyenlő a három fázisban folyó áramok effektív értéke. kiegyenlítetlenség a terhelés változásával tovább nőhet. Jó példák erre a lakossági áramszolgáltatás hálózati transzformátorai, ahol egy-egy fázis terhelése a lakossági igények szerint erősen különböző lehet. fázisok terhelésének kiegyenlítésére különböző kapcsolási csoportokat szokás alkalmazni. Delta és zeg-zug kapcsolások alkalmazásával a fázisok kiegyenlítése növelhető. kapcsolási csoportok jelölésénél három karaktert alkalmazunk, ebből kettő betű egy pedig szám. z Y jelölés csillag kapcsolást jelent, a D deltát, míg a Z zeg-zug kapcsolást. betűk mérete jelöli, hogy a transzformátor nagyobb vagy kisebb feszültségű oldalán helyezték el az adott kapcsolást. jelölés végén található szám az óraszám a megfelelő primer és szekunder 0

feszültségek vektorai közötti fáziseltérést jelöli. fáziseltérés 30 egész számú többszöröse lehet csak. Ha például a nagyfeszültségű tekercs feszültségfazora a képzeletbeli óralapon a órára mutat, akkor a kisfeszültségű tekercs feszültségfazora valamelyik egész órára fog mutatni. Ezek alapján egy Yz5-ös transzformátor a nagyobb feszültségű oldalon, csillagba, kisebb feszültségű oldalon zeg-zugba van kötve és a megfelelő fázis nagyobb és kisebb feszültsége közötti fázistolás mértéke 50 (5x30 ). Kiegyenlítettség vizsgálata: Vizsgáljunk meg három kapcsolási csoportot a kiegyenlítettségük szempontjából. Kezdjük egy Yy0-ás transzformátorral, amely kapcsolási csoport igen érzékeny a kiegyenlítetlen terhelésre. Állítsuk össze a kapcsolást a. ábra alapján. Jegyezzük fel az ampermérők értékét üresjárási állapotban és az ábrán feltüntetett terhelési állapotban is, amikor a szekunder oldal egyik vonalát terheljük. Ezzel egyúttal a csillagpont-eltolódást is mérni tudjuk. R S T R S T R S T R=0Ω V W V W. ábra: Yy0 kapcsolási csoport

következő vizsgált kapcsolási csoport legyen a Yd-es transzformátor. Ez a kapcsolási csoport már kiegyenlítettebb. Állítsuk össze a kapcsolást a 3. ábra alapján. Jegyezzük fel az ampermérők értékét üresjárási állapotban és az ábrán feltüntetett terhelési állapotban is, amikor a szekunder oldal egyik vonalát terheljük. R S T R S T R S T R=0Ω V W V W 3. ábra: Yd kapcsolási csoport

következő vizsgált kapcsolási csoport legyen a Dz0-ás transzformátor. Ez a kapcsolási csoport már kiegyenlítettebb. Állítsuk össze a kapcsolást a 4. ábra alapján. Jegyezzük fel az ampermérők értékét üresjárási állapotban és az ábrán feltüntetett terhelési állapotban is, amikor a szekunder oldal egyik vonalát terheljük. R S T R S T R S T R=0Ω V W V W 4. ábra: Dz0 kapcsolási csoport mérés végeztével hasonlítsuk össze az egyes kapcsolási csoportok fázisáramai közötti eltéréseket. Készítsünk táblázatot a fázisáram értékekről a középérték százalékában. Kapcsolási csoport megállapítása: Ismeretlen háromfázisú transzformátor kapcsolási csoportja megállapítható a feszültségháromszögek mérésével. Miután a mérésvezető összeállított egy kapcsolási csoportot, határozzuk meg azt a 5. ábrán jelölt mérési pontok feszültségeinek megállapításával. Kapcsolási csoport feszültség méréssel történő megállapításához az S-jelű primer és a V-jelű szekunder kapcsokat összekötjük (folyamatos vonal a 5. ábrán) és a transzformátor primer oldalára háromfázisú feszültséget kapcsolunk. Voltmérővel mérjük a primer és szekunder vonali feszültségek mellet a pontvonallal jelölt feszültségeket is. Ezekből a feszültséglépték felvétele után a primer és szekunder oldal feszültségháromszögei felrajzolhatók. 3

R S T R S RW T R TW R S T T V W V W 5. ábra: Kapcsolási csoport megállapítása feszültségek mérésével Elsőnek a primer oldal R-S-T háromszögét rajzoljuk fel. szekunder oldal -V-W háromszögének egyik pontja már ismert, mert S és V közös pontok. z pont az R pontból rajzolt R sugarú körnek és a T pontból rajzolt T sugarú körnek a metszéspontjában van. W pont az R pontból RW sugárral, a T pontból TW sugárral rajzolt kör metszéspontjában van. lábbi példánkban a szerkesztés menete követhető. W R V S T RW TW R T 6. ábra: Kapcsolási csoport szerkesztése a mért feszültségekből. példa egy 5 órás kapcsolást mutat 4

5. Felkészülést segítő kérdések. Transzformátor esetén mi a szórási és a főmező fluxus fogalma?. Definiálja a menetszám-, a feszültség- és az áramáttétel fogalmát! 3. Hogyan és miért függ a feszültség-áttétel értéke a primer feszültségtől? 4. Hogyan változik a szekunder feszültség a terhelő áram hatására, ha a primer feszültség és a frekvencia állandó? 5. Mi a drop fogalma? 6. Rajzolja fel a transzformátor térelméleti helyettesítőképét! 7. Mit jelent a háromfázisú transzformátor kapcsolási csoportja? Készítette: Horváth Dániel Villamos Energetika Tanszék 006 5