Elektrické měření

Elaboráty

Měření na síťovém transformátoru

Zadání:

1)   Změřte na síťovém transformátoru zatěžovací charakteristiku.

2)   Ze zatěžovací charakteristiky určete R_i a proveďte kontrolu výpočtu R_tranz=R_i=R_s+p²R_p  p=U₁/U₂

3)   Pro jednu hodnotu proudu I vypočítejte skutečný výkon P₂.

4)  Změřte a zhodnoťte závislost ztrát na zátěži P_Z=f(I₂).

5)  Sestrojte graf účinnosti transformátoru h=f(I₂).

Teoretický úvod:

Transformátor je složen z magnetického obvodu, ze vstupní  cívky a z jedné nebo několika cívek výstupních .

Činnost transformátoru je založena na elektromagnetické indukci.Má dvě základní funkce:

1)      Transformaci napětí, proudu a impedance.

   2)  Galvanické oddělení vstupního obvodu  od výstupního  obvodu.

Pro ideální transformátor platí:

Kromě síťových transformátorů se používají transformátory nízkofrekvenční a vysokofrekvenční(vstupní,výstupní a vazební).

Pro výlisky transformátorových jader se používá křemíková ocel válcovaná za studena  s neorientovanou  strukturou nebo slitina Fe a Ni(permaloy) nebo křemíková ocel válcovaná za studena s orientovanou strukturou

Ztráty vznikající ve skutečném transformátoru:

Ztráty v odporech vinutí P_cu : vznikají při průchodu proudu cívkami a jsou úměrné druhé mocnině zatěžovacího proudu.

Ztráty hysterézní P_fe : jsou důsledkem střídavé magnetizace jádra, způsobené transformovaným napětím o určité frekvenci. Jsou úměrné ploše hysterézní smyčky, maximální magnetické indukci a hmotnosti jádra. Udávají se pro jednotlivé materiály ve watech na kilogram při určité velikosti B_max.  Magnetický tok v jádře nezávisí na přenášeném výkonu,  tyto ztráty jsou tudíž nezávislé na zatížení.

Účinnost transformátoru (h) obsahuje maxima při zatížení, při kterém jsou ztráty hyzterézní a ztráty ve vinutí stejné.

Maximální účinnost malých transformátorů bývá 60 až 70 procent, velké transformátory dosahují účinnosti kolem 95 procent.

 h=P2/P1

Zatěžovací charakteristika transformátoru je závislost napětí sekundáru na velikosti proudu sekundáru, odebíraného zátěží.Znázorňuje se tak, že na vodorovnou osu se vynáší odebíraný proud a na svislou osu se vynáší napětí na sekundární cívce.

Schéma zapojení:

Postup měření :

Pro měření použijeme transformátor s převodem 220/300V-200mA. Z použití tohoto typu trafa plynou i požadavky na volbu měřících přístrojů. Regulační transformátor s voltmetrem V₁ na primární na primární straně tvoří ideální síť. Na sekundární straně použijeme W-metr W₂ takového typu, aby proudová cívka vydržela zatěžovací proud 0,5A. A-metr A₂ bude ukazovat přímo skutečný proud protékající zátěží. Úbytek napětí na A₂ můžeme vzhledem k poměrně vysoké hodnotě napětí U₂ zanedbat.

Při měření musíme udržovat konstantní napětí U₁ a zatěžovací reostaty budeme měnit proud od nuly až do jmenovité hodnoty. Při výběru reostatů bychom měli věnovat pozornost jejich dovolenému proudovému zatížení-u menších ohmických hodnot volíme hodnotu proudu nejméně půl ampéru. Pro plynulou regulaci zatěžovacího proudu musíme použít celo sadu reostatů s různými hodnotami.

Při malých zatěžovacích proudech může být ne sekundární straně až 350V à musíme při měření dbát ne bezpečnost práce. Pro důkladné proměření celé charakteristiky provedeme zatěžování až do proudu 500mA. Pro hodnoty nad 200mA musíme měření provádět krátkodobě – max. 15-30s. Nastavíme vždy rychle požadovanou hodnotu proudu a ihned odečteme hodnoty na všech přístrojích. Poté snížíme proud na nulovou hodnotu a po chvíli měření zopakujeme pro novou velikost proudu. Z tohoto požadavku na průběh měření vyplývá, že každý přístroj se musí starat vždy jeden žák, nastavování proudu na A2 pomocí zatěžovacích odporů provádí také jeden žák. Žák, který zapisuje naměřené hodnoty může udržovat napětí U1 konstantní. Tímto způsobem lze provést měření bez poškození transformátoru. Ampérmetrem A1 kontrolujeme velikost proudu vstupujícího do proudové cívky wattmetru W1.

 Naměřené a vypočítané hodnoty:

Použité přístroje:

Autotransformátor :          7-22-1016

Multimetry :                     D1-3-AL1484

                                       D1-3-AL1408

                                       D1-1-AL1468

                                       D1-4-AL1585

Transformátor :                0120220

Wattmetr :                       1-1-CL/111-5/389

                                       2-7-729

Reostaty :                        3-30-813

                                       3-8-802

                                       3-3-1210

                                       3-6-1210

Grafy :

Závěr:

Z druhého grafu je vidět, že ztráty v železe jsou pořád stejné ( konstantní ), avšak ztráty v mědi se zvyšují se zvyšujícím proudem. Účinnost měřeného trafa se při vyšších hodnotách – od asi 100 mA ustálila na přibližně 0,750, což je dobré.