Deze proef dient om de student inzicht te geven in de werking van de transformator.

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Deze proef dient om de student inzicht te geven in de werking van de transformator."

Irena Goossens
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Practicum Elektrotechniek De transformator Doel van de meting Deze proef dient om de student inzicht te geven in de werking van de transformator. Inleiding In de sterkstroomtechniek komt de transformator na de elektromotor het meest voor. De transformator wordt in het algemeen gebruikt om een wisselspanning van een bepaalde waarde om te zetten in een spanning van een andere waarde. Ook worden transformatoren gebruikt om hoge stromen om te zetten naar een lagere waarde, om het meten met normale ampèremeters mogelijk te maken (stroomtrafo's). In een transformator treden twee soorten verlies op: vermogensverlies en spanningsverlies. Het vermogensverlies is op te splitsen in koperverlies en ijzerverlies. De grootte van deze verliezen kunnen we bepalen m.b.v. de nullast en de kortsluitproef. Het spanningsverlies wordt veroorzaakt door de ohmse weerstand van de windingen en door de spreidingsverliezen. De eigenschappen van een transformator zijn samengevoegd in het zogenaamde vervangingsschema. In het onderstaand vervangingsschema is de ohmse weerstand van de secundaire wikkeling en spreidingsreactantie tgv. het secundaire veld naar de primaire zijde gereduceerd. Ook de belastingsimpedantie kan naar de primaire zijde gereduceerd worden. Hiertoe moet de impedantie met (N1/N2) 2 vermenigvuldigd worden. Met dit model kan het gedrag van de transformator bij verschillende belastingen voorspeld worden. ls je naar de transformator kijkt vanuit het voedende net dan kan je de transformator voorstellen volgens onderstaande vervangingsschema. anuit de meetgegevens van de nullast- en de kortsluitproef kunnen kunnen de waarden van onderstaande variabelen bepaald worden. Let op: omdat we in het elektrolab gebruik maken van een relatief kleine transformator is de spreidingsreactantie klein tov de ohmse weerstand, bij grote transformatoren is dit andersom. R k X k U 1 U 2 R c X R bel R k = equivalente weerstand van de primaire en de secundaire wikkeling X k = spreidingsreactantie of lekveldreactantie R c deze weerstand stelt het ijzerverlies voor X deze reactantie stelt het hoofdveld voor. U 1 = de ingangsspanning U 2 = U 2 * (N1/N2) = secundaire spanning gereduceerd naar de primaire zijde R bel = R bel * (N1/N2) 2 = secundaire belasting gereduceerd naar de primaire zijde 1

2 oorbereiding van de metingen: Bestudeer de theorie van de eenfase transformator. Bestudeer bijlage : nullastproef en kortsluitproef. Metingen: LET OP!!! WRSCHUWING!!! EEN GROOT DEEL N DE METING WORDT UITGEOERD MET EEN SPNNING N 220. DENK DUS OM UW EILIGHEID. 1. Neem de kenplaatgegevens op en bepaal hieruit de nominale stroomsterkte I 1 en I Bepaal mbv. de gelijkspanningsvoeding de gelijkstroomweerstand R van de wikkelingen N1 en N2. Meet de spanning aan de spoel met een universeelmeter. De stroom kan gemeten worden via het display van de voeding. Zet op de voeding de voltage course en fine op 50%, regel de current mbv course en fine van 0 op naar een stroom van De nullastproef (zie bijlage nullastproef en kortsluitproef) Gebruik als wisselspanning-voeding de oranje regeltransformator RU-8. Trafo aansluiten volgens onderstaande schema. Secundair alleen een voltmeter aansluiten. Primaire spanning afregelen op 220. L oeding 220 ac N ansluiten van de Yokogawa wattmeter: De stroom naar de transformator wordt gemeten tussen en ± van 1 van de elementen. De spanning wordt gemeten tussen en ±. 4. De kortsluitproef (zie bijlage nullastproef en kortsluitproef). Zet de voeding uit en de regelknop op 0 olt. Trafo secundair kortsluiten. De secundaire stroom meten met ampetang. Regel de voedingspanning vanaf 0 langzaam op tot er secundair de nominale stroom loopt. 2

3 voltmeter L amperetang N 5. Belast de transformator ohms met 100%, 50% en 10% van zijn nominaal vermogen. Bereken de grootte van de belastingsweerstand om de trafo respectievelijk 100%, 50% en 10% te belasten. De primaire spanning bij elke meting afregelen op 220. oeding 220 ac R 6. Belast de transformator inductief cosφ=0,8 met 100% van zijn nominaal vermogen. Schakel een regelbare spoel parallel aan de weerstand van meting 5. Bereken van te voren de stroom door de weerstand I R en door de spoel I L. Deze stromen meten m.b.v. een amperetang. De primaire spanning afregelen op 220. R 3

4 Uitwerking: Ter beoordeling moet het meetprotocol volledig en netjes ingeleverd worden. Laat zien hoe de berekeningen uitgevoerd zijn. Tevens moeten de antwoorden van de opdrachten toegevoegd worden. Opdrachten metingen aan éénfasetransformator: Onderstaande vragen schriftelijk beantwoorden en samen met meetprotocol inleveren ter beoordeling bij de docent. a. Bepaal met de meetgegevens van de nullastproef de wikkelverhouding van de trafo. Hoe groot is de transformatieverhouding van de transformator. Wat is het verschil tussen de wikkelverhouding en de transformatieverhouding? b. Wat is ijzerverlies en waardoor wordt dit veroorzaakt? Hoe groot is het ijzerverlies van deze trafo? c. Hoe groot is het koperverlies van de trafo bij vollast? (zie kortsluitproef). Wat is de formule voor het berekenen van koperverkies? Bereken het koperverlies van de trafo m.b.v. de bij meting 2 gevonden weerstanden en vergelijk deze waarde met het koperverlies gevonden bij de kortsluitproef. Bij deze berekening de primaire en secundaire nominale stroom gebruiken. d. Meting 5 en 6: Bereken het rendement van de transformator op twee verschillende manieren: 1 = P uit / P in directe methode 2 = P uit / (P uit + P FE + P CU) indirecte methode P FE mag als constant verondersteld worden en P CU moet voor elke belastingsituatie berekend worden. De uitkomsten vermelden in de tabel. Laat zien hoe de berekeningen zijn uitgevoerd. e. Bij welke belasting is het rendement het hoogst? f. Wat gebeurd er met het rendement als de trafo inductief belast wordt? erklaar dit. g. ergelijk de secundaire spanning bij nullast en vollast. Hoe groot is het spanningsverlies bij vollast en waardoor wordt dit spanningsverlies veroorzaakt? h. Teken een vectordiagram van de stroom IR en IL en toon aan dat de vectoriele som van deze 2 stromen gelijk is aan de totaalstroom. Doe dit voor de meetwaarden van 100% inductieve belasting met cosφ= 0,8. i. Bij de kortsluitproef hebben we de primaire spanning U 1 afgeregeld totdat de nominale stroom loopt.hoe groot wordt de stroom als de trafo secundair is kortgesloten maar nu met een primaire spanning van 220. j. Bepaal de waarde van R k, X k, R c en X uit het vervangingsschema m.b.v. de meetwaarden van de nullast en kortsluitproef. 4

5 Bijlage nullast- en kortsluitproef transformator. 5

Vergelijkbare documenten

Metingen aan een draaistroomtransformator

Metingen aan een draaistroomtransformator Doel van de proef: De student krijgt inzicht in de werking van, en kan rekenen aan een driefasentransformator. Inleiding: In dit lab hebben we de beschikking over