Bir Fazlı Transformatör Deneyi

Bir Fazlı Transformatör Deneyi:
Teorik bilgi:
Tasarım sonuçlarının ölçü sonuçları ile doğrulanabilmesi, gerekirse düzeltilebilmesi için elektrik makinelerinin ve
transformatörlerin denenmesi gerekmektedir. Deneyle gerçekleştirilemeyen eşdeğer devre uygulamada
kullanılamaz. Transformatörün Eşdeğer devre elemanlarını 3 temel devreyle buluruz.
1-Sargı direncinin ölçülmesi
2-Boşta deneyi
3-Kısa devre deneyi
Bu deneylerle Sargı direnci, boşta kayıplar, kısa devre kayıpları ve gerilimi ölçülür. Elde edilen sonuçlar ile
Transformatörün yükte verim ve gerilim değişimi gibi davranışları ölçülebilir. Bunlara ilaveten çevirme oranı ve bağıl
anma kısa devre gerilimi bulunur. Direnç ölçme deneyinde sargı doğru akımla beslenir ve direnç tanımı uygulanır.
Boşta ve kısa devre deneyinde ise bir sargı devresi açık veya kısa devre iken diğer sargının gerilim, akım ve kayıp
gücü bulunur. Boşta deneyde anma gerilimlerinin uygulandığı ve boşta akımın anma akımının yüzde birkaçı, kısa
devre deneyinde ise anma akımlarının uygulandığı ve beslenen sargı geriliminin anma değerine oranla %3 ila %15
arasındadır. Boşta ve kısa devre deneyi arasındaki bir farkta güç katsayısında görülür.
A-Sargı Direncinin Belirlenmesi:
Ek yük kayıpları, sargı sıcaklığı, verim hesaplamaları ve eşdeğer devre için belli bir sıcaklıktaki sargı dirençlerinin
bilinmesi ve ölçülmesi gereklidir. ölçme çevre sıcaklığında yapılır ve sargılar daima doğru akımla beslenir.
Pratikte iki ölçme yöntemi kullanılır.
1-Gerilim akım yöntemi, 2-Köprü yöntemi,
Biz bu deneyde gerilim akım yöntemini kullandık.
Küçük direnç ölçerken dikkat edilecek hususlar; -Ölçmede kullanılan temas yüzeyleri temiz ve parlak olmalıdır. Cıvata
bağlantı yerleri varsa, somunları iyice sıkılmalıdır.-Küçük dirençlerde dört uç ilkesi muhakkak uygulanmalıdır.Bu
ilkeye göre sargı iki akım ucu ile beslenir.İki ayrı gerilim ucu akım uçlarının iç tarafında direnç uçlarına değdirilir
böylece akım geçiş yerlerindeki gerilim düşümleri ölçülen gerilime dahil edilmez.
Direnç ölçülmesinde gerilim akım yöntemi. Ölçülen direnç Rx 1 ve akım uçları ile beslenir,3 ve 4 gerilim uçları arasında
gerilim ölçülür.akım kaynağına seri bağlı Rs seri direnci ile akım
ayarlanır.
Bizim devremizin yandaki düzenekten tek farkı Rs direncinin kullanılmamasıdır. Rs direncine bu devrede
Gerek yoktur.Çünkü ayarlanabilir bir güç kaynağımız var.
Deneyde elde edilen değerler:
Sarım
Ampermetre(A)
Voltmetre(V)
Yüksek
Gerilim
220V
Alçak
Gerilim
1x110V
Alçak
Gerilim
2x110V
1.2x10−3 A
360x10−3 V
−3
3.4x10
A
996x10−3 V
5.1x10−3 A
1.49
V
−3
−3
0.4x10
A
80x10
V
−3
−3
4.8x10
A
850x10 V
10.1x10−3 A
1.8
V
Deneyde Sekonder sargılarından
yalnızca biri ölçülmüştür. İki
sargı direnci 2Rx olur.
𝑈
Rx (Ω) = 𝐼
300
Ω
292.94 Ω
292.156 Ω
200
Ω
177.083 Ω
178.817 Ω
400
Ω
354.166 Ω
357.634 Ω
B-Dönüştürme oranın belirlenmesi:
𝑈𝑝
𝑛1
Dönüştürme oranı 𝑈𝑠 = 𝑛2 dir. Buradan açıkça görülür ki primer Up gerilimini ve sekonder Us gerilimini ölçersek
dönüştürme oranını da belileriz.
Deneyde elde edilen değerler:
Test
1
2
3
Primer Gerilimi (V)
100.2 V
120.8 V
140 V
Trafoda yazan değerler n1=400, n2=420 =>
görülür.
𝑛1
400
Sekonder Gerilimi (V)
105.5 V
126.8 V
146.8 V
Kx
Notlar
0.997 Sekonder
0.952 seri bağlı
0.953
= 420 = 0.952 hesaplanan değerle yaklaşık olarak eşit olduğu
𝑛2
C-Yükseltici transformatör deneyi:
n1’=291
n1=400
n2’=210
n2=210
Şekilde de görüldüğü gibi transformatörün primer sargıları 220V, 380V ve 0V olarak üçe ayrılmıştır. Bu sargılar genel
olarak bakıldığında transformatörün primer sargısıdır. Bu sargılar oto trafosu gibi de kullanıla bilir. Oto trafosunun
özelliği tek bir sargıdan oluşması, sargılar bir birinden bağımsız değildir. Kullandığımız Transformatörün primer
sargılarından 220V ve 0V olan uçlarına değişken bir sinyal uyguladığımızda, bu sinyali uyguladığımız uçlar giriş
(primer) olur. 380V ile 0V ise bizim çıkış aldığımız uçlar yani sekonder sargılarımız olur. Burada 0V olduğu uç ortak
uçtur.
Deneyde elde edilen değerler:
Test
Primer Gerilimi (V) Sekonder Gerilimi (V) Kx
Notlar
1
100.4 V
173.8 V
0.577 Oto
2
122.8 V
213.3 V
0.574 trafosu
3
142,8 V
247.3 V
0.577
Trafoda yazan değerler şekilde de gösterilmiştir. n1=400 ,n1’=291 burada n1 primerin n1+n1’ sekonderin sipir
𝑁𝑝
400
sayılarıdır.öyleyse Np=400 , Ns=691 dir. Buradan 𝑁𝑠 = 691 = 0.578 değerine eşit olur. Bu değerde ölçülen değerlere
göre hesaplanan Kx değerine çok yakındır.
D-Tek fazlı transformatörün boşta çalışma karakteristiğinin eldesi:
Transformatörün boşta deneyinde sargılardan biri açık bırakılır. Diğeri anma gerilimi ve frekansında beslenir.
Deney transformatörün istenen tarafından gerçekleştirilebilir. Boşta çalışma deneyiyle Rc ve Xc değerleri bulunabilir.
Boş çalışma eşdeğer devresi
Vo (V)
Io (A)
𝑃𝑜
cosØo=𝑉𝑜𝐼0
Po(W)
152.7V
52x10−3 A 0.629,Ø≈51° 5W
171 V
63x10−3 A 0.556,Ø≈56° 6W
191 V
81x10−3 A 0.517,Ø≈58° 8W
So1=Vo x Io=7.940 VA
Qo1=√(𝑆𝑜)2 − (𝑃𝑜)2 = 5.455VAR
𝑅𝑐1 =
𝑋𝑐1 =
𝑉𝑜 2
𝑃𝑜
𝑉𝑜 2
𝑄𝑜
Rc (Ω)
1-)4663.45
2-)4873.5
3-)4560.12
= 4663.458Ω
= 4274.480𝛺
Xc(Ω)
4274.480
3268.246
2755.362
So (VA)
7.940
10.773
15.471
Qo (VAR)
5.455
8.947
13.24
Po(W)
5
6
8
Matlab Kodları:
>>clc
>> clear all
>> V=[152.7 171 191];
>> I=[0.052 0.063 0.081];
>> plot(I,V)
>> title('Tek Fazlı Transformatör Boşta Çalışma Karakteristiği')
>> xlabel('Boşta Çalışma Akımı')
>> ylabel('Boşta Çalışma Gerilimi')
E-Tek fazlı transformatörün kısa devre karakteristiğinin eldesi:
Primer sargılarından sinyal girişi yapılır ve sekonder tarafındaki sargılar kısa devre edilir. Bu durum transformatörün
kısa devre çalışmasıdır. Primere uygulanan gerilim sargıların zarar görmemesi için anma gerilimine kadar yükseltilir.
Kısa devre deneyinde Rc ve Xc ihmal edilir. Eşdeğer devre aşağıdaki gibidir.
Oran1:1 ise.
Isc (A)
Vsc (V)
3.5
7.2
9.2
2.4
4.8
6.1
𝑃𝑠𝑐
cosØsc=𝑉𝑠𝑐𝐼𝑠𝑐
0.119
0.086
0.089
Psc(W)
1
3
5
Matlab kodları:
clc
clear all
V=[2.4 4.8 6.1];
I=[3.5 7.2 9.2];
plot(I,V)
title('Tek Fazlı Transformatör Kısa Devre Karakteristiği')
xlabel('Kısa Devre Akımı')
ylabel('Kısa Devre Gerilimi')
𝑆𝑠𝑐1 = 3.5𝑥2.4=8.4VA
Ssc(VA)
8.4
34.56
56.12
Qsc1=√8.42 − 1=8.34VAR
1
Req1=3.52=0.081𝛺
8.34
Xeq=3.52 =0.68𝛺
0.081
R1≈R2=
2
0.68
X1≈X2=
2
Qsc(VAR)
8.34
34.42
55.89
Req(𝛺)
0.081
0.057
0.059
Xeq (𝛺)
0.68
0.66
0.66
R1≈R2 (𝛺)
0.045
0.028
0.029
=0.045 𝛺
=0.34 𝛺
=0.03 𝜴
=0.33 𝜴
4.7K 𝜴 =
=0.03 𝜴
=3.3K 𝜴
=0.33 𝜴
X1≈X2 (𝛺)
0.34
0.33
0.33