TEK-FAZLI TRANSFORMATÖRÜN PARAMETRELERİNİN BULUNMASI DENEY

Transkript

1 İNÖNÜ ÜNİERSİTESİ MÜENDİSİK FKÜTESİ EEKTRİK-EEKTRONİK MÜ. BÖ. 325 EEKTRİK MKİNRI BORTURI I TEK-FZI TRNSFORMTÖRÜN PRMETREERİNİN BUUNMSI DENEY MÇ: Tek fazlı tranformatörün çalışmaını incelemek ve bilinen tranformatör tetlerini uygulayarak tranformatörün eşdeğer devre arametrelerini teit etmek. 2. TEORİ: 2.1. Gerçek Tranformatör Modeli: Gerçek tranformatörlerde oluşan kayılar, tranformatörlerin gerçek modellerinde heaba katılmak zorundadır. Böyle bir modelin oluşturulmaında bakır kayıları, girda (fuku) akım kayıları, hiterezi kayıları ve kaçak akı göz önüne alınmalıdır. Kayılar ve kaçak akının göz önüne alındığı tranformatörün tam eşdeğer devrei Şekil 1 de göterilmiştir. R jx N jx : N R R c jx m Şekil 1: Tranformatörün eşdeğer devrei Şekil 1 deki arametreler R Primer argı direnci X X R R X m c Primer argı kaçak reaktanı Kulaj (mıknatılanma) reaktanı Nüve (hiterezi ve girda akım) kayılarını ifade eden direnç Sekonder argı direnci Sekonder argı kaçak reaktanı Keiklerle belirtilen kıım ideal tranformatördür. Deney

2 2.2 Tranformatör Modelindeki Parametrelerin Belirlenmei Eşdeğer devre arametrelerinin bulunmaı ve tranformatörün veriminin healanmaı için tandart tetler kullanılmaktadır Sargı Dirençlerinin Ölçülmei Bunun için endütride Wheattone ve Kelvin körü devreleri kullanılır. aboratuvarda ie argı dirençlerinin ölçülmei iki yol ile yaılabilir: a) Doğrudan ohmmetre kullanarak b) Nominal değerlerin altında DC akım uygulayarak Ohmmetre kullanılarak ekonder uçları açık iken rimer uçlarından ölçülen direnç rimer argı direnci R ve rimer uçları açık iken ekonder uçlarından ölçülen direnç ekonder argı direnci R dir. ncak çok düşük direnç değerleri laboratuvar imkanlarında ohmmetre ile haa olarak ölçülemez. Bunun yerine rimere ve ekondere ıraıyla değişken DC güç kaynağı kullanılarak nominal akım değerlerinin yarıı DC akım olarak tranformatör uçlarına uygulanır. Ölçülen DC gerilim ve akım kullanılarak argı dirençleri bulunur Boşta Çalışma Deneyi Bu deneyin amacı nüve kayılarının ve mıknatılanma endüktanının ölçülmeidir. Boşta çalışma deneyinde tranformatörün yükek gerilim argı uçları açık devre edilir ve düşük gerilim argı uçlarına nominal hat gerilimi uygulanır. Tranformatör boşta olduğundan, giriş akımının tamamı tranformatörün uyartım kolu üzerinden akar. Sargı direnci ve endüktanı R c ve m ile karşılaştırıldığında çok çok küçüktür. Böylece uygulanan gerilimin tümü uyartım kolunda düşer. Gerçek güç adece nüve kayılarından oluşur. Tet nominal gerilim değerinde uygulandığından tranformatör çekirdeğinde nominal manyetik akı mevcut olu nüve kayıları nominal yükteki nüve kayılarına eşittir. Deney ıraında tranformatörün giriş gerilimi, giriş akımı ve giriş gücü ölçülür. R c ve X m değerlerini belirlemenin en kolay yolu uyartım kolunun admitanına bakmaktır. Tolam uyartım admitanı 1 1 Y e G c jb m (1) R jx c m Buradaki indeki ölçülen değerlerin düşük gerilim tarafına göre olduğunu belirtmektedir. Uyartım admitanının genliği (düşük gerilim tarafına göre), boşta çalışma tet ve akımından bulunabilir. Ioc Ye oc (2) Güç faktörü açıı Poc co 1 oc Ioc (3) ile bulunur. Böylece ölçülen admitan Ioc Y e oc (4) eşittir. aboratuvarda deney için kullanılan tranformatörler düşük güçlü olduğundan, boşta çalışma deneyi yükek gerilim tarafına uygulanabilir. Deney

3 Kıa Devre Deneyi Bu deneyin amacı bakır kayılarının ve kaçak endüktanların ölçülmeidir. Kıa devre deneyinde tranformatörün düşük gerilim argı uçları kıa devre edilir ve yükek gerilim argı uçlarına değişken bir gerilim kaynağı yardımıyla nominal hat akımı uygulanır. Giriş gerilimi kıa devre enaında çok küçük olduğundan, tranformatörün uyartım kolundan ihmal edilecek bir akım akar. Böylece uygulanan gerilimin tümü argı dirençleri ve endüktanları üzerine düşer. Uyartım kolu üzerinden geçen akım küçük olduğundan nüvede dolaşan akı da düşüktür. Dolayııyla nüve kayıları normal gerilim eviyeindeki kayılara göre ihmal edilebilir düzeydedir. Gerçek güç adece bakır kayılarından oluşur. Tet nominal akım değerinde uygulandığından bakır kayıları nominal yükteki bakır kayılarına eşittir. Deney ıraında tranformatörün giriş gerilimi, giriş akımı ve giriş gücü ölçülür. Tranformatörün yükek gerilim tarafına göre eri emedanların genliği c ZSE (5) Ic Güç faktörü açıı Pc co 1 (6) c Ic kım gerilimden geri olduğundan emedanın açıı ozitiftir. Bundan dolayı c 0 Z SE (7) I c Tolam eri emedan Z R jx (8) Burada N SE eş 2 eş 2 Z ( R a R ) j( X a X ) (9) SE a dönüştürme oranı N N yükek gerilim tarafının argı ayıı N düşük gerilim tarafının argı ayıı R yükek gerilim tarafının argı direnci R düşük gerilim tarafının argı direnci X yükek gerilim tarafının kaçak reaktanı X düşük gerilim tarafının kaçak reaktanıdır. Genel olarak alınabilir Tam Yük Deneyi 2 eş X a X 0. 5X (10) aboratuvarda tranformatörün nominal değerde yüklenmei halinde akım, gerilim ve güç ölçümleri yaılarak tranformatörün gerçek özellikleri ve özellikle verimi healanabilir. Bunun için rimere nominal giriş gerilimi uygulanarak ekondere bağlanan değişken yük direnç değeri nominal çıkış akımı elde edilene kadar değiştirilir. Primer akım, gerilim ve güç ile ekonder akım ve gerilimi ölçülür. Ölçülen değerler yardımıyla tranformatörün verimi ve gerilim regülayonu bulunabilir. Deney

4 3. ÖN ÇIŞM: a) 90, 220:48 luk bir güç tranformatörünün nominal akım, gerilim ve çevirme oranlarını healayınız. b) Sargı dirençlerini ölçmek için önerilen DC akım uygulama yöntemi yerine C akım kullanılıra ne olur? c) Boşta çalışma deneyi için düşük gerilim tarafının ve kıa devre deneyi için yükek gerilim tarafının tercih edilmeinin nedenlerini belirtiniz. d) Tam yük deneyinde kullanılacak yük direncinin değerini ve gücünü healayınız. e) Tam yük deneyinde ekondere neden bir wattmetre bağlanarak yüke akan gücün ölçülmeine gerek yoktur? 4. DENEYİN YPIIŞI 4.1. Sargı Dirençlerinin Ölçülmei a) Doğrudan ohmmetre kullanarak tranformatörün rimer R ve ekonder dirençlerini ölçünüz. R argı b) Bölüm de anlatılan ikinci metoda göre argı dirençlerini ölçmek için Şekil 2 deki devreyi kurunuz. DC güç kaynağının gerilim eviyeini ıfırdan başlatarak ölçülen akım rimer akımının nominal değerinin (ön çalışmada bulduğunuz değer ) yarıına ulaşana kadar yavaş yavaş yükeltiniz. Ölçülen ve I değerlerini kullanarak R yi bulunuz. Benzer şekilde rimer tarafını açık bırakarak DC güç kaynağını ve metreleri ekondere bağlayınız. DC güç kaynağının gerilim eviyeini ıfırdan başlatarak ölçülen akım ekonder akımının nominal değerinin (ön çalışmada bulduğunuz değer ) yarıına ulaşana kadar yavaş yavaş yükeltiniz. Ölçülen ve I değerlerini kullanarak R yi bulunuz. Tranformatör 220:48 DC Güç Kaynağı (yarlanabilir) Şekil 2: Tranformatörün rimer argı direncinin ölçümü için devre bağlantıı Deney

5 4.2. Boşta Çalışma Deneyi Şekil 3 deki devreyi kurunuz. aryak Tranformatör 220:48 k Wattmetre Şekil 3: Tranformatörün boşta çalışma deneyi için devre bağlantıı a) aryak vaıtaıyla rimer gerilimini nominal çalışma gerilimine ayarlayarak P oc, oc ve I oc değerlerini not ediniz. Çıkış gerilimi yi voltmetre ile ölçünüz. b) Benzer şekilde rimer tarafını açık bırakarak C güç kaynağını ve metreleri ekondere bağlayınız. aryak vaıtaıyla ekonder gerilimini nominal çalışma gerilimine ayarlayarak P oc, oc ve I oc değerlerini not ediniz Kıa Devre Deneyi Şekil 4 deki devreyi kurunuz. aryak Tranformatör 220: Wattmetre Şekil 4: Tranformatörün kıa devre deneyi için devre bağlantıı Dikkat! Deney başlamadan varyak çıkış gerilimin ıfır olduğuna ve deney ıraında gerilimi özellikle yavaş yavaş yükeltmeye dikkat ediniz. aryak vaıtaıyla rimer gerilimini ıfırdan başlatarak rimer akımı nominal değere ulaşana kadar yavaş yavaş yükeltiniz. P c, c ve I c değerlerini not ediniz. Deney

6 4.4. Tam Yük Deneyi Şekil 5 deki devreyi kurunuz. aryak Tranformatör 48: Wattmetre amba Şekil 5: Tranformatörün tam yük deneyi için devre bağlantıı Dikkat! Deney başlamadan varyakın çıkışının ıfır olduğuna ve deney ıraında varyak çıkışının 48 aşmamaına özellikle dikkat ediniz. aryak yardımıyla rimere nominal giriş gerilimi 48 uygulayınız. Primer akım, gerilim ve güç ile ekonder akım ve gerilimini ölçünüz. 5. SONUÇR a) Boşta çalışma deneyinde elde ettiğiniz onuçları kullanarak R c, healayınız. b) Kıa devre deneyinde elde ettiğiniz onuçları kullanarak R, X, X m ve nüve kayılarını R, X ve bakır kayılarını healayınız. c) Tam yük deneyinden elde ettiğiniz onuçları kullanarak tranformatörün verimini ve gerilim regülayonunu bulunuz. 6. SORUR a) Sargı dirençlerinin ölçülmei deneyinde iki farklı metotla bulduğunuz R ve R değerlerini karşılaştırınız. angi onuçların daha güvenilir olduğunu ve nedenini yazınız. b) Boşta çalışma deneyinde rimer ve ekonder tarafında ölçtüğünüz güçler eşittir (yaklaşık olarak). Nedenini belirtiniz. c) Deney 4.1 de bulduğunuz R değerini kullanarak boşta çalışma deneyinde R üzerinde harcanan gücü bulunuz. Gerçekte boşta çalışma deneyinde direnç üzerinde harcanan güç tolam ölçülen güçten çıkarıldıktan onra nüve kayıları bulunmalıdır. Bunun çıkarılmamaının büyük bir hata oluşturu oluşturmadığını bulduğunuz değerler üzerinden yorumlayınız. d) Kıa devre deneyinde bulduğunuz R ve R değerlerini deney 4.1 de bulduğunuz değerlerle karşılaştırınız. e) Ölçtüğünüz değerler yardımıyla tranformatörün gerçek dönüştürme oranını yeniden healayınız. Deney