Overview
Source : Ali Bazzi, département de génie électrique, Université du Connecticut, Storrs, CT.
Transformateurs sont des machines électriques fixes étape vers le haut ou vers le bas de la tension alternative. Ils sont généralement formés d’enroulements primaires et secondaires ou d’enroulements, où la tension sur le primaire est entrée vers le haut ou vers le bas à l’enseignement secondaire, ou l’inverse. Quand une tension est appliquée à un des enroulements et des flux actuels en que sinueuses, flux est induite dans le noyau magnétique, en couplant les deux enroulements. Avec un courant alternatif courant, flux AC est induite, et son taux de variation induit tension sur l’enroulement secondaire (Loi de Faraday). Flux génétique entre les deux enroulements dépend du nombre de spires de chaque enroulement ; par conséquent, si les enroulements primaires ont des tours de plus que la tension d’enroulement, secondaire sera supérieurs sur le primaire sur le secondaire et vice versa.
Cette expérience caractérise un transformateur monophasé en trouvant ses paramètres de circuit équivalent. Trois essais ont été réalisés : circuit ouvert test, test et le test de DC de court-circuit.
Principles
Le transformateur utilisé dans cette expérience est évalué à 115 V/24 V, 100 va La tension nominale est la capacité de l’isolation de chaque enroulement à gérer en toute sécurité les tensions spécifiques, tandis que la puissance en VA ou la puissance (Watt) viennent de l’actuelle capacité de traitement de ces bobinages, épaisseur du fil spécifiquement. Il est important de ne pas mélanger primaire et secondaire avec la nomenclature de haute et basse tension. Pour cette expérience, le côté primaire est supposé avoir la cote V 115, tandis que le côté secondaire est évalué à 24 V. Le côté V 115 a deux bornes marquées IN1 et IN2, tandis que le côté secondaire a deux bornes marquées OUT1 et OUT2.
Le côté haute tension est couramment utilisé pour les essais pour parvenir à une résolution plus tension de court-circuit. Par exemple, si un transformateur est évalué pour 1200 V/120 V, un court-circuit sur les 120 V probablement évalué courant avec moins de 10 % de la 1200 V, ce qui en fait un 0-120 V variable auto-transformateur (thyristor) sur le 1200 V convenable pour ce test. Le côté basse tension est couramment utilisé pour l’analyse de circuit ouvert, étant donné que cette tension n’est plus accessible dans le laboratoire. Ainsi, cette démarche est suivie comme une pratique normale dans cette expérience.
Le test de circuit ouvert aide à estimer l’inductance mutuelle entre deux enroulements, ainsi que les pertes de puissance core causées par le flux induit dans le noyau. Le test de court-circuit permet d’identifier l’inductance de fuite des deux enroulements, puisque le courant maximum est dessiné dans le court circuit et quelques fuites de flux de base autour des enroulements. La résistance du fil DC test aide à mesure des deux enroulements.
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Procedure
1. DC Test
- Tourner sur la basse tension alimentation DC disponible sur le banc.
- Sa tension de sortie la valeur 0 V et fixer la limite actuelle de 0,8 A.
- Vérifiez les connexions du circuit, puis connectez la sortie de l’alimentation dans les bobinages du côté primaire (IN1 et IN2). L’enroulement secondaire (OUT1 et OUT2) laisser ouvert.
- Ouvrir l’alimentation et augmenter légèrement la tension jusqu'à ce que la limite actuelle est atteinte. Notez que l’alimentation peut être déjà limitée dans le courant lorsque l’alimentation est allumée. N’augmentent pas la limite actuelle.
- Enregistrer la tension et des lectures actuelles de l’affichage de l’approvisionnement de puissance.
- Régler la tension à 0 V et débrancher l’alimentation.
- Ajuster la limite de courant de 4 A, puis connectez la sortie de l’alimentation à travers l’enroulement secondaire (OUT1 et OUT2). Les enroulements du côté primaire (IN1 et IN2) laisser ouvert.
- Ouvrir l’alimentation et augmenter légèrement la tension jusqu'à ce que la limite actuelle est atteinte. Notez que l’alimentation peut être déjà limitée dans le courant lorsque l’alimentation est allumée. N’augmentent pas la limite actuelle.
- Enregistrer la tension et des lectures actuelles de l’affichage de l’approvisionnement de puissance. Pour ce transformateur, la tension d’entrée est de 3,5 V et le courant est de 0,8 A.
- Régler la tension à 0 V, couper l’alimentation et le débrancher.
- Mesurer la résistance entre les enroulements primaires avec un multimètre.
- Mesurer la résistance entre les enroulements secondaires avec un multimètre.
- Il est courant d’avoir la résistance plus élevée du côté tension soit supérieure à la résistance de côté basse tension due au fait que puissance sur les deux côtés est idéalement égale et une tension plus élevée signifie moins de résistance actuels et donc plus faible. Le test de DC et de la résistance mesurée sur le multimètre doivent correspondre étroitement.
2. circuit ouvert Test
- Assurez-vous que la source triphasée est désactivé.
- Raccordez le circuit pour l’épreuve de circuit ouvert (Fig. 1). Utilisez un wattmètre numérique.
- Assurez-vous que le thyristor est à 0 %.
- Vérifiez que les connexions du circuit sont comme prévu de Fig. 1 et puis allumez la source triphasée.
- Réglez progressivement le bouton transfo variable jusqu'à ce que la tension mesurée sur le wattmètre numérique atteint 24 V.
- Enregistrer le facteur de tension, courant, puissance réelle et puissance du power meter.
- Ensemble le VARIAC retour à 0 %, éteignez la source triphasée et déconnecter la sortie VARIAC.
- Lors de l’essai à vide ou à vide, la réactance magnétisante (X,m) et la résistance de perte noyau (RC) sont trouvent de l’actuelle (j’aiOC), tension (VOC) et de puissance (POC ) mesures comme suit :
RC= VOC2oc/pOC (1)
et Xm= VOC2oc/qOC (2)
où QOC2=(VOCj’aiOC)2- POC2 (3)
Figure 1 : schéma d’essai DC. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
3. essai de court-circuit
- Assurez-vous que la source triphasée est désactivé.
- Raccordez le circuit pour le test de court-circuit (Fig. 2). Assurez-vous que IN1 et IN2 sont connectés à la sortie VARIAC.
- Assurez-vous que le thyristor est à 0 %.
- Calculer le courant d’entrée nominal du transformateur. Cela se trouve en divisant la puissance en VA par le voltage indiqué sur le côté de l’entrée. Par exemple, si l’entrée est de 115 V et la puissance en VA est 100 VA, le courant d’entrée nominal est de 100/115 = 0,87 A.
- Vérifier le circuit et puis allumez la source triphasée.
- Lentement et soigneusement ajuster le bouton transfo variable jusqu'à ce que la lecture courante sur le wattmètre numérique atteigne le courant d’entrée nominal.
- Enregistrer le facteur de tension, courant, puissance réelle et de puissance sur le wattmètre.
- Ensemble le VARIAC retour à 0 %, éteignez l’interrupteur-sectionneur et déconnecter la sortie VARIAC. Garder le câble triphasé transformateur variable.
- Supprimer le court-circuit placé à travers le transformateur secondaire.
- Dans le test de court-circuit, la réactance de fuite (X1+X2' = Xeq) et la résistance du fil (R1+R2' = Req) les deux enroulements sont présentes de l’actuel (j’aiSC ), tension (VSC) et les mesures de la puissance (P,SC) comme suit :
Req=PSC/ISC2 (4)
et Xeq= QSC/ISC2 (5)
où QSC2=(VSC ISC)2- PSC2 (6) - X1 est censé pour être égal à X2', tandis que R1 et R2' peut être utilisé depuis l’essai DC (ou au moins un d'entre eux). Si l’essai de DC n’est pas effectué, il est courant de supposer que R1 et R2' sont égales.
Figure 2 : court-circuit test schéma. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
4. Test de charge
Essais de chargement de montrent comment les valeurs de courant et la tension sont en corrélation entre les côtés d’entrée et de sortie du transformateur où idéalement, V1/v2 = j’ai2/i1 = N1/n2 = un où N est le nombre de spires, indices 1 et 2 sont pour les côtés primaires et secondaires, respectivement, et un est le rapport des spires. L’impédance du côté secondaire reflétée le côté primaire est R'=2R ou X'=2X.
- Assurez-vous que la source triphasée est désactivé.
- Raccordez le circuit pour le test de charge (Fig. 3). Assurez-vous que IN1 et IN2 sont connectés à la sortie VARIAC.
- Assurez-vous que le thyristor est à 0 %.
- Connecter une sonde de tension différentielle oscilloscope à travers le primaire avec un réglage de 1/200. Ajuster la mesure de la sonde pour 0 V compenser avec un facteur d’échelle approprié.
- Connecter une sonde de courant oscilloscope pour mesurer le courant de charge. Ajuster la mesure de la sonde pour le décalage de 0 mV avec un 1 X échelle facteur pour un 100 mV / un paramètre.
- Vérifier le circuit et puis allumez l’interrupteur-sectionneur moteur triphasé.
- Réglez progressivement le bouton transfo variable jusqu'à ce que VP indique 115 V.
- Enregistrer le facteur de tension, courant, puissance réelle et de puissance des deux wattmètres numériques.
- Capturer l’écran de l’oscilloscope au moins trois cycles montré.
- Eteignez la source triphasée et le thyristor a fixé à 0 %.
- Remplacer la résistance de 100 Ω avec des résistances de trois 100 Ω en parallèle.
- Allumez la source triphasée et lentement ajuster le bouton transfo variable jusqu'à que vPlit 115 V.
- Enregistrer les deux puissance numérique compteur lectures uniquement (aucune capture d’écran oscilloscope).
- Ensemble le VARIAC retour à 0 %, éteignez l’interrupteur-sectionneur et débrancher l’installation.
Figure 3 : schéma de test de charge. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Transformateurs monophasés sont utilisés dans les blocs d’alimentation et d’autres équipements pour convertir des tensions et des courants d’une valeur à l’autre. Transformateurs sont essentiels pour fournir une isolation électrique qui est nécessaire pour l’exploitation sûre des nombreux instruments de laboratoire et des dispositifs médicaux. Si l’entrée et la sortie ne partagent pas une borne neutre, puis le transformateur peut transférer le pouvoir avec une séparation physique complète. Vous éviterez électricité sur le côté haute tension dangereuse d’un système d’atteindre les circuits et les gens du bon côté basse tension. Il est important pour la conception et l’analyse de transformateur de comprendre les composants dans un transformateur. Cette vidéo vous montrera comment mesurer des paramètres électriques des composants du transformateur en effectuant divers tests.
Un transformateur a une paire de bornes d’entrée connecté à un enroulement primaire ou de la bobine et une paire de bornes de sortie connecté à un enroulement secondaire. Un noyau composé d’acier, ferrite ou même simplement l’air couples magnétiquement les deux enroulements. Une tension aux bornes d’un enroulement provoque courant s’écouler à travers elle, créant un champ magnétique. Flux magnétique, qui correspond au montant du champ magnétique traversant une zone est ensuite couplé à travers le noyau à l’enroulement secondaire où il induit une tension. Ce principe est appelé induction mutuelle. Loi de Faraday indique le taux de ce flux de changer les temps que le nombre d’enroulements est égal à la tension induite. Aussi appelée Force électromotrice ou EMF. Une tension dans l’enroulement primaire est constante donc le flux magnétique qui en résulte est également constant et le taux de variation est égale à zéro. Cependant, une tension alternative produit un flux magnétique avec une vitesse non nulle de changer et par conséquent induit une tension. En d’autres termes, une tension alternative est nécessaire pour le transformateur à exploiter. Le rapport des spires du transformateur est le nombre de tours de fil sur l’enroulement primaire divisée par le nombre de tours sur l’enroulement secondaire. Le rapport entre la tension aux bornes du primaire à la tension aux bornes du secondaire est égal au rapport des tours. Selon le rapport des spires en amplifiant un transformateur de tension, démissionner de tension ou il restera la même. Le ratio de courant à travers le primaire au courant par le biais de l’enseignement secondaire est égal à l’inverse de la rapport des spires. Pour exemple, si la bobine primaire a trois tours et le secondaire a 30 tours, la tour ratio est 0,1. 120 volts sur le primaire de ce transformateur devient donc 1200 volts sur le secondaire. 10 ampères à travers le primaire devient 1 ampère par le biais de l’enseignement secondaire. Enfin si le bobinage secondaire a une charge d’impédance Z2, la bobine primaire dispose d’une charge apparente ou réfléchissante, premier Z2. La valeur de cette charge réfléchissante est l’impédance du côté secondaire multipliée par le carré de la rapport des spires. Un transformateur peut être considéré comme une paire d’inductances couplées qui idéalement transfère l’énergie sans perte d’une bobine à l’autre. Toutefois, un transformateur réel a coulé flux magnétique ou inductance de fuite qui ne contribue pas au transfert d’énergie entre les enroulements. En outre, un transformateur réel expériences dissipation d’énergie et de chauffage de résistances de bobinage. Flux magnétique induit dans le noyau est une source supplémentaire de chaleur en raison de la résistance de perte de noyau. Pour éviter d’endommager une entrée de la puissance maximale spécifiée est utilisée, appelée la puissance en VA ou le produit de la tension d’entrée et le courant qui est puissance. Maintenant que les bases d’un transformateur ont été introduites, nous allons jeter un oeil à la mesure des paramètres électriques d’un transformateur.
Le transformateur utilisé dans cette expérience est évalué à tolérer un maximum de 115 volts sur l’enroulement primaire et un maximum de 24 volts sur l’enroulement secondaire. En outre, ce transformateur a une puissance de 100 va c'est-à-dire qu’il peut accueillir un maximum de 100 watts de puissance. Ce test DC permet de mesurer la résistance de chaque enroulement pour une utilisation dans le modèle de circuit équivalent du transformateur. À l’absence de toute tension et de la limite actuelle de 0,8 ampères d’abord définir la sortie de tension d’alimentation basse tension DC. Puis éteindre l’alimentation. Connectez la sortie de l’alimentation à travers l’enroulement primaire. Ne connectez pas quoi que ce soit à l’enroulement secondaire. Allumez l’alimentation DC et augmentez la tension progressivement jusqu'à la limite actuelle est atteinte. Enregistrer la tension et des lectures actuelles de l’affichage de l’alimentation. Calculer la résistance de l’enroulement primaire en divisant la tension par le courant. La valeur de la tension d’alimentation vers l’absence de toute tension et mettez-le hors tension. Branchez l’alimentation à travers l’enroulement secondaire, laissant un circuit ouvert sur l’enroulement primaire. Définissez la limite de courante sur le bloc d’alimentation à 4 ampères. Puis augmentez graduellement la tension jusqu'à ce que la limite actuelle est atteinte. Enregistrer la tension et des lectures actuelles de l’affichage de l’alimentation. Calculer la résistance de l’enroulement secondaire. La valeur de la tension d’alimentation vers l’absence de toute tension, mettez-le hors tension et débrancher le transformateur. Enfin, utiliser un multimètre pour confirmer les résistances calculées entre les enroulements primaires et secondaires.
Le test de circuit ouvert mesure mutuelles réactifs ou l’opposition à un changement dans le courant de la résistance de perte de noyau. Résistance de perte de base est le paramètre de circuit équivalent pour la dissipation de puissance et rapproche de pertes de puissance dans le noyau du transformateur. Avec la source d’alimentation triphasée au large et le thyristor à zéro pour cent, assembler le circuit. Puis utilisez un wattmètre numérique pour mesurer le circuit ouvert courant et tension côté primaire. Allumez la source de courant triphasé et réglez progressivement le bouton de commande de la Variac pour augmenter la tension jusqu'à ce que le wattmètre numérique indique 24 volts. Enregistrer la tension en circuit ouvert, le circuit ouvert courant, circuit ouvert puissance réelle et le facteur de puissance. Utilisez ces valeurs pour calculer les paramètres de circuit équivalent pour le transformateur. La résistance de perte de noyau, RC est calculée à partir de la tension en circuit ouvert et la puissance de circuit ouvert. La réactance mutuelle XM est calculée de la même façon à l’aide de courant, de puissance et de tension en circuit ouvert.
Le test de court-circuit mesure les réactifs de fuites et peut également déterminer la résistance du fil de deux enroulements. Tout d’abord calculer le courant d’entrée nominal du transformateur en divisant la puissance en VA par la tension nominale pour le côté de l’entrée. Avec la source de courant au large et Variac à zéro pour cent sortie assembler le circuit. Cette fois-ci utiliser le numérique wattmètre pour mesurer le courant de court-circuit et la tension. Allumez la source de courant triphasé et réglez progressivement le thyristor pour augmenter la tension jusqu'à ce que la lecture courante sur le wattmètre numérique atteigne le courant d’entrée nominal. Enregistrer la tension de court-circuit et courant ainsi que la vraie puissance de court-circuit et le facteur de puissance. Les réactifs de la fuite est la somme des réactifs côté primaire et les réactifs réfléchie secondaire qui sont censés pour être égaux. Calculer les réactifs de fuite avec les mesures de l’essai de court-circuit. Enfin, calculer la résistance totale du fil de deux bobinages comme la somme de la résistance de l’enroulement primaire et réfléchie de l’enroulement secondaire.
Les transformateurs sont des appareils électriques très utiles qui ont des applications dans le domaine de la conversion d’énergie et d’isolation électrique de sécurité. Le test de charge mesure le rapport entre la tension à travers la primaire à la tension dans le secondaire ainsi que le ratio de courant à travers le primaire au courant par le biais de l’enseignement secondaire. Le circuit a été assemblé avec une résistance de 100 ohms connectés le secondaire et le courant et la tension mesurée sur deux côtés. Avec le côté primaire de 115 volts, tension, courant, puissance réelle et le facteur de puissance ont été mesurées sur les deux côtés. Le rapport entre la tension primaire de tension secondaire devrait être idéalement égale le rapport des spires. Une étude sur les neurones sensoriels olfactifs de souris permettant de dissocier certains composés ultraviolets d’un tube de flash au xénon. Le circuit pour piloter un tube flash requis hautes tensions générées avec un transformateur élévateur. Comme avec tous les équipements haute tension, sécurité de conception utilise des transformateurs pour l’isolation électrique pour éviter tout court-circuit accidentel entre les composants avec des tensions dangereuses et autres appareils électroniques dans le circuit.
Vous avez juste regardé introduction de Jove de transformateurs monophasés. Vous devez maintenant comprendre comment un transformateur fonctionne ainsi que la façon de mesurer ses paramètres de circuit équivalent. Merci de regarder !
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Results
En effectuant le DC, circuit ouvert, de court-circuit et charger les essais, circuit équivalent du transformateur, les paramètres ont été identifiés ; par conséquent, simulation, le fonctionnement et analyser le comportement du transformateur réaliste deviennent possibles.
Le test de court-circuit est généralement effectué en appliquant une tension croissante sur le côté haute tension, depuis que de petites tensions sur que côté peut causer courant nominal s’écouler du côté de court-circuit basse tension. Ceci est utile dans le transformateur à courant nominal de fonctionnement et, par conséquent, essais de capacité actuelle.
Pour cet essai, la tension de court-circuit est 11,9 V, le courant de court circuit est 0,865 A et la puissance de court-circuit est 7.11 W. Les mesures de court-circuit sont ensuite utilisés pour calculer la réactance de fuite, qui est 9.94Ω dans ce cas. Le côté primaire qui en résulte et les réactances côté réfléchie sont chaque 4.97Ω. La résistance totale du fil est égale à 9.502Ω. En soustrayant la résistance de l’enroulement primaire (4.375Ω) on obtient 5.127
Comme pour l’essai à vide, il est utile pour s’assurer que les capacités isolation de transformateur tension soient respectées lors de l’exécution de tension assignée au plus. Autres tests, tels que des essais d’isolation haute-pot pour rupture matériel d’isolation, des essais de vibrations mécaniques, etc., sont également effectuées mais pour plusieurs applications de pointe.
Pour ce transformateur, la tension de circuit ouvert est de 23,8 V, le courant de circuit ouvert est 335,5 mA et l’alimentation du circuit ouvert est 2.417 W. De ces mesures, la résistance de perte noyau, le Rc et la mutuelle réactance, Xm, peuvent être calculées comme 234.35Ω et 74.67Ω respectivement.
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Applications and Summary
Les tests décrits sont essentiels dans l’évaluation de l’impédance d’un transformateur et en déterminer ses paramètres de circuit équivalent. Étant donné que les transformateurs varient de chargeurs simples à haute puissance transmission AC, adéquatement caractériser différents transformateurs pour diverses applications est essentiel. Impédance du transformateur est utilisé dans les systèmes d’alimentation pour déterminer les impédances de faute possible de chaque côté d’un transformateur, rapprochant l’efficacité d’un transformateur, calculer sa ligne et régulation et simuler le transformateur dans le cadre du plus grand électrique systèmes.
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