Testování transformátorů a reaktorů – Měření ztrát proudu a bez zátěže Testování transformátorů a reaktorů

Transformátorové systémy jsou důležitou součástí dodávek energie na jakékoli úrovni. Výše energetických ztrát, náklady a rentabilita dodávek energie do jednotlivých bodů i velkých obcí závisí na jejich obslužnosti a účinnosti. Pro snížení ztrát je nutné pravidelně provádět výpočty, měření a snižovat chod zařízení naprázdno.

Provozní režimy transformátorových zařízení

V současné době existuje asi deset typů různých transformátorových zařízení. Všechny spojuje jediný princip změny střídavého napětí a strukturální podobnost. V souladu s tím je každý z transformátorů schopen pracovat ve třech hlavních režimech: naprázdno, zkrat a zatížení.
Klidový režim umožňuje provádět řadu měření, jejichž data jsou nezbytná pro komplexní analýzu účinnosti zařízení. První testy se provádějí za účelem zjištění a ověření shody s pasovými hodnotami technických údajů transformátoru jako celku a zejména každé jeho součásti před uvedením zařízení do provozu. Uvedení do provozu odhaluje skryté závady a umožňuje jejich nápravu před uvedením zařízení do intenzivního provozu. Některé z nich se provádějí ve fázi montáže a některé po nalití oleje.

Fáze zkoušek uvádění do provozu ↑

Primární testování výkonu se provádí v několika směrech najednou. Mezi povinné položky patří:

• Měření dat ztrát při nečinnosti.
• Měření ohmického odporu všech existujících vinutí.
• Stanovení transformačního poměru.
• Testování skupiny připojení vinutí.
• Testování izolace.

V tomto případě hraje důležitou roli pořadí všech typů výše uvedených testů.

Inženýrské centrum ProfEnergia disponuje všemi potřebnými nástroji pro kvalitní diagnostiku transformátorů, sehraným týmem odborníků a licencemi, které opravňují k provádění všech potřebných zkoušek a měření. Volbou elektrolaboratoře ProfEnergia si vybíráte spolehlivý a kvalitní provoz vašeho zařízení!

Pokud si chcete objednat diagnostiku transformátorů nebo se na něco zeptat, volejte: +7 (495) 181-50-34.

Měření proudu naprázdno ↑

Měření proudu naprázdno transformátoru napětí provádějí pouze specialisté s kvalifikačním stupněm minimálně bezpečnostní skupiny 3 a s dostupností příslušných ochranných prostředků. Informace o tom, jak měřit proud transformátoru naprázdno, jsou proto spíše informativního než praktického charakteru pro lidi, kteří nemají odpovídající úroveň vzdělání. Pro měření se používá experiment s chodem naprázdno.

• Všechna měření je třeba provádět při napětí 220 – 380 V, aplikujte jej pouze na jedno vinutí a zbytek nechte zcela volný. Sledujte napětí voltmetrem.
• Před měřením na transformátorech v provozu nezapomeňte odmagnetizovat jejich magnetické jádro, protože stále obsahuje zbytkovou magnetizaci způsobenou náhlým poklesem napětí. Toho lze dosáhnout průchodem stejnosměrného proudu opačné polarity jedním vinutím pro každou tyč.
• Zdrojem stejnosměrného proudu mohou být přenosné baterie nebo usměrňovače.
• Pokud provádíte měření pro třífázový transformátor, měli byste to provést měřením proudu a ztrát fáze po fázi. Tímto způsobem budete schopni nejen identifikovat odchylky od továrních parametrů, ale také identifikovat vadnou fázi.

Pro měření proudu transformátoru naprázdno a jeho ztrát se používají celkem tři metody, střídavě zkratování jedné z fází a buzení zbývajících dvou.

Snížení volnoběžných otáček transformátoru ↑

Odpověď na otázku „jak snížit proud transformátoru naprázdno“ by se v mnoha ohledech měla hledat ve fázi montáže zařízení. Dost velké procento všech závad vzniká právě vinou montážníků, kteří se dopouštějí značných chyb a neberou v úvahu specifika a podmínky použití transformátorových zařízení a systémů v reálných provozních podmínkách.

Pozornost je důležitá v každé fázi montáže transformátoru, protože ztráty naprázdno přímo ovlivňují účinnost.

Ve skutečnosti existuje několik běžných způsobů, jak snížit ztráty, ale ne všechny jsou efektivní a nákladově efektivní. Například je možné snížit velikost magnetického toku zvýšením počtu závitů ve vinutí, ale to povede k nadměrnému používání drátu a celkovému zvýšení nákladů. O úsporách v tomto případě nemůže být řeč.

Je možné použít jiný typ elektrooceli s vysokými hodnotami odporu, ale to povede také k celkovému zvýšení nákladů na samotné zařízení.
Pokud se použijí tenké desky navzájem izolované, počet ztrát vířivými proudy se výrazně sníží, stejně jako použití pevných desek se šikmými spoji.

Co je třeba vzít v úvahu při montáži transformátoru? ↑

Specialista by měl především vědět, že jeho přesnost a profesionalita jsou stejně důležité jako kvalita materiálů. Na co přesně si dát pozor při montáži transformátoru?

Moderní transformátory používají ocel s nízkou odolností proti mechanickému namáhání. To znamená, že i ostré lisování desky může výrazně snížit magnetické vlastnosti materiálu v zóně řezu. Ohyby, promáčkliny a škrábance mohou snadno narušit orientaci krystalové mřížky a zvýšit tak specifické ztráty. Proto, aby byly magnetické vlastnosti oceli obnoveny na původní, musí být všechny desky před zahájením montáže magnetického obvodu podrobeny vysokoteplotnímu žíhání.
V budoucnu by měl být specialista obzvláště opatrný při montáži magnetického obvodu, stejně jako při rozkládání. Ostatně právě v tuto chvíli je pravděpodobnost opakovaného poškození oceli nejvyšší.

Jak snížit ztráty ve vinutí? ↑

Velké objemy energetických ztrát vznikají právě ve vinutích a právě ze zátěžových proudů. Lze je zmenšit zvětšením průměru vodičů vinutí. Tato metoda je efektivní, ale není nákladově efektivní, zvýšením jedné bude nutné zvýšit i druhou a to nevyhnutelně povede ke zvýšení hmotnosti aktivních materiálů a. ztrátám naprázdno v transformátoru.
Existuje další způsob – pečlivě sledovat symetrii vinutí, protože i malá odchylka může vyvolat zvýšení rozptylu a ztráty. Navíc dodatečné ztráty mohou vést k přehřívání jednotlivých prvků, což je rovněž nežádoucí.
Sběratel to musí bedlivě sledovat. Aby se zabránilo vzájemnému posunu vinutí, kanály mezi nimi byly jednotné a jejich uspořádání na jádře bylo soustředné.
Zárukou nepřetržitého provozu transformátoru s minimálními ztrátami je tedy kromě správného provozu, pravidelných kontrol a dodržování všech doporučení profesionalita jeho montážníků. Snížit volnoběžné otáčky transformátoru při jeho používání je poměrně obtížné, proto jsou na tovární parametry kladeny tak vysoké požadavky.

V souladu s požadavky předpisu o elektrické instalaci se provádí jedno z měření:

a) při jmenovitém napětí. Měří se proud naprázdno. Aktuální hodnota není standardizována;

Rýže. 2.7. Schéma pro testování skupiny zapojení vinutí výkonového transformátoru metodou fázového měřiče.

Rýže. 2.8. Schémata pro testování skupiny zapojení vinutí výkonových transformátorů metodou dvou voltmetrů.

b) při nízkém napětí. Měření se provádí s redukcí ztrát na jmenovité napětí nebo bez redukce (porovnávací metoda).

Zkouška transformátoru naprázdno je zapnutí jednoho z jeho vinutí (obvykle nízkého napětí) při jmenovitém napětí. Spotřebovaný proud se v tomto případě nazývá proud naprázdno Iхх (obvykle vyjádřený v procentech Iном).

Tabulka 2.10. Vektorové diagramy a výpočtové vzorce pro určení skupiny zapojení výkonových transformátorů

Poznámka: Tabulkové vzorce. 2.10

kde U2 > a Cl jsou v tomto pořadí síťové napětí na svorkách nízkonapěťového vinutí a lineární transformační poměr.

Činný výkon spotřebovaný v tomto případě se nazývá ztráty naprázdno Рхх (kW). Tato energie se vynakládá především na remagnetizaci elektrooceli (hysterezní ztráty) a na vířivé proudy. Proud naprázdno a ztráty jsou pasportní údaje výkonových transformátorů.

Ztráty naprázdno transformátorů Pxx, měřené při normální frekvenci a velmi nízkém buzení (řádově několik procent jmenovitého napětí transformátoru), lze pomocí vzorce přepočítat na ztráty naprázdno při jmenovitém napětí

kde P’xx = Pmz – ztráty Ppr měřené při napětí dodávaném při měření (buzení) U;

Ppr a Rism jsou v tomto pořadí výkon spotřebovaný zařízeními a celkové ztráty v transformátoru a zařízeních.

n je exponent rovný 1,8 pro ocel válcovanou za tepla; pro ocel válcovanou za studena – 1,9.

Výrobci měří ztráty naprázdno při jmenovitém napětí a při nízkém napětí (obvykle 380 V).

Měření ztrát naprázdno lze provádět i při napětí rovném 5–10 % jmenovitého napětí. Rozdíl mezi získanými hodnotami ztrát a továrními údaji by neměl být větší než 10% pro jednofázové a ne více než 5% pro třífázové.

Měření ztrát naprázdno se provádí při napětí a podle schémat uvedených ve zkušebním protokolu výrobce.

Pokud výrobce naměřil ztráty naprázdno pouze při jmenovitém napětí transformátoru, měly by být ztráty naprázdno měřeny při napětí 380 V a převedeny na jmenovité napětí podle výše uvedeného vzorce.

V budoucnu by mělo být měření ztrát naprázdno prováděno při napětích 380 V. U provozuschopných třífázových třítyčových transformátorů se ztrátový poměr zpravidla neliší od poměrů získaných u výrobce o více než 5 %.

U transformátorů, které mají spínací zařízení s tlumivkou omezující proud, se provádí dodatečná zkouška naprázdno v mezipoloze „Můstek“.

Měření ztrát naprázdno při napětí 380 V by mělo být provedeno před měřením odporu vinutí stejnosměrným proudem a zahříváním transformátoru stejnosměrným proudem.

Při měření ztrát a proudu naprázdno je třeba používat měřicí přístroje třídy přesnosti 0,5. K měření lze použít přenosné měřicí soupravy typu K-50 (K-51).

Při měření ztrát a proudu naprázdno při jmenovitém napětí vinutí nad 0,4 kV se doporučuje použít měřicí transformátory třídy přesnosti 0,2.

Ztráty naprázdno se u třífázových třítyčových transformátorů měří s třífázovým nebo jednofázovým buzením.

Při třífázovém buzení se měření provádí dvěma jednofázovými wattmetry nebo jedním třífázovým wattmetrem (viz obr. 2.9).

Naměřené ztráty jsou definovány jako algebraický součet ztrát naměřených každým wattmetrem. Ztráty v transformátoru jsou definovány jako rozdíl mezi naměřenými celkovými ztrátami a ztrátami v zařízeních (viz obr. 2.10), protože ztráty v zařízeních mohou být srovnatelné se ztrátami naprázdno.

Rýže. 2.9. Schémata zapojení zařízení při experimentu výkonových transformátorů naprázdno.

a – pro jednofázové transformátory; b – pro třífázové transformátory.

Proud transformátoru naprázdno je určen jako aritmetická střední hodnota proudů tří fází.

Při měření ztrát naprázdno s jednofázovým buzením na napětí 380 V se provádějí tři pokusy s třífázovým transformátorem převedeným na jednofázový transformátor střídavým zkratováním jedné jeho fáze a buzením dalších dvou fází.

První experiment spočívá ve zkratování vinutí fáze A, vybuzení fází B a C transformátoru a měření ztrát.

Druhý experiment spočívá ve zkratování vinutí fáze B, vybuzení fází A a C transformátoru a měření ztrát.

Rýže. 2.10. Schémata měření ztrát naprázdno u třífázových transformátorů.

a – měřit celkové ztráty; b – pro měření ztrát v zařízeních.

Zapojení primárního vinutí do trojúhelníku

Hvězdicové zapojení primárního vinutí s odstraněným neutrálním bodem

Skupina připojení 0/.

Rýže. 2.11.a. Budicí obvody třífázových transformátorů

Třetí experiment spočívá ve zkratování vinutí fáze C, vybuzení fází A a B transformátoru a měření ztrát.

Rýže. 2.11.6. Jednofázové budicí obvody pro třífázové transformátory

Vinutí libovolné fáze jsou zkratována na odpovídajících svorkách jednoho z vinutí transformátoru. Schémata jednofázového buzení třífázového transformátoru pro měření ztrát při nízkém napětí pro různé skupiny zapojení jsou na Obr. 2.11.

Ztráty v transformátoru při napětí U‘

kde U‘ je použité napětí při měření ztrát naprázdno;

P’0AB, P’0BC, P’0AC — ztráty stanovené ve výše uvedených experimentech (minus ztráty v zařízeních) při stejné hodnotě dodávaného napětí.

Stanoví se ztráty transformátoru, redukované na jmenovité napětí a měřené při určitém nízkém napětí U‘

kde n závisí na jakosti transformátorové oceli: pro za tepla válcované 1,8; pro válcované za studena 1,9.

Při absenci vad a stejných hodnot dodávaného napětí budou přibližné vztahy mezi hodnotami fázových ztrát následující:

— při zapojení buzeného vinutí do hvězdy (s přístupným neutrálem) nebo trojúhelníku jsou ztráty naměřené při napájení svorek vinutí fáze „A“ a „C“ prakticky stejné a zpravidla nejsou o méně než 25 % větší než ztráty naměřené při napájení svorek vinutí střední fáze „B“;

— při zapojení buzeného vinutí do hvězdy bez přístupného neutrálu jsou ztráty naměřené při napájení na svorky „AB“ a „BC“ prakticky stejné a ztráty naměřené při napájení na svorky „AC“ jsou o 25 % větší než ztráty naměřené při napájení na svorky „AB“ a „BC“.

Je nutné mít na paměti, že pokud jsou ztráty měřeny ve více stejných transformátorech (stejná transformátorová ocel a stejná hodnota dodávaného napětí), pak by stejné hodnoty ztrát naprázdno při jmenovitém napětí (uvedené výrobcem) u porovnávaných transformátorů měly odpovídat přibližně stejným hodnotám ztrát při nízkém napětí. Kromě toho by u identických transformátorů měly být poměry fázových ztrát přibližně stejné.