Versuch EME 1. (Praktikum)

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1 FH Stralsund Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Praktikum im Fach Elektrische Maschinen Versuch EME 1 (Praktikum) Dreiphasen-Transformator Versuchsziel: Untersuchung des prinzipiellen Betriebsverhaltens von Dreiphasentransformatoren bei unsymmetrischer Belastung und Beurteilung des Betriebsverhaltens bei unterschiedlicher Schaltungsart. Bestimmung von vorgegebenen Schaltgruppen und Analyse des Magnetisierungsstromes von Drehstromtransformatoren.

2 2. Versuchsvorbereitung Entwickeln Sie für den Versuchsaufbau den dreipoligen Geräteschaltplan! 3. Kolloquiumsfragen 3.1. Erläutern Sie Aufbau, Wirkungsweise und Einsatz von Drehstromtransformatoren! 3.2. Nennen Sie DIN-gerechte Schaltgruppen von Drehstromtransformatoren! Welche Schaltgruppen von Dreiphasentransformatoren werden in der Regel für welchen Zweck eingesetzt? 3.3. Wie kann die Bestimmung der gegebenen Schaltgruppe eines Drehstromtransformators erfolgen? 3.4. Wie bestimmt man das reellen Übersetzungsverhältnisses ü und des komplexen Übersetzungsverhältnisses ü eines Dreihphasentransformators? 3.5. Warum ist die Beachtung der Schaltgruppen beim Parallelbetrieb von Drehstromtransformatoren notwendig? Welche Bedingungen sind bei der Parallelschaltung zweier Drehstromtransformatoren einzuhalten? 3.6. Erläutern Sie die Auswirkungen einer einphasigen Belastung eines Drehstromtransformators in Yyn- Schaltung auf die Sekundärspannungen! Wie unterscheiden sich Mantel- und Kerntransformatoren dabei? 3.7. Was versteht man unter dem Begriff "freier magnetischer Rückschluß"? 3.7. Welche Aufgaben hat eine Tertiärwicklung? 3.8. Geben Sie die Ursachen der Verzerrung der Kurvenform des Magnetisierungsstromes an! 3.9. Erläutern Sie beim Drehstromtransformator in primärseitiger Sternschaltung a) mit und b) ohne Nulleiter die auftretenden Magnetisierungserscheinungen! Welche Möglichkeiten der Kühlung von Leistungstransformatoren lassen sich angeben? Was versteht man unter innerer und äußerer Kühlung? 4. Versuchsdurchführung 4.1. Hinweise zum Versuchsaufbau - Zur Realisierung der Praktikumsaufgaben steht ein Drehstromtransformator in Dreischenkelausführung zur Verfügung. - Die Aufnahme der Spannungswerte zur Konstruktion der Potentialbilder für die Schaltgruppenbestimmung erfolgt mit einer verringerten Spannung U L1 = 50 V über einen Dreiphasenstelltransformator! - Für die Spannungversorgung zur Realisierung der Aufgabe ist ebenfalls ein Dreiphasen-Stelltransformator zu verwenden! - Die Yy-Schaltung ist ohne Stelltransformator zu fahren! 4.2. Hinweise zur Versuchsauswertung Die Ergebnisse Δu = f(i2) der Aufgaben und sind in einem Diagramm darzustellen!

3 4.3. Versuchsaufgaben Schaltgruppenbestimmung Schalten Sie das Klemmbrett des Drehstromtransformators entsprechend nachfolgenden Vorgaben: Legen Sie fest, um welche Verschaltung (z.b. Yy, Yd, Dd usw.) es sich bei a) und b) handelt. Versorgen Sie die Oberspannungsseite bei jeder Schaltung mit 380 V bei Sternschaltung der OS-Seite, bzw. mit 220 V bei Dreieckschaltung der Oberspannungsseite über den Drehstrom-Stelltransformator. Bestimmen Sie das reelle Übersetzungsverhältnis der Leiterspannungen ü = U L1 /U L2 dieses Drehstromtransformators Oszillographieren Sie U L1 und U L2 zum Nachweis der Phasenschwenkung! Legen Sie die Kennzahl und damit die endgültige Schaltgruppe fest!

4 Betriebsverhalten bei unsymmetrischer Sekundärbelastung Yy-Schaltung, einphasige Belastung, ohne Nulleiter Schalten Sie den Drehstromtransformator in Yy-Schaltung ohne Nulleiter auf der Primärseite. Belasten Sie den Transformator einphasig in der Wicklung a2 von 0 bis 10 A in Abständen von 1 A durch einen ohmschinduktiven Verbraucher! Messen Sie dabei: a) die Primärströme I a1, I b1 und I c1 = f(i 2 ) b) die Strangspannungen U a1, U b1, U c1 = f(i 2 ) c) die Differenzspannung Δu = f(i 2 ) zwischen dem Nulleiter des speisenden Netzes und dem Sternpunkt der Primärwicklung des Drehstromtransformators Meßwerttabelle Drehstromtransformator Yy-Schaltung einphasige ohmsch-induktive Belastung I 2 = I a2 I a1 I b1 I c1 U a1 U b1 U c1 Δu 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 9 A 10 A Yy-Schaltung, einphasige Belastung, mit Nulleiter Verbinden Sie den primären Sternpunkt des Transformators mit dem Nulleiter des speisenden Netzes! Gehen Sie ansonsten wie bei vor! Meßwerttabelle Drehstromtransformator Yy-Schaltung zweiphasige ohmsch-induktive Belastung I 2 = I a2 I a1 I b1 I c1 U a1 U b1 U c1 Δu 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 9 A 10 A

5 Dy-Schaltung, einphasige Belastung Schalten Sie den Drehstromtransformator mit einphasiger ohmsch-induktiver Belastung der Wicklung a2! Hinweis: Da bei Dreieckschaltung U L = U Str, Eingansspannung U L auf 220 V verringern! Nehmen Sie die Kennlinien der Primärströme I a1, I b1, I c1 = f(i 2 ) und die Kennlinien der Sekundärspannungen U a2, U b2, U c2 = f(i 2 ) auf! Belasten Sie dabei den Transformator von 0 bis 10 A in Abständen von 2 A! Meßwerttabelle Drehstromtransformator Dy-Schaltung einphasige ohmsch-induktive Belastung I 2 = I a2 I a1 I b1 I c1 U a2 U b2 U c2 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 9 A 10 A Analyse des Magnetisierungsstromes Schalten Sie den Drehstromtransformator direkt an das Netz! Verschalten Sie den Versuchstransformator 1.) in Yy0-Schaltung ohne Nulleiter 2.) in Yy0-Schaltung mit primärem Nulleiter! Oszillographieren Sie im Strang a1 den Magnetisierungsstrom I μ = f(t). Zeichnen Sie den Strom- Zeitverlauf ab! Führen Sie eine Fourieranalyse mit dem LM310 durch! Notieren Sie sich die Y(f)-Werte der einzelnen Spektralanteile des Magnetisierungsstromes Analyse Magnetisierungsstrom Drehstromtransformator Yy0-Schaltung ohne und mit primären Nulleiter ohne Nulleiter mit Nulleiter f I 0eff (f) I 0eff (f) 0 Hz 50 Hz 100 Hz 150 Hz 200 Hz 250 Hz 300 Hz 350 Hz 400 Hz 450 Hz

6 5. Versuchsauswertung 5.1. Stellen Sie aus den Meßwerten der Aufgabe die Funktionen I a1, I b1 und I c1 = f(i 2 ), Δu = f(i 2 ) und U a1, U b1, U c1 = f(i 2 ) grafisch dar! 5.2. Stellen Sie aus den Meßwerten der Aufgabe die Funktionen I a1, I b1 und I c1 = f(i 2 ), Δu = f(i 2 ) und U a1, U b1, U c1 = f(i 2 ) grafisch dar! 5.3. Stellen Sie aus den Meßwerten der Aufgabe die Funktionen I a1, I b1 und I c1 = f(i 2 ) und U a2, U b2, U c2 = f(i 2 ) grafisch dar! 5.4. Zeichen Sie aus den Meßwerten der Aufgabe das Zeigerdiagramm der Strangspannungen U a1, U b1, U c1 bei Vollast gegenüber den Strangspannungen U' a1, U' b1 und U' c1 bei Leerlauf nach Literaturquelle 6.4. Abschn ! Heben Sie die Sternpunktverlagerung in der Zeichnung hervor! 5.5. Diskutieren Sie Ihre Erkenntnisse schriftlich! 5.6. Weisen Sie nach, daß eine einphasige Belastung dieses Drehstromtransformators bei Yy0-Schaltung ohne Nulleiter immer eine Sternpunktverlagerung hervorrufen muß! 5.7. Ziehen Sie aus den Versuchsergebnissen Schlußfolgerungen für den Einsatz von Drehstromtransformatoren! 5.8. Diskutieren Sie die Ergebnisse der Aufgabe ! 6. Literaturverzeichnis 6.1. Müller, G.: Elektrische Maschinen - Grundlagen, Aufbau und Wirkungsweise Berlin: Verlag Technik 1989 (6. Auflage) 6.2. Müller, G.: Elektrische Maschinen - Betriebsverhalten rotierender elektrischer Maschinen Berlin: Verlag Technik 1990 (2. Auflage) 6.3. Philippow, E.: Taschenbuch der Elektrotechnik Bd. 5 Berlin: Verlag Technik 1988 (8. Auflage) 6.4. Fischer, R.: Elektrische Maschinen München, Wien: Carl Hanser Verlag 1989 (7. Auflage) 7. Geräte a) Versuchstransformator 2 b) Belastungswiderstand R 1 = Ω / 13 A c) Drossel 50 mh