electrotehnica lucrari de laborator

Autor : Gheorghe Bogdan Dragos

2010

-Electrotehnica – Indrumator de laborator

Fise de laborator

C A T E D R A D E E L E C T R O T E H N I C A

- Lucrari de laborator Electrotehnica –

Lucrarea de laborator Nr.1.-Circuite trifazate tensiuni nesimetrice-

Schema de montaj :

Se vor determina experimental :

a) Receptorul echilibrat cu neutrul conectat b) Receptorul echilibrat fără conductor neutru. c) Se vor determina pentru fiecare caz in parte respectiv (a , b) tensiuni , curenti , rezistentele

a) Tabel receptor echilibrat

I1

I2 I3 I0

Id

Ii Ih

U1 U2 U3 U0 Ud Ui Uh R1 R2 R3

1

2

b) Tabel receptor echilibrat fără conductor de neutru.

I1

I2 I3 I0

Id

Ii Ih

U1 U2 U3 U0 Ud Ui Uh R1 R2 R3

1

2

2


Date pentru experiment :

• Se realizează montajul din figură , receptorul fiind rezistiv echilibrat , iar nesimetria se obtine din secundarul transformatorului prin alimentarea fazei a doua cu o tensiune redusă la jumătate din a fazei 1

• Se fac doua determinari , cu şi fără conductor de nul , datele obtinute se trec in tabelul a) • Se echilibrează consumatorul şi se fac aceleaşi determinări

Obs 1 : În tabelele de mai jos primul rând conţine date experimentale iar al doilea datele calculate Obs 2 : Asimetria realizată din transformatorul se datorează alimentării cu valori diferite ale tensiunilor de fază . Prin simulare numerica se studiază consumatorul .

Instrumente pentru experiment :

3 – Ampermetre 1 – Voltmetru 1 – Transformator trifazat 1 – Întreruptor 3- Rezistoare - Placaj , Borne , Bormaşina , Burghie , Patent , Surubelniţă , Cleşte

3


Punctaj Competenţe dobândite Puncte scăzute / Observaţii 1P Respectă procedurile de calitate

a lucrării executate /*

1P Verifică starea de funcţionare a aparatelor de masură si control

/*

1P Execută lucrări pregătitoare conform fisei de lucru

/*

0,5 P Alege scule , dispozitive , materiale pentru tema dată

/*

1P Respectă N.T.S.M şi P.S.I /* 1P Analizează calitatea materialelor

şi sculelor respectiv componentelor specifice .

/*

1P Identifică corect elementele schemei

/*

1P Explică corect si fluent functionarea schemei şi rolul acesteia.

/*

1P Organizează economic locul de munca .

/*

1P Asigură functionarea instalatiei /*

4


Lucrarea de laborator Nr.2.-Schimbarea sensului de rotatie al unui motor asincron trifazat-

Schema montaj :

Se vor executa urmatoarele : a) Să se verifice schema ! b) Notează pe schemă toate contactele ! c) Să se realizeze montajul din figură ! d) După terminarea montajului , verificarea se va efectua cu aparatul de masură si apoi se va pune sub tensiune .

5



1- Mavo 35 , ampermetru , voltmeru 2- Contactori TCA 10 sau Contactori CC 6 1- Releu termic TSA 32 3 – Siguranţe fuzibile de 35 A - circuit forţă 2 - Siguranţe fuzibile de 10 A - circuit comandă 3 – Butoane - Placaj , Borne , Bormaşina , Burghie , Patent , Surubelniţă , Cleşte




/*


/*


/*

1P Respectă N.T.S.M şi P.S.I /* 1P Explică principiul de funcţionare

al masinilor electrice /*

1P Identifică corect elementele schemei

/*


/*

1P Identifică subansamblurile costructive ale masinii electrice

/*


6


Lucrarea de laborator Nr.3. -Instalaţia de iluminat 1 –

Schema montaj :

Se vor executa urmatoarele : a) Să se verifice cu atentie schema ! b) Notează pe schemă eventualele greseli întalnite , şi toate modificarile aduse montajului ! c) Să se realizeze montajul din figură ! d) După terminarea montajului , verificarea se va efectua cu aparatul de masură şi apoi se va pune sub tensiune .

7



1- Mavo 35 , ampermetru , voltmeru 2- Întreruptoare cap – scară 2- Doze de derivatie 2- Doze de aparat 2- Sigurante fuzibile de 6 A 2- Becuri de 100W sau de 60W - Placaj , Doze de derivatie , Doze de aparat, Bormaşina , Burghie , Patent , Surubelniţă , Cleşte




/*


/*


/*

1P Respectă N.T.S.M şi P.S.I /* 1P Identifică instalatia electrică /* 1P Identifică corect elementele

schemei /*


/*

1P Identifică subansamblurile aparatelor folosite în montaj

/*


8


Lucrarea de laborator Nr.4. -Instalaţia de iluminat 2 –

Schema montaj :


9



1- Mavo 35 , ampermetru , voltmeru 3- Butoane cu revenire 3- Doze de derivatie 3- Doze de aparat 1- Releu pas cu pas 2- Sigurante fuzibile de 6 A 2- Becuri de 100W sau de 60W - Placaj , Doze de derivatie , Doze de aparat, Bormaşina , Burghie , Patent , Surubelniţă , Cleşte




/*

1P Explică corect rolul releului pas cu pas in schema de iluminat .

/*


/*


schemei /*


/*


/*


10


Lucrarea de laborator Nr.5. -Instalaţia de iluminat si prize cu contor –

Schema montaj :


11



1- Mavo 35 , ampermetru , voltmeru 1- Întreruptor 1- Priză Schuko 3- Doze de derivatie 2- Doze de aparat 1- Contor monofazat 4- Sigurante fuzibile de 10 A şi de 16A 2- Bec de 100W sau de 60W - Placaj , Doze de derivatie , Doze de aparat, Bormaşina , Burghie , Patent , Surubelniţă , Cleşte




/*


/*


/*


schemei /*


/*


/*


12


Lucrarea de laborator Nr.6 -Măsurari electrice-

Schema montaj :


Se vor determina experimental :

a) Valoarea curentului , modificând valoarea potentiometrului P , de 2 ori b) Valoarea curentului , lăsând neschimbata valoarea potentiometrului P , de 2 oric) Valoarea curentului absorbit de b1,b2,b3 , iar b4 il deconectam din circuit . d) Modificarea intensitatii luminoase la modificarea valorii potentiometrului P , de 2 orie) Valoarea curentului , ştiind ca rezistenţa R1 are valoarea 100 Ω si in circuit rămane conectat

decât becul b2 si b4 .

13


Tabel măsuratori :

Obs 1 : În tabel primul rând „ 1 (masurare 1) „ conţine date experimentale iar al doilea datele calculate „2(masurare 2)”

Obs 1 : Fiecare măsurare se repeta de două ori , valorile trecându-se in tabel tot de doua ori in dreptul literei corespunzatoare .


1- Ampermetru 1- Voltmeru 1-Rezistor valoare 100 Ω 1 – Potentiometru cu plaja de la 0 la 200 Ω 2- Sigurante fuzibile de 10 A 4- Becuri de 100W sau de 60W - Placaj , Doze de derivatie , Doze de aparat, Bormaşina , Burghie , Patent , Surubelniţă , Cleşte , Borne

a)

b)

c)

d)

e)

1 (masurare 1) 1 (masurare 1)2 (masurare2)2 (masurare2)

14


TRANSFORMATORUL ELECTRIC

ÎNCERCĂRILE TRANSFORMATORULUI ELECTRIC MONOFAZAT




/*


/*


/*


schemei /*


/*


/*


15


Scopul lucrării.- determinarea caracteristicilor la mersul în gol: pierderi în fier, valoare efectivă curent primar, factor de

putere funcţie de valoare efectivă tensiune primară;- vizualizarea influenţei saturaţiei şi a pierderilor în miezul magnetic asupra formei de undă a curentului

în primarul transformatorului monofazat;- calculul raportului de transformare;- determinarea parametrilor schemei echivalente, respectiv ai celor reali ai transformatorului.

Suport teoretic.Este o maşină electrică care transformă energia electrică de anumiţi parametri (tensiune şi curent) în

energie electrică de alţi parametri. Transformatorul funcţionează pe principiul inducţiei electromagnetice. Aceasta înseamnă că el funcţionează doar în curent alternativ. În cadrul transformării se păstrează aceeaşi frecvenţă a tensiunii şi a curentului.

În esenţă, un transformator constă dintr-un miez de fier pe care sunt plasate două înfăşurări izolate una faţă de alta şi faţă de miezul de fier. Înfăşurarea care primeşte energia de la o sursă - regim de receptor - se numeşte înfăşurare (bobinaj) primară; cea de-a doua înfăşurare, aflată în regim de generator, furnizează energia unei reţele sau consumator, numindu-se înfăşurare (bobinaj) secundară. Miezul magnetic al transformatorului reprezintă sistemul magnetic al maşinii. Înfăşurările constituie sistemul său electric. Cele două bobinaje între care are loc transferul de putere au în general un număr diferit de spire. Componentele puterii – tensiunea şi curentul – suferă prin transformare schimbări inverse: creşterea tensiunii presupune scăderea curentului şi invers.

Mărimile care se referă la înfăşurarea primară se numesc primare şi se notează cu indicele 1. Toate cele care privesc bobinajul secundar sunt notate cu indicele 2. Datele tehnice nominale ale unui transformator se referă la: numărul de faze mf, puterea aparentă SN [kVA], tensiunea primară U1 [kV], tensiunea secundară U2 [kV], frecvenţa f [Hz], schema de conexiune stea, triunghi sau zigzag. Raportul dintre tensiunea primată şi cea secundară poartă numele de raport de transformare.

1

2

fT

f

Uk

U=

După destinaţia lor, transformatoarele se împart în două mari clase: de putere şi speciale. După numărul de faze transformatoarele (denumite prescurtat trafo) pot fi monofazate sau polifazate (de obicei trifazate). În categoria transformatoarelor speciale intră: autotransformatoarele – transformă tensiunea în limite reduse, regulatoarele de inducţie – servesc la reglarea tensiunii în reţelele de distribuţie, transformatoarele de măsură (de curent şi de tensiune), transformatoare de fază – odată cu tensiunea schimbă şi numărul de faze ale distribuţiei, transformatoarele cu destinaţie specială (de sudură, cu reglajul tensiunii sub sarcină, cele de mare intensitate etc.).

Studiul fenomenelor la transformatoare se face pentru o singură fază dat fiind faptul că la toate transformatoarele polifazate ele sunt aceleaşi pe orice fază.

Regimurile de limită de funcţionare a transformatorului sunt mersul în gol şi în scurtcircuit.

Mersul în gol corespunde situaţiei în care transformatorul este conectat cu primarul la reţea, circuitul său secundar fiind deschis (Z ∞ sau I2 = 0). Din datele obţinute la încercarea de mers în gol a transformatorului electric se pot determina raportul de transformare kT, curentul de mers în gol (în procente), parametrii schemei echivalente şi factorul de putere la mers în gol.

16


Un transformator electric este în regim de scurtcircuit când bornele secundarului sunt cuplate galvanic între ele printr-o impedanţă de valoare nulă (Z = 0). În acest caz avem U2 = 0. În practică regimul de scurtcircuit al transformatorului interesează în două variante:

- Scurtcircuitul de avarie – transformatorul este alimentat în primar cu tensiunea nominală. Curenţii care se stabilesc prin înfăşurări depăşesc de câteva ori curenţii nominali.

- Scurtcircuitul de probă – transformatorul este alimentat în primar cu tensiunea de scurtcircuit care este acea valoare redusă a tensiunii pentru care în înfăşurări se stabilesc curenţii nominali.

Din datele obţinute la încercarea de mers în scurtcircuit a transformatorului electric se pot determina tensiunea de scurtcircuit (în procente) parametrii schemei echivalente şi factorul de putere la mers în scurtcircuit.

Funcţionarea în sarcină simetrică, care presupune folosirea unui transformator polifazat, permite obţinerea caracteristicii externe (U2 = f(I2)) şi a randamentului (η = f(I2)).

Scheme de montaj şi modul de lucru

1. Regimul de mers în gol

A W

V1 V2

AT

~220V

K

1A

Figura 2.1. Schema electrică pentru încercarea la mers în gol.

Pentru determinarea caracteristicilor la mersul în gol se realizează schema din figura 2.1. Din autotransformatorul AT se variază tensiunea primară între 0 şi 1.2UN şi se măsoară curentul primar – I10, tensiunea secundară – U20 şi puterea absorbită de transformator – P10. Măsurând rezistenţa primară R1 se pot determina pierderile în fier cu :

210110 IRPpFe −= (2.1)

Se calculează de asemenea factorul de putere cu:

101

100cos

IU

P

N

=ϕ (2.2)

17


si se completează tabelul 2.1. Se ridică apoi cu datele din tabel caracteristicile: PFe= f(U10), I10= f(U10) şi cosφ0= f(U10).

Tabelul 2.1.U10[V] I10[A] R1 P10[W] U20[V] PFe[W] cosφ0

Pentru tensiunea primară nominală se determină factorul de putere, raportul de transformare şi parametrii schemei echivalente la mersul în gol cu:

1001

100

210

2

10

1102

10

010

20

1

N

N

N

I

Ii

RI

UX

I

PR

U

Uk

=

−

==

=

(2.3)

Rezultatele se trec de asemenea în tabelul 2.2.

Tabelul 2.2.U1N[V] I10[A] P10[W] Z0[Ω] R0[Ω] X0[Ω] cosφ0 k i0

Pentru fiecare valoare a tensiunii primare se vizualizează influenţa saturaţiei şi a pierderilor în miezul magnetic (prin histerezis şi curenţi turbionari) asupra formei de undă a curentului în primar prin intermediul unui sistem de achiziţii date. Se culege tensiunea pe primar, respectiv curentul de mers în gol, a căror formă de variaţie se poate vizualiza pe ecranul monitorului unui calculator personal (PC).

2. Regimul de scurtcircuit

Se cuplează, conform figurii 2.2, secundarul transformatorului în scurtcircuit şi se alimentează primarul, pornind de la zero, cu tensiunea nominală de scurtcircuit (acea valoare redusă pentru care în primar se obţine valoarea nominală a curentului). Se măsuroară tensiunea primară, curentul în primar şi puterea absorbită din reţea de către transformator. Măsurătorile se trec în tabelul 2.3.

18


A W

V1

AT

~220V

K

5A

Figura 2.2. Schema electrică de încercare la mersul în scurtcircuit

Cu aceste valori se determină parametrii schemei echivalente, de mers în scurtcircuit, factorul de putere şi componentele activă şi reactivă ale tensiunii nominale de scurtcircuit utilizând relaţiile:

100U

XIu100

U

RIu

IU

Pcos

RI

UX

I

PR

N1

scN1scr

N1

scN1sca

N1scN1

scN0sc

2sc

2

N1

scN1sc2

N1

scNsc

==

=

−

==

ϕ (2.4)

Datele obţinute se trec în tabelul 2.3.

Tabelul 2.3.U1scN[V] I1N[A] PscN[W] Zsc[Ω] Rsc[Ω] Xsc[Ω] cosφsc usca[%] uscr[%]

3. Determinarea parametrilor schemei echivalente şi a parametrilor transformatorului monofazat

Schemele echivalente la mersul în gol, respectiv în scurtcircuit sunt prezentate în figura 2.3. Din schema echivalentă a transformatorului monofazat la mersul în gol se poate scrie:

m10

m10

XXX

RRR

+=+=

σ (2.5)

Din schema echivalentă a transformatorului monofazat la mersul în scurtcircuit se poate scrie:

σσ 21sc

21sc

'XXX

'RRR

+=+=

(2.6)

Valoarea lui R1 se poate determina prin măsurare directă, rezultând pentru Rm expresia:

19


10m RRR −= (2.7)

Rezistenţa înfăşurării secundare rezultă:

( )1sc22 RRk

1R −= (2.8)

Reactanţele de scăpări se pot determina cu aproximaţie:

2

X'XX sc21 == σσ (2.9)

Reactanţa de magnetizare rezultă:

σ10m XXX −= (2.10)

Cu parametrii schemei echivalente determinaţi se poate trece la calculul parametrilor transformatorului monofazat, şi anume:

211

2211

211211

222

11

'1

k

LL

k

LLL

XL

X

kL

XL

hh

hmh ====

==

ω

ωωσ

σσ

σ

(2.11)

20

Z1=R

1+jX

1σ

Zm=R

m+jX

m

U1

U20

I01

I01

Figura 2.3. Scheme electrice echivalente ale transformatorului electric monofazat la la mersul în gol (a) şi la scurcircuit (b).

Z1=R

1+jX

1σZ’

2=R’

2+jX’

2σ

U1sc

N

I1N

Zsc

(a)(b)


Rezultatele obţinute în urma calculelor se vor trece în tabelul 2.4.

Tabelul 2.4.R1[Ω] R2[Ω] Rm[Ω] L1σ[H] L2σ[H] L11[H] L22[H] L12[H]

2. FUNCŢIONAREA ÎN GOL ŞI CU SARCINǍ ECHILIBRATĂ A TRANSFORMATORULUI TRIFAZAT

Scopul lucrării.- vizualizarea influenţei saturaţiei, a pierderilor în miezul magnetic şi a nesimetriei circuitului magnetic

asupra valorii şi a formei de undă a curentului de mers în gol- determinarea experimentală a caracteristicii externe şi a randamentului pentru sarcină trifazată

echilibrată ohmică, inductivă şi capacitivă.

Suport teoretic.- principiu de construcţie şi funcţionare ale transformatorului electric trifazat (conexiuni, circuit

magnetic simetric/nesimetric)- regimul de mers în gol al transformatorului electric trifazat;- influenţa saturaţiei şi a pierderilor prin histerezis şi prin curenţi turbionari asupra curentului de mers în

gol al transformatorului trifazat;- influenţa conexiunii asupra curentului de mers în gol al transformatorului trifazat;- sarcină trifazată echilibrată.

Scheme de montaj şi modul de lucru

1. Funcţionarea la mers în gol a transformatorului trifazat

Pentru vizualizarea influenţei saturaţiei caracteristicii de magnetizare, a pierderilor în miezul magnetic (prin histerezis şi curenţi turbionari) şi a nesimetriei circuitului magnetic asupra valorii şi a formelor de undă ale curenţilor în primarul transformatorului trifazat cu coloane se utilizează montajul din figura 1.6.

Primarul transformatorului se alimentează cu un sistem trifazat simetric de tensiuni, de la 0 până la cca. 1,2 tensiunea nominală, lăsând secundarul în gol. Prin intermediul unui sistem de achiziţii date se culege tensiunea pe fiecare fază a primarului, respectiv curentul de mers în gol pe fiecare fază, ale căror forme de variaţie se pot vizualiza pe ecranul monitorului unui calculator personal (PC).

Se fac măsurători pentru mai multe valori ale tensiunii pe primar. Rezultatele se trec în tabelul 1.5.Se ridică I10=f(U10) şi U20=f(U10) .

Tabelul 1.5.U10[V] I10[A] U20[V]

21


2. Funcţionarea în sarcină trifazată echilibrată a transformatorului trifazat

Studiul funcţionǎrii în sarcinǎ echilibrată a unui trasformator trifazat presupune alimentarea primarului transformatorului la tensiune şi frecvenţǎ nominale cu secundarul conectat succesiv pe o sarcinǎ echilibrată variabilǎ rezistivǎ, inductivǎ, respectiv capacitivǎ. Montajul experimental se prezintǎ în figura 1.7. Alimentarea se face prin intermediul unei truse de mǎsurǎ care permite mǎsurarea tensiunii, curentului şi puterii în primar. Sarcina variabilǎ este şi ea conectatǎ la secundarul transformatorului prin intermediul unei truse de mǎsurǎ, pentru mǎsurarea puterii pe secundar.

TM 1

AT

TM 2

Mers in gol a)

b)

c)

d)

L1

L2

L3

Figura 2.4. Montaj experimental pentru studiul funcţionǎrii în sarcinǎ simetricǎ a unui transformator trifazat.

La tensiune şi frecvenţǎ primare nominale se modificǎ treptat valoarea sarcinii rezistive (constituitǎ din becuri) pânǎ la valoarea nominalǎ. Ca sarcinǎ inductivǎ variabilǎ se considerǎ o maşinǎ de inducţie cu rotor bobinat având fazele statorului înseriate cu fazele rotorului, legatǎ în paralel cu sarcina rezistivǎ nominalǎ. Pentru a treia parte a lucrǎrii se conecteazǎ în paralel cu sarcina rezistivǎ nominalǎ o baterie de condensatoare. Sarcina capacitivǎ se modificǎ prin conectarea în paralel a unui numǎr variabil de condensatoare. Indicaţiile celor douǎ truse de mǎsurǎ se trec în tabelul 1.6. Randamentul este dat de:

22


100P

P

1

2=η (1.12)

rezultatele fiind trecute în acelaşi tabel.Tabelul 1.6.

U1[V] I1[A] P1[W] P2[W] η[%]Sarcinǎ rezistivǎ [Ω]

Sarcinǎ inductivǎ [H]

Sarcinǎ capacitivǎ[F]

23

electrotehnica lucrari de laborator

Documents