Sprawozdanie z badania Hitachi Hbu 4045

Sprawozdanie z badania Hitachi HBU 4045 jest przeznaczone do oceny skuteczności skanowania obrazu w czasie rzeczywistym. Zostało ono stworzone przez japońską firmę Hitachi w celu zapewnienia wysokiej jakości skanowania obrazu w zakresie energii rentgenowskiej. Badanie obejmuje szczegółową analizę specyfikacji technicznych skanera, wykorzystanego sprzętu, wyników skanowania i zalecanych działań naprawczych. Wyniki badania pozwalają na szybkie i skuteczne skanowanie obrazu, co pozwala na uzyskanie wysokiej jakości obrazu rentgenowskiego. Raport jest przydatny dla lekarzy, którzy wykonują skany rentgenowskie i dla inżynierów, którzy są odpowiedzialni za opracowywanie i utrzymywanie skanerów rentgenowskich.

Ostatnia aktualizacja: Sprawozdanie z badania Hitachi Hbu 4045

WYDZIAŁ TELEKOMUNIKACJI, INFORMATYKI I ELEKTROTECHNIKI

_{Zakład Energoelektroniki, Maszyn i Napędów}

Elektrycznych

_{LABORATORIUM Maszyn Elektrycznych}

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 4

Temat ćwiczenia:

Badanie transformatora jednofazowego

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było poznanie charakterystyk stanu jałowego, zwarcia i obciążenia transformatora jednofazowego oraz metod ich wyznaczania, a także sposobu wyznaczania parametrów schematu zastępczego na podstawie wyników próby stanu jałowego i zwarcia.

2. Układy pomiarowe

Poniżej zamieszczono schemat układu, który posłużył do badania transformatora jednofazowego w stanie jałowym.

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do badania transformatora jednofazowego w stanie jałowym. [1]

Poniżej zamieszczono schemat układu, który posłużył do badania transformatora jednofazowego w stanie zwarcia.

Rys. 2. Schemat układu pomiarowego do badania transformatora jednofazowego w stanie zwarcia. [1]

Poniżej zamieszczono schemat układu, który posłużył do badania transformatora jednofazowego w stanie obciążenia.

Rys. 3. Schemat układu pomiarowego do badania transformatora jednofazowego w stanie obciążenia. [1]

3. Parametry badanego transformatora

Poniżej zamieszczono parametry znamionowe badanego transformatora jednofazowego.

Parametry:

4. Przebieg ćwiczenia

Obiektem badań był transformator jednofazowy. Podczas ćwiczenia przebadano transformator w stanie jałowym, zwarcia i obciążenia.

a) badanie transformatora w stanie jałowym

Układ połączono zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 1. Uzwojenie pierwotne transformatora zostało zasilone z autotransformatora, napięcie po stronie pierwotnej regulowano w przedziale od zera do 1, 3U1N. Podczas pomiarów odczytywano napięcie strony pierwotnej U0, moc czynną P0, i napięcie po stronie wtórnej U20. Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli nr.

b) badanie transformatora w stanie zwarcia

Układ połączono zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 2. Uzwojenie pierwotne transformatora zostało zasilone z autotransformatora, napięcie po stronie pierwotnej zwiększano z odpowiednim krokiem tak aby w zwartym uzwojeniu wtórnym popłynął prąd o wartości 1, 3IN. w Podczas pomiarów odczytywano napięcie Uk, prąd Ik i moc Pk.

c) badanie transformatora w stanie obciążenia

Układ połączono zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 3. Uzwojenie pierwotne transformatora zostało zasilone z autotransformatora napięciem znamionowym. Po stronie wtórnej dołączono odbiornik o regulowanej impedancji. Prąd obciążenia zwiększano od zera do wartości 1, 3IN przy zachowaniu stałego współczynniku mocy cosφ1.

Podczas pomiarów odczytywano napięcie U1 i U2, moc P1 i P2, prąd I1 i I2.

5. Wyniki pomiarów

6. Przykładowe obliczenia

Poniższe przykładowe obliczenia wykonano dla 3 pomiaru we wszystkich tabelach.

(2. 6)

7. Wyznaczanie parametrów schematu zastępczego

Na podstawie próby stanu jałowego i próby zwarcia wyznaczono parametry schematu zastępczego.

Na poniższym rysunku przedstawiono schemat zastępczy transformatora jednofazowego.

Rys. 4. Schemat zastępczy transformatora jednofazowego [2]

Poniżej zamieszczono obliczenia wykonane podczas wyznaczania parametrów schematu zastępczego transformatora jednofazowego.

(3. 1)

8. Charakterystyki

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności prądu I0 od napięcia strony pierwotnej U0, otrzymaną na podstawie wartości z próby stanu jałowego.

Rys. 5. Charakterystyka zależności prądu I0 od U0 po stronie pierwotnej w stanie jałowym: I0=f(U0)

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności składowej biernej prądu jałowego Iμ od napięcia strony pierwotnej U0, otrzymaną na podstawie wartości z próby stanu jałowego.

Rys. 6. Charakterystyka zależności składowej biernej prądu jałowego Iμ od napięcia strony pierwotnej U0 w stanie jałowym

Iμ =f(U0)

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności mocy czynnej P0 od napięcia strony pierwotnej U0, otrzymaną na podstawie wartości z próby stanu jałowego.

Rys. 7. Charakterystyka zależności mocy czynnej P0 od napięcia strony pierwotnej U0 w stanie jałowym P0=f(U0)

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności współczynnika mocy stanu jałowego cosϕ0 od napięcia strony pierwotnej U0, otrzymaną na podstawie wartości z próby stanu jałowego.

Rys. 8. Charakterystyka zależności współczynnika mocy stanu jałowego cosϕ0 od napięcia strony pierwotnej U0 w stanie jałowym cosϕ0=f(U0)

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności mocy biernej Q0 od napięcia strony pierwotnej U0, otrzymaną na podstawie wartości z próby stanu jałowego.

Rys. 9. Charakterystyka zależności mocy biernej Q0 od napięcia strony pierwotnej U0 w stanie jałowym Q0=f(U0)

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności prądu zwarcia Ik od napięcia zwarcia Uk, otrzymaną na podstawie wartości z próby zwarcia pomiarowego.

Rys. 10. Charakterystyka zależności prądu zwarcia Ik od napięcia zwarcia Uk próby zwarcia pomiarowego Ik =f(Uk)

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności mocy zwarcia Pk od napięcia zwarcia Uk, otrzymaną na podstawie wartości z próby zwarcia pomiarowego.

Rys. Charakterystyka zależności mocy zwarcia Pk od napięcia zwarcia Uk próby zwarcia pomiarowego Pk =f(Uk)

Na poniższym rysunku zamieszczono charakterystykę zależności współczynnika mocy stanu zwarcia cosϕk od napięcia zwarcia Uk, otrzymaną na podstawie wartości z próby zwarcia pomiarowego.

Rys. 12. Charakterystyka zależności współczynnika mocy stanu zwarcia cosϕk od napięcia zwarcia Uk próby zwarcia pomiarowego cosϕk =f(Uk)

Na poniższym rysunku zamieszczono zależności prądu strony pierwotnej I1 od współczynnika obciążenia k, otrzymaną na podstawie wartości z próby obciążenia.

Rys. 13. Charakterystyka zależności prądu strony pierwotnej I1 od współczynnika obciążenia k próby obciążenia I1 =f(k)

Na poniższym rysunku zamieszczono zależności współczynnika mocy cosϕ2 strony wtórnej od współczynnika obciążenia k, otrzymaną na podstawie wartości z próby obciążenia.

Rys. 14. Charakterystyka zależności współczynnika mocy strony wtórnej cosϕ2 od współczynnika obciążenia k próby obciążenia cosϕ2=f(k)

Na poniższym rysunku zamieszczono zależności napięcia strony wtórnej U2 od współczynnika obciążenia k, otrzymaną na podstawie wartości z próby obciążenia.

Rys. 15. Charakterystyki przedstawiające zależności napięcia U2 od współczynnika obciążenia k, próby obciążenia U2=f(k)

9. Wnioski

W stanie jałowym uzwojenie pierwotne transformatora jest zasilane ze źródła prądu przemiennego, a uzwojenie wtórne jest rozwarte. W tym stanie transformator jest nie obciążony a co za tym idzie nie przenosi na stronę wtórną żadnej mocy. Cała moc pobierana z sieci jest zużywana na pokrycie strat. Straty mocy w sanie jałowym transformatora, dzielą się na straty w uzwojeniu pierwotnym oraz na straty w rdzeniu. W przybliżeniu można założyć, że straty w stanie jałowym w uzwojeniu pierwotnym (z uwagi, że są małe w stosunku do strat w rdzeniu) są pomijalne. W przybliżeniu cała moc pobierana przez transformator wydziela się w postaci strat w rdzeniu PFe.

Straty w żelazie są spowodowane stratami wynikającymi z histerezy, ich wartość jest proporcjonalna do pola wewnątrz histerezy. Występują także straty wiroprądowe, które są spowodowanie indukowaniem się wewnątrz rdzenia napięć. Prądy wirowe ogranicza się poprzez budowę rdzenia z cienkich blach, jednostronnie izolowanych. Straty histerezowe zmniejsza się poprzez stosowanie różnych domieszek do materiału ferromagnetycznego, takich które pozwolą uzyskać jak najmniejszą szerokość pętli histerezy.

Straty w rdzeniu są w przybliżeniu proporcjonalne do kwadratu napięcia zasilającego PFe ≈ cU2 co wyjaśnia przebieg charakterystyki P0 = f(U0).

Badany transformator w stanie jałowym zachowuje się jak dławik z rdzeniem stalowym. W stanie jałowym przez uzwojenie pierwotne przepływa prąd jałowy, który można wyrazić zależnością gdzie: (3. 2)

IFe – składowa czynna prądu jałowego Io;

Iμ – składowa bierna prądu jałowego Io.

Analizując przebiegi zależności prądu stanu jałowego I0 = f(U0) oraz prądu magnesującego

(3. 3)

Obserwując charakterystykę I0 = f(U0) można zauważyć, że z początku jest liniowa do momentu w którym rdzeń zaczyna się nasycać. Na stan nasycenia rdzenia ma wpływ przede wszystkim wartość napięcia zasilania od, którego zależy wartość strumienia magnetycznego.

Gdy rdzeń zaczął się nasycać, natężenie prądu zaczęło rosnąć szybciej w zależności od (3. 4) przyłożonego napięcia, niż występowało to poprzednio. Jest to spowodowane tym, że po przekroczeniu stanu nasycenia rdzenia reaktancja magnesująca zaczęła maleć, co skutkowało szybkim wzrostem wartości prądu jałowego zgodnie z zależnością 3.

Poniżej zamieszczono charakterystykę która przedstawia zależność reaktancji magnesującej od napięcia zasilającego, w stanie jałowym. Charakterystyka została zamieszczona w celu zobrazowania zjawiska, jednak nie jest to wyznaczona charakterystyka dla badanego transformatora, nie udało się jej wyznaczyć z powodu braku liczby zwojów.

Rys. 16 Zależność wartości reaktancji magnesującej Xμ od napięcia zasilającego U0, w stanie jałowym [3]

Współczynnik mocy w stanie jałowym wyraża się wzorem:

Przebieg charakterystyki I0=f(U0) wyjaśnia dlaczego współczynnik mocy stanu jałowego zmniejsza się w miarę napięcia zasilania. Współczynnik mocy stanu jałowego przy napięciu znamionowym dla blach gorącowalcowanych wynosi ok. 0, 2. Dla badanego transformatora wyniósł 0, 275.

Celem próby zwarcia jest wyznaczenie napięcia zwarcia, strat znamionowych i współczynnika mocy przy zwarciu. Próba zwarcia pomiarowego ma miejsce przy zwartych zaciskach uzwojenia wtórnego, a napięcie zasilania uzwojenia pierwotnego zwiększa się do wartości przy, której w uzwojeniu wtórnym popłynie prąd znamionowy.

Z uwagi iż transformator pracuje w stanie zwarcia, nie można go zasilić napięciem znamionowym ponieważ spowodowało by to jego uszkodzenie. Napięcie zwarcia dla badan badanego transformatora wyniosło 5, 64% napięcia znamionowego. Przy zasileniu transformatora napięciem zwarcia indukcja jest bardzo mała, ponieważ transformator został zasilony znacznie obniżonym napięciem w stosunku do znamionowego. Ze względu na mała wartość indukcji w rdzeniu, podczas analizy tego układu można całkowicie pominąć straty w rdzeniu i prąd magnesujący. Oporami jakie występują w transformatorze w stanie zwarcia są jego rezystancje i reaktancje rozproszenia. Są to opory stałe (pomijając niewielkie zmiany rezystancji wywołane zmianami temperatury), dlatego prąd zwarciowy jest proporcjonalny do napięcia, co jest widoczne na charakterystyce Ik =f(Uk), której przebieg jest liniowy.

Pomijając straty w rdzeniu można uznać, że całkowita moc zwarcia Pz jest równa stratom obciążenia Pobc które są proporcjonalne do kwadratu prądu, a skoro prąd zależy liniowo od napięcia, to także do kwadratu napięcia, co wyjaśnia paraboliczny przebieg zależności Pk =f(Uk).

Strumienie rozproszenia w większości drogi przebiegają przez ośrodek niemagnetycznym, w ośrodku o stałej przenikalności magnetycznej, wartość reaktancji rozproszenia jest stała i nie zależy od napięcia, dlatego wartość zależności cosϕk =f(Uk) powinna być stała.

Największą zmienność napięcia na charakterystyce zewnętrznej będzie można zaobserwować podczas pracy transformatora z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym przy cosφ2= cosφk, ponieważ spadek napięcia na impedancji zwarciowej odejmuje się arytmetycznie od siły elektromotorycznej indukowanej. We wszystkich pozostałych przypadkach spadek napięcia na impedancji zwarciowej odejmuje się geometrycznie.

Rys. 17. Wykres wskazowy napięć i prądów transformatora przy obciążeniu rezystancyjno-indukcyjnym przy cosφ2= cosφk

10. Literatura

17. 04. 2019 r., czyli z dniem zatwierdzenia przez KNA, weszła w życie uchwała KRBR nr 3430/52a/2019 w sprawie krajowych standardów badania oraz innych dokumentów. Oznacza to, że od 17. 2019 r. możliwe jest stosowanie, na zasadzie fakultatywnego wyboru, wszystkich krajowych standardów badania oraz innych dokumentów przyjętych tą uchwałą KRBR, za wyjątkiem standardów wskazanych w § 1 ust. 1 pkt 7, 24, 29 do 32 i 34 (w brzmieniu niezmienionym w stosunku do standardów przyjętych uchwałą 2039/37a/2018), które od 17. są obligatoryjne stosowane.

W związku z tymi zmianami w regulacjach dotyczących krajowych standardów badania (KSB), w tym sprawozdawczości z badania (o czym informowaliśmy m. in. tutaj i tutaj), w celu wsparcia biegłych rewidentów we właściwym raportowaniu wyników badania, PIBR opracowała praktyczne przykłady sprawozdań z badania.

Opierając się na przykładach ilustrujących stanowiących załączniki do aktualnie obowiązującej uchwały nr 3430/52a/2019 KRBR z dnia 21 marca 2019 r. i wykorzystując praktykę z Alertu specjalnego Badanie 2018, opracowanych zostało osiem praktycznych przykładów, po cztery w dwóch wariantach, gdy biegły rewident:

• nie podejmie decyzji o wcześniejszym zastosowaniu wszystkich KSB przyjętych uchwałą nr 3430/52a/2019:
• sprawozdanie z badania rocznego sprawozdania finansowego spółki z ograniczoną odpowiedzialnością (niebędącej JZP) sporządzonego zgodnie z zasadami rachunkowości zawartymi w ustawie o rachunkowości, zawierającego opinię bez zastrzeżeń
• sprawozdanie z badania rocznego sprawozdania finansowego spółki akcyjnej notowanej na giełdzie (będącej JZP) sporządzonego zgodnie z MSSF, zawierającego opinię bez zastrzeżeń
• sprawozdanie z badania rocznego skonsolidowanego sprawozdania finansowego grupy kapitałowej, w której jednostka dominująca jest spółką z ograniczoną odpowiedzialnością (niebędącą JZP) sporządzonego zgodnie z zasadami rachunkowości zawartymi w ustawie o rachunkowości, zawierającego opinię bez zastrzeżeń
• sprawozdanie z badania rocznego skonsolidowanego sprawozdania finansowego grupy kapitałowej, w której jednostka dominująca jest spółką akcyjną notowaną na giełdzie (będącą JZP) sporządzonego zgodnie z MSSF, zawierającego opinię bez zastrzeżeń