การทดลองและผลการทดลองdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4710/5/บท...2....

บทท 4 การทดลองและผลการทดลอง

4.1 การทดลองใชโปรแกรมออกแบบหมอแปลง หลงจากทไดท าการสรางโปรแกรมออกแบบหมอแปลงไฟฟาโดยใชโปรแกรม Microsoft Excel เสรจ จงไดท าการทดลองใชโปรแกรมออกแบบหมอแปลงไฟฟา ดงน Input Voltage, = 220 volts Output Voltage, = 220 volts Output Power, = 500 watts Frequency, = 50 Hz Efficiency, = 95% Regulation, = 5% Operating Flux Density, = 1.5 tesla Core Material = Silicon 24M Window Utilization, = 0.4 แลวท าการค านวณเปรยบเทยบผลระหวาง การค านวณผลดวยมอ และ การค านวณผลดวยโปรแกรม ไดผลการค านวณดงตารางตอไปน ตารางท 4.1 ตารางการเปรยบเทยบผลระหวางการค านวณผลดวยมอ และ การค านวณผลดวยโปรแกรม

ล าดบท คาพารามเตอร คาทไดจากการค านวณ

ดวยโปรแกรม หนวย คาทไดจาการค านวณ

ดวยมอ หนวย

1 Pt 1026.32 VA 1026.32 VA

2 Ke 1.61 1.61 3 Kg 63.83 Cm5 63.83 Cm5 4 เลอกแกน EI เบอร EI133.2/60 EI เบอรEI133.2/60 5 Np 248 รอบ 248 รอบ 6 J 195.62 A/Cm2 195.60 A/Cm2 7 Iin 2.39 A 2.39 A

83

ล าดบท คาพารามเตอร คาทไดจากการค านวณ

ดวยโปรแกรม หนวย

คาทไดจาการค านวณดวยมอ

หนวย

8 Awp(B) 12.23 Cm2 12.23 Cm2 9 เลอกขนาดลวด เบอร 16 AWG เบอร 16 AWG 10 Rp 0.943 Ω 0.943 Ω

11 Pp 5.40 W 5.40 W 12 Ns 261 รอบ 261 รอบ 13 Aws(B) 11.62 Cm2 11.62 Cm2 14 เลอกขนาดลวด เบอร 17 AWG เบอร 17 AWG 15 Rs 1.249 Ω 1.249 Ω

16 Ps 6.45 W 6.45 W 17 Pcu 11.85 W 11.85 W 18 α 2.37 % 2.37 %

19 W/K 4.508 4.508 20 Pfe 38.86 W 38.86 W 21 P∑ 50.70 W 50.70 W 22 Ku 0.403 0.403

ก. การปอนขอมลและการแสดงผลของโปรแกรม

84

ข. ขอมลการค านวณ ส าหรบการตรวจสอบ

ค. การปอนขอมลวสดแกนเพอค านวณ

ภาพท 4.1 ตวอยางผลการค านวณดวยโปรแกรม

85

4.2 ทดสอบหมอแปลงตวอยาง จากขอมลการออกแบบทไดจากโปรแกรมออกแบบหมอแปลงในหวขอ 4.1 น าขอมลทไดมาพนหมอแปลงตวอยาง เพอทดสอบความถกตองการท างานของโปรแกรม เมอพนหมอแปลงตวอยางเสรจแลวไดน าหมอแปลงตวอยางนน มาท าการทดสอบดงน 4.2.1 อปกรณการทดลอง ชดท 1 1.หมอแปลงตวอยาง ขนาดพกด 500VA ,220/220 V. 2. Analog/Digital Multimeter,Wattmeter และPower-factor Meter ยหอ LUCAS NULLE(LN) 3. Auto Transformer( Variac ) 0 -250 V. 4.ตวตานทานปรบคาได ขนาด 2.5kΩ/850W 4.สายประกอบวงจร ชดท 2 1.หมอแปลงตวอยาง ขนาดพกด 500VA ,220/220 V. 2. AC Wattmeter ยหอ Yokogawa 3. AC Voltmeter ยหอ Yokogawa 4. AC Ampmeter ยหอ Yokogawa 3.Auto Transformer( Variac ) 0 -250 V. 4.สายประกอบวงจร ชดท 3 1.หมอแปลงตวอยาง ขนาดพกด 500VA ,220/220 V. 2. AC Wattmeter ยหอ MeBbereich 3. AC Voltmeter ยหอ Yokogawa 4. AC Ampmeter ยหอ Yokogawa 3. Auto Transformer ( Variac ) 0 -250 V. 4.สายประกอบวงจร

86

ก. หมอแปลงตวอยาง ขนาดพกด 500VA , 220/220 V. ข. Analog/Digital Multimeter,Wattmeter ยหอ LUCAS NULLE (LN)

ค. AC Wattmeter ยหอ Yokogawa ง. AC Voltmeter ยหอ Yokogawa

จ. AC Ampmeter ยหอ Yokogawa ฉ. AC Wattmeter ยหอ MeBbereich

87

ช. Auto Transformer ( Variac ) 0 -250 V. ภาพท 4.2 อปกรณการทดลอง 4.2.1 การทดสองเปดวงจร (Open Circuit Test) ขนตอนการทดลอง 1. การทดลองเปดวงจร (Open Circuit Test) ของหมอแปลงไฟฟา เพอหาคา ก าลงสญเสยในแกนเหลก (Core Loss) โดยตอวงจรตามภาพท 4.3 โดยเปดวงจรทางดานแรงต า และปอนแรงดนไฟฟาเทากบพกดทางดานแรงสง 2. ใชอปกรณการทดลองชดท 1 วดคาของ กระแส แรงดน และคาก าลงงานไฟฟาแลวบนทกผลในตารางท 4.2 ครงท 1 3. ท าซ าขอท 2 แตเปลยนชดทดลองเปนชดท 2 และ 3 บนทกผลในตารางท 4.2 ครงท 2และ 3 ตามล าดบ 4. ค านวณหาคา cosØ, Ic, Im, RcและXm จากสมการ

(4.1)

(4.2) (4.3)

88

(4.4)

(4.5)

A

V

W H1

H2

X1

X2

Vac VOC

H.V.L.V.

ภาพท 4.3 วงจรการทดลองท 1

Voc

Ioc I2

Ic Im

Rc jXm

ภาพท 4.4 วงจรสมมลหมอแปลง

89

ตารางท 4.2 ตารางบนทกผลการทดลอง ท 1

ครงท Voc Ioc(A) Poc(w) cosØ Ø(องศา) Ic(A) Im(A) Rc(Ω) Xm(Ω) 1 220 0.68 64.5 0.431 64.459 0.293 0.613 323.529 358.89 2 220 0.68 63.71 0.425 64.794 0.289 0.615 323.529 357.72 3 220 0.68 64.38 0.430 64.510 0.292 0.613 323.529 358.89

ก. แรงดนขณะเปดวงจร

ข. กระแสขณะเปดวงจร

020406080

100120140160180200220240

ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3

Voc Voc(V)

ครงท

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3

Ioc Ioc(A)

ครงท

90

ค. ก าลงงานขณะเปดวงจร

ง. คา Cos Ø ขณะเปดวงจร

ภาพท 4.5 ผลการทดลองท 1

05

101520253035404550556065

1 2 3

Poc Poc(W)

ครงท

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

1 2 3

cosØ cosØ

ครงท

91

4.2.2 การทดลอดลดวงจร (Short Circuit Test)

ขนตอนการทดลอง 1. การทดลองลดวงจร (Short Circuit Test) ของหมอแปลงไฟฟา เพอหาคาก าลงสญเสยในขดลวดตวน า (Copper Loss) และ คาของ Req และ Xeq โดยตอวงจรตามภาพท 4.6 โดยลดวงจรทางดานแรงต า และ คอยๆ เพมแรงดนไฟฟาทางดานแรงสง จนกระทงดากระแสลดลงจรเทากบพกด

2. ใชอปกรณการทดลองชดท 1 วดคาของ กระแส แรงดน และคาก าลงงานไฟฟาแลวบนทกผลในตารางท 4.2 ครงท 1 3. ท าซ าขอท 2 แตเปลยนชดทดลองเปนชดท 2 และ 3 บนทกผลในตารางท 4.3 ครงท 2และ 3 ตามล าดบ 4. ค านวณหาคา Req , Zeq และ Xeq จากสมการ

(4.6)

(4.7)

√

(4.8)

A

V

W X1

X2

H1

H2

Vac VSC

L.V.H.V.

ภาพท 4.6 วงจรการทดลองท 2

92

Vsc

Isc Req Xeq

ภาพท 4.7 วงจรสมมลของหมอแปลง

Xeq

Zeq

Req

Ø

ภาพท 4.8 เฟสเซอร

ตารางท 4.3 ตางรางบนทกผลการทดลองท 2

ครงท Vsc(V) Isc(A) Psc(W) Req(Ω) Zeq(Ω) Xeq(Ω) 1 5.73 2.41 13.40 2.307 3.377 0.574 2 5.70 2.41 13.38 2.303 2.365 0.535 3 5.71 2.41 13.38 2.307 2.369 0.539

93

ก. แรงดนขณะปดวงจร

ข. กระแสขณะปดวงจร

ค. ก าลงงานขณะปดวงจร ภาพท 4.9 ผลการทดลองท 2

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3

Vsc Vsc(V)

ครงท

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 2 3

Isc Isc(A)

ครงท

0

2

4

6

8

10

12

14

1 2 3

Psc Psc(W)

ครงท

94

4.2.3 การทดสอบแรงดนของหมอแปลงเมอไมมโหลด

ขนตอนการทดลอง 1. จายแรงดนทางดานปฐมภมของหมอแปลงดวยขนาดแรงดน 220 V

2. ใชอปกรณ ชดท 1 วดแรงดนทางดานทตยภม

3. ท าซ าขอ 1 และ 2 จ านวน 2 ครง โดยเปลยนอปกรณเปนชดท 2 และ 3 ตามล าดบแลวบนทกผลลงในตารางบนทกผลการทดลอง

ตารางท 4.4 ตารางบนทกผลการทดลองท 3 ครงท Vin (V) Vo(V) % ความแตกตาง

1 219 233 5.90% 2 218.9 232.2 6.07% 3 219.5 234.2 6.69%

ก. เปรยบเทยบระหวางแรงดนปฐมภมกบทตยภม

210

215

220

225

230

235

Vin (V) Vo(V)

ครงท 1

ครงท 2

ครงท 3

V

95

ข. แสดงความแตกตางระหวางแรงดนปฐมภมกบทตยภม

ภาพท 4.9 ผลการทดลองท 3

4.2.4 การทดสอบหมอแปลงเมอจายโหลดเตมพกด

ขนตอนการทดลอง 1. ใชอปกรณการทดลองชดท 1 ตอวงจรตามรปท 4.10 ปรบความตานทานใหได

ก าลงงานเอาตพต 200 W เปนเวลา 10 นาท 2. ท าซ าขอ 1 จ านวน 5 ครง โดยเปลยนก าลงงานเอาตพต จาก 200 W เปน 300 W,

400W, 500 W และ 600 W ตามล าดบ

3. บนทกผลลงในตารางบนทกผลการทดลองท 4 4.

A

V

W X1

X2

H1

H2

Vac VP

L.V.H.V.

V

AW

Vs

ภาพท 4.10 วงจรการทดลองท 4

5.405.605.80

6.006.20

6.406.60

6.80

% ความแตกตาง Vin กบ Vo

ครงท 1

ครงท 2

ครงท 3

%

96

ตารางท 4.5 ตารางบนทกผลการทดลองท 4 ครงท Po (W) Vin (V) Iin (A) Sin (VA) Pin(W) Vo(V) Io(A) So(VA) Po(W) (%)

1 200 218.3 1.38 300 270 229 0.89 205 205.1 75.96 2 300 218.3 1.82 400 380 228 1.35 306 306 80.53 3 400 218.3 2.27 500 480 226.6 1.78 403 402 83.75 4 500 218.3 2.75 600 590 225.1 2.27 511 511 86.61 5 600 218.3 3.36 730 720 223.2 2.86 639 639 88.75

ก. เปรยบเทยบระหวาง Vin กบ Vo

ข. เปรยบเทยบระหวาง Iin กบ Io

215

220

225

230

200 300 400 500 600

Vin (V)

Vo(V)

V

โหลด (W)

เปรยบเทยบระหวาง Vin กบ Vo

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

200 300 400 500 600

Iin (A)

Io(A)

A

โหลด (W)

เปรยบเทยบระหวาง Iin กบ Io

97

ค. เปรยบเทยบระหวาง Sin กบ So

ง. เปรยบเทยบระหวาง Pin กบ Po

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5

Sin (VA)

So(VA)

VA

ครงท

เปรยบเทยบระหวาง Sin กบ So

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5

Pin(W)

Po(W)

W

ครงท

เปรยบเทยบระหวาง Pin กบ Po

98

จ. เปรยบเทยบประสทธภาพกบกบการจายโหลด

ภาพท 4.11 ผลการการทดลองท 4

i

65

70

75

80

85

90

200 300 400 500 600

ประสทธภาพ,n (%) n(%)

โหลด (W)