实验一--三相变压器

实验一三相变压器一、实验目的1．通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。2．通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。二、预习要点1．如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。答：在一个三相系统中,任何一相都可以成为另一相的参考点(或基准点)。Y型接法通常选择中性点作为参考点，即便是三相三线制也将中性点作为参考点。Y型接法的好处是每一相的电压、电流和功率都可以独立测量。如果将三相中的某一相作为参考点，就可以用两只瓦特计测量整个三相系统的功率。空载实验：低压侧接电源，功率表、电流表，高压侧开路。短路实验：高压侧接电源、功率表、电流表，低压侧短路。2．三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？答：不对称。根据磁势与励磁电流的关系式、磁通与磁阻的关系式可知：当外施三相对称电压时,三相空载电流不相等,中间相B相较小,A相和C相较大.B相磁路较短→B相磁阻较小→空载运行时,建立同样大小的主磁通所需的电流就小.3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。答：空载实验测铁耗，短路实验测铜耗。4．变压器空载和短路实验应注意哪些问题？电源应加在哪一方较合适？答：空载实验：空载实验要加到额定电压，当高压侧的额定电压较高时，为了方便于试验和安全起见，通常在低压侧进行实验，而高压侧开路。短路试验:由于短路试验时电流较大，而外加电压却很低，一般电力变压器为额定电压的4%～10%，为此为了便于测量，一般在高压侧试验，低压侧短路。三、实验项目1．测定变比2．空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos0=f(U0)。3．短路实验：测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosK=f(IK)。4．纯电阻负载实验：保持U1=U1N，cos2=1的条件下，测取U2=f(I2)。四、实验设备及仪器1．MEL－1电机教学实验台主控制屏（含指针式交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20）3．三相心式变压器（MEL-02）4．三相可调电阻900Ω（MEL-03）5．波形测试及开关板（MEL-05）6．三相可调电抗（MEL-08）五、实验方法1.测定变比实验线路如图2-4所示表2-6U（V）KUVU（V）KVWU（V）KWUK=1/3(KUV+KVW+KWU)U1U1.1V1U3U1.3V1U1V1.1W1U3V1.3W1U1W1.1U1U3W1.3U14281083.964151053.954081043.923.942.空载实验实验线路如图2-5所示图2-4三相变压器变比实验接线图电源输出三相交流主控制屏图2-5a三相变压器空载实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）主控制屏交流电源输出序号实验数据计算数据U0(V)I0(A)P0(W)UO(V)IO(A)PO(W)cos0U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1I3U10I3V10I3W10PO1P0213027290.070.050.07-0.572.1128.670.0631.54L0.49223937.542.50.120.080.11-1.464.1739.670.1032.71L0.3833504647.50.130.090.12-2.756.2147.830.1133.46L0.37045551530.150.110.14-4.518.57530.1334.06L0.3325595757.50.230.130.21-6.9811.6757.830.1904.69L0.24666562.567.50.350.210.32-11.617.33650.2935.73L0.1743.短路实验表2-8θ=30OC序号实验数据计算数据UK（V）IK（A）PK（W）UK（V）IK（A）PK（W）cosKU1U1.1V1U1V1.1U1U1W1.1U1I1U1I1V1I1W1PK1PK21141312.50.230.220.200.462.7413.20.223.20L0.638220.519.5190.320.310.300.925.7819.670.316.70L0.634322.522.023.00.370.340.351.167.4922.500.358.65L0.634425.024.527.00.430.360.401.439.4525.500.401088L0.616526.525.029.00.460.370.441.6711.7626.830.4213.43L0.688图2-6a三相变压器短路实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）主控制屏交流电源输出OOOoIUP3cos4.纯电阻负载实验实验线路如图2-7所示表2-9UUV=U1N=55V；cos2=1序号U（V）I（A）U1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1U2I1U1I1V1I1W1I2121821022821900002204197214205131212512319819020819919181818418818019618830282929517716918517740384039六、注意事项在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。七、实验报告：1.计算变比由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。K=U1U1.1U2／U2U1.2U22.绘出空载特性曲线和计算激磁参数(1)绘出空载特性曲线UO=f(IO)，PO=f(UO)，Ocos=f(UO)。式中：图2-7a三相变压器负载实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）主控制屏交流电源输出2oomIProomIUZ22mmmrZXKcos%10075NCKNKUZIUo%100NKNKXUXIUCKNKNOrIp752%10075NCKNKrUrIUo2cos2cos(2)计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于Uo=UN时的IO和PO值，并由下式算出激磁参数3.绘出短路特性曲线和计算短路参数（1）绘出短路特性曲线UK=f(IK)、PK=f(IK)、=f(IK)。（2）计算短路参数。从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值，由下式算出实验环境温度为θ（OC）短路参数。折算到低压方由于短路电阻rK随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75OC时的阻值。式中：234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。阻抗电压IK=IN时的短路损耗4.利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Γ”型等效电路。5.变压器的电压变化率ΔU(1)绘出=1和=0.8两条外特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率ΔU%10020220UUUUUoIoPoocos2'2''KKrZXK2'KKKIPrKKKIUZ'5.234755.23475KorCKr27575KCKCOKXrZO2'KZZKK2'KrrKK2'KXXKK2cos2cos*2*2KNoPP(2)根据实验求出的参数，算出I2=I2N、2cos=1和I2=I2N、2cos=0.8时的电压变化率ΔU。ΔU=(UKrcos2+UKxsin2)将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。6.绘出被试变压器的效率特性曲线(1)用间接法算出=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表2-5中。表2-5cos2=0.8Po=4.06WPKN=0.816WI2*(A)P2(W)0.224.320.0330.448.640.1300.672.960.2940.897.280.5221.0121.600.8161.2145.921.175式中：IPN=P2（W）；PKN为变压器IK=IN时的短路损耗（W）；Po为变压器Uo=UN时的空载损耗（W）。(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I)。(3)计算被试变压器η=ηmax时的负载系数βm=。数据处理：Rm=76.51Zm=238.76Xm=226.17R1k=22.67Z1k=36.81X1k=29.00R2k=1.46Z2k=2.36X2k=1.86Rk75℃=1.70Zk75℃=2.20Xk75℃=1.86Uk=2.77%Ukr=2.14%Ukx=2.34%Pkn=0.816w%10020220UUUU=1.36%ΔU=(UKrcos2+UKxsin2)=4.48%βm=2.23%100)cos1(22*22*2*2KNoNKNoPIPPIPIP2cos2cos*2绘图：1.绘出空载特性曲线（图1-11、图1-12）4.绘出=1,=0.8两条外特性曲线U2=f(I2)（图1-4）5.由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I)。（图1-5）图1-11图1-122.绘出短路特性曲线（图1-2）图1-23.利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Γ”型等效电路（图1-3）图1-4八、实验体会本次实验做了空载、短路实验以及负载实验，测定了三相变压器的变比和其他参数，和三相变压器的运行特性。学会了功率因素表的使用，对三相变压器有了感性的认识。