变压器参数测定实验指导书

1概述一、HDDJ-Ⅲ型电机教学实验台简介HDDJ-Ⅲ型电机教学实验台是用于学习研究电机理论的重要实践环节，其目的在于通过实验验证和研究电机理论，使学生掌握电机实验的基本方法和基本技能，培养学生严肃认真和实事求是的科学作风。电机实验课是电机学课程的重要组成部分，电机实验台是完成电机实验课的重要工具。通过《电机实验指导书》中阐述的实验方法可掌握电机实验的一些基本内容，再结合《电机学》中阐述的电机理论和知识来分析、研究实验中的各种问题，得出必要的结论，从而达到培养学生在电机这门学科中具备分析问题和解决问题的初步能力。《电机实验指导书》中阐述的电机实验方法与工厂、科研单位所采用的方法基本是一致的，但又具有教学上的要求和特点。HDDJ-Ⅲ型电机教学实验台可以开展与电机学课程有关的实验，可进行异步电动机、同步电动机、直流电动机的启动、调速、带负荷实验；直流发电机实验；三相同步发电机调压、并网、解列及有功、无功负荷实验。可以做电动机和发电机的特性实验以及组式变压器的接法和特性实验等。实验者通过电机组合和实验台接插线方式变化，就可以方便地进行上述实验。电机教学实验台可供高等学校电机、工业自动化、发电及其他电类专业学生作电机实验教学内容，也可以供从事电机实验工作的人员和工程技术人员进行电机相关类的实验活动，还可以作为以电机为控制目标的科研工作提供相关的研究平台。2二、HDDJ-Ⅲ型电机教学实验台基本组成图1HDDJ-III型电机教学实验台HDDJ-Ⅲ型电机教学实验台由以下几个基本单元组成：1．操作台：包含实验操作所需要的控制开关、可调节电源、测量仪表、变压器、操作接口等设备，提供实验操作平台。2．组合电机台：底座上安装四台电机，分别是：①2.2KW直流电动机；②2KW三相交流同步发电机；③2.2KW绕线式三相异步电动机。④1.7KW直流发电机。还装有2.2KW鼠笼式三相异步电动机和电阻箱，以完成不同的实验内容。3．实验负荷箱：由7组，每组3个100W灯泡组成发电机的负荷，每组灯泡由开关控制，可通过开关分、合闸调节负荷大小。更换不同瓦数的灯泡可改变负荷箱的功率。4．调压器：15KVA调压器提供电机和变压器实验的电源。5．附件：①全套实验导线；②量程为1A的指针式交流电流表。实验台的操作面板附后，标明了各相关器件及接口的位置。3三、注意事项及实验要求1．考虑到在进行发电机输出过载20%实验，以及异步电动机堵转实验时电流特别大，同时要留有一定的安全余度，要求HDDJ-Ⅲ型电机教学实验台的输入电源的电流不低于15A。2．总电源输入应有隔离开关，为三相四线，有明显的相位标记，并配有安全地线。3．注意：实验台内部有漏电保护开关。实验前，先合上漏电保护开关后，才能操作面板上的总电源开关和操作电源开关，然后进行实验。实验结束，应将所有电源开关断开。4．实验前学生必须熟悉与本次实验内容相关的所有仪器设备的操作使用方法，并写出相关的预习报告。5．实验接线前，针对具体的实验内容了解熟悉实验操作台的结构特点和测量仪表及设备的分布配置情况。6．结合实验说明书中给出的实验原理接线图进行电机实验的线路连接，在没有通电的状态下结合电机实验指导书中阐述的实验方法和步骤了解操作过程及需要注意的问题。7．由实验指导老师检查线路并同意后才能合上实验电源进行电机实验。8．实验过程中需要改动接线时必须先将电机停止，并断开所有电源后才能够进行线路的变动改接。9．实验过程中必须监视相关的测量仪表，并注意听取电机旋转时的噪音变化，一旦发现有异常情况应迅速切断总电源，分析产生异常现象的原因。若实验人员无法自行解决就要报告指导老师，由老师来处理。10．实验完成后应清理实验操作台，将所有工具放置整洁。四、电机实验安全规则为了保证试验者的人身安全、试验设备不受损坏，每一个要进行试验的人员都必须事先学习本规则，并在工作过程中严格遵守：1．试验时必须严肃认真，与试验无关的人员不得进入实验室，电机运转时，不要将长发或衣袖靠近电机，以免发生意外。42．设备性能与安全技术尚未掌握者。不得进行试验：3．电源及实验台周围必须保持整洁、干燥、宽畅；4．电机运转前须用手盘车，若电机卡死请不要试验。电机运转过程中，若出现异常，立即按“急停”按钮切除电机电源。5．使用调压器试验时，合闸前请先将调压器恢复到初始位置。6．试验中发生异常现象，应立即停止试验，切断电源，检查线路，找出原因，妥善处理后，再继续进行试验。7．试验结束后，将所有电源全部切断，并将调压器处于初始状态。附：符号说明由于直流机在实验中既可以用做直流电动机，又可以用做直流发电机；同步机在实验中既可以用做电动机或同步电动机，又可以用做同步发电机，本实验指导书实验接线原理图中用M表示作为电动机使用；用G表示作为发电机使用。交流一般为三相，符号省略。——表示直流发电机——表示直流电动机——表示交流发电机——表示交流电动机M～M▔G～G▔5实验一单相变压器的参数测定一、实验目的通过变压器的空载实验和短路实验，确定变压器的参数、运行特性和技术性能。二、实验内容1．空载实验（1）测取空载特性I0、P0=f(U0)（2）测定变比2．测取短路特性：UK=f(IK)，PK=f(IK)三、实验说明1．实验之前请仔细阅读附录中ZDL-565多功能表的使用说明。2．实验所用单相变压器的额定数据为：SN=1kVA，U1N/U2N=380/127V。3．调压器的n端和电网的n端短接。1)单相变压器空载实验（1）测空载特性图1-1为单相变压器空载实验原理图，高压侧线圈开路，低压侧线圈经调压器接电源。本实验采用测量电路中的电压、电流和功率。接线时，多能表A相电流测量线圈串接在主回路中，多能表Ua接到三相调压器输出端a端上，多能表Ub、Uc和Un短接后接到三相调压器输出端n端上。实验步骤：①请参照图1-1正确接线V4A4WK2合分axAX调压器abcn图1-1单相变压器空载实验接线原理图6②合上“总电源”开关，对应总电源指示灯亮，再合上“操作电源”空开，对应操作电源指示灯亮。按下“操作电源开关”合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。③检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后按下实验台上调压器的合闸按钮，逐渐升高调压器的输出电压，使U0（低压侧空载电压）由0.7U2N（U2N=127V）变到1.1U2N，（即从88.9V～139.7V）分数次（至少7次）读取空载电压U0，空载电流I0及空载损耗P0，在额定电压附近多做几点（包括U0=U2N点），测量数据记入表1-1。*注意实验时空载电压只能单方向调节。④实验完毕后，调压器归零，断开调压器开关。（2）测定变比变压器副线圈开路，原线圈（此时一般用低压线圈作为原线圈）接至电源，经调压器调到额定电压，用电压表测出原、副边的端电压，从而可确定变比。axAXUUK2)单相变压器短路实验实验接线原理如图2-2所示，低压线圈短路，高压线圈经调压器接至电源。多能表接线与空载实验类似，只是将多能表Ua的接线从调压器a端改接到变压器A端即可。实验步骤：①请参照实验接线图1-2正确接线②合上“总电源”开关，对应总电源指示灯亮，再合上“操作电源”空开，对应操作电源指示灯亮。按下“操作电源开关”合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。③检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后按下实验台上调压器A4WK2合分AXax调压器V4图1-2单相变压器短路实验接线原理图abcn7的合闸按钮，调节电压，使短路电流由1.2I1N（I1N=2.63A）变到0.5I1N，分数次（至少5次，包括Ik=I1N点）读取短路电压UK，短路电流IK及短路损耗PK，测量数据记入表1-2中。④实验完毕后，调压器归零，断开调压器开关。*实验时，为减少因线圈发热引起线圈电阻值的变化而产生误差，短路实验应尽快进行，记下室温℃。表1-1单相变压器空载实验数据记录表序号U0(伏)I0(安)P0(瓦)1234567表1-2单相变压器短路实验数据记录表室温=_______℃序号UK(伏)IK(安)PK(瓦)12345四、思考题1．在空载实验及短路实验的接线原理图中，为什么将电压表、电流表及功率表的前后位置作这样的布置，试说明其原因。在空载和短路实验中选8择仪表量程时应注意什么问题。2．为什么空载实验要用低功率因数瓦特表？3．为什么做空载实验时电压常常加在低压边？而短路实验时电压加在高压边？4．在额定电压条件下，分别在低压侧与高压侧进行空载实验，分别测得的空载损耗值有什么关系？在额定短路电流条件下，分别测得短路损耗又有什么关系？为什么？五、实验报告要求1．作出单相变压器空载特性曲线。I0、P0=f(U0)曲线中各量最好用标么值（以下同）。2．作出单相变压器线圈温度为室温℃时的短路特性曲线。3．计算线圈温度为75℃时的参数。根据短路试验数据，计算线圈温度为℃时的参数（对应IK=IN，在短路特性曲线上取UK、PK）。NkkIUZ（2-1）2NkkIPr（2-2）22kkkrZX（2-3）将参数值折算到75℃：C235C75235C75kkrr（2-4）22C75C75kkkXrZ（2-5）9C752kNkrIP对铝线线圈，（2-4）式中的铜线线圈对应常数235应换成228。计算短路电压（阻抗电压）百分数%10075NCkNkUZIU（2-6）%10075NCkNkrUrIU（2-7）%100NkNkxUXIU（2-8）C752kNkNrIP（2-9）CkCkkZr7575cos（2-10）式中PkN——额定电流时的短路损耗；Uk——阻抗电压百分数。4．根据短路数据，算出额定负载（满载）及cos2=1时的电压变比率U%：%100)sincos(%22kxkrUUU（2-11）5．根据空载数据及对应75℃时的PK，算出cos2=1时的变压器效率曲线。KoNkoPPSPP222cos1(2-12)取NII22=0.2，0.4，0.8，1.0，1.2，算出各效率，作出效率曲线。6．计算额定电压对应的励磁参数（有关数据从空载特性上取得）。10附录一ZDL-565型多功能表使用说明一、功能1．测量参量包括：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、相角等。2．四象限电能累积：正向有功电度、负向有功电度、正向无功电度、负向无功电度。3．脉冲电度输出：可选择四种电能之一作为脉冲电度；不考虑变比,每WH(VarH)1000点。4.支持三相四线或三相三线输入方式。5．RS485接口：最大支持256节点；通信速率：300、600、1200、2400、4800、9600可选。modbus通信规约。6．综合数据显示：三行数码管，可显示各种数据。当显示值超过9999时，数码显示溢出错误“Err”。二、主要技术参数1)精度等级：电压：0.2级电流：0.2级有功功率：0.5级无功功率：0.5级电度：2)标称输入：电压：～100V电流：～5A频率：50±5Hz3)通讯：RS-485接口；Modbus规约；支持300、600、1200、2400、114800、9600bps.4)显示数据更新时间：约0.5秒5)显示方式：数码管显示；分项显示时，当显示值超过9999时，数码显示溢出错误“Err”。绝缘强度1)对象：在输入/输出/电源之间2)引用标准：IEC688--19923)试验方法：AC2KV1分钟，漏电流2mA电磁兼容1)浪涌：对象：在输入/输出/电源之间引用标准：IEC61000--4--5试验方法：2KV2)快速瞬变脉冲串：对象：电源、I/O线引用标准：IEC61000--4--4试验方法：电源：2KV5KHzI/O线：3)静电放电：对象：电源、I/O线引用标准：IEC61000--4--2试验方法：接触放电：6KV间隙放电：8