单相变压器空载和短路实验.docx
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单相变压器空载和短路实验
第三章变压器实验
3-1单相变压器
一、实验目的
1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2、通过负载实验测取变压器的运行特性。
二、预习要点
1、变压器的空载和短路实验有什么特点?
实验中电源电压一般加在哪一方较合适?
2、在空载和短路实验中,各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小?
3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。
三、实验项目
1、空载实验测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0),cosφ0=f(U0)。
2、短路实验
测取短路特性UK=f(IK),PK=f(IK),cosφK=f(IK)。
3、负载实验
(1)纯电阻负载
保持U1=UN,cosφ2=1的条件下,测取U2=f(I2)。
(2)阻感性负载
保持U1=UN,cosφ2=0.8的条件下,测取U2=f(I2)
四、实验方法
1、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
D33
交流电压表
1件
2
D32
交流电流表
1件
3
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
1件
序号
型号
名称
数量
4
DJ11
三相组式变压器
1件
5
D42
三相可调电阻器
1件
6
D43
三相可调电抗器
1件
7
D51
波形测试及开关板
1件
2、屏上排列顺序
D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43
图3-1空载实验接线图
3、空载实验
1)在三相调压交流电源断电的条件下,按图3-1接线。
被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器,其额定容量PN=77W,U1N/U2N=220/55V,I1N/I2N=0.35/1.4A。
变压器的低压线圈a、x接电源,高压线圈A、X开路。
2)选好所有电表量程。
将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底,即将其调到输出电压为零的位置。
3)合上交流电源总开关,按下“开”按钮,便接通了三相交流电源。
调节三相调压器旋钮,使变压器空载电压U0=1.2UN,然后逐次降低电源电压,在1.2~0.2UN的范围内,测取变压器的U0、I0、P0。
4)测取数据时,U=UN点必须测,并在该点附近测的点较密,共测取数据
7-8组。
记录于表3-1中
5)为了计算变压器的变比,在UN以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中
表3-1
序
号
实验数据
计算数据
U0(V)
I0(A)
P0(W)
UAX(V)
cosφ0
1
2
3
4
5
6
7
8
4、短路实验
1)按下控制屏上的“关”按钮,切断三相调压交流电源,按图3-2接线(以后每次改接线路,都要关断电源)。
将变压器的高压线圈接电源,低压线圈直接短路。
AaxX
图3-2短路实验接线图
2)选好所有电表量程,将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置
3)接通交流电源,逐次缓慢增加输入电压,直到短路电流等于1.1IN为止,
在(0.2~1.1)IN范围内测取变压器的UK、IK、PK
4)测取数据时,IK=IN点必须测,共测取数据6-7组记录于表3-2中。
实验时记下周围环境温度(℃)。
表3-2室温℃
序
号
实验数据
计算数据
UK(V)
IK(A)
PK(W)
cosφK
5、负载实验
实验线路如图3-3所示。
变压器低压线圈接电源,高压线圈经过开关S1和S2,接到负载电阻RL和电抗XL上。
RL选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值,XL选用D43,功率因数表选用D34-3,开关S1和S2选用D51挂箱
图3-3负载实验接线图
(1)纯电阻负载
1)将调压器旋钮调到输出电压为零的位置,S1、S2打开,负载电阻值调到
最大。
2)接通交流电源,逐渐升高电源电压,使变压器输入电压U1=UN。
3)保持U1=UN,合上S1,逐渐增加负载电流,即减小负载电阻RL的值,从空载到额定负载的范围内,测取变压器的输出电压U2和电流I2。
4)测取数据时,I2=0和I2=I2N=0.35A必测,共取数据6-7组,记录于表3-3
中。
表3-3cosφ2=1U1=UN=V
序号
U2(V)
I2(A)
(2)阻感性负载(cosφ2=0.8)
1)用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载,S1、S2打开,电阻及电抗值
调至最大。
2)接通交流电源,升高电源电压至U1=U1N
3)合上S1、S2,在保持U1=UN及cosφ2=0.8条件下,逐渐增加负载电流,从空载到额定负载的范围内,测取变压器U2和I2。
4)测取数据时,其I2=0,I2=I2N两点必测,共测取数据6-7组记录于表3-4
中。
表3-4cosφ2=0.8U1=UN=V
序号
U2(V)
I2(A)
五、注意事项
1、在变压器实验中,应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择
2、短路实验操作要快,否则线圈发热引起电阻变化。
六、实验报告
1、计算变比
由空载实验测变压器的原副方电压的数据,分别计算出变比,然后取其平均
值作为变压器的变比K
K=UAX/Uax
2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数
(1)绘出空载特性曲线U0=f(I0),P0=f(U0),cosφ0=f(U0)
式中:
cos0P0
0U0I0
2)计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值,并由下式算出激磁参
P0rm2
I0
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)、cosφK=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(℃)时的短路参数。
ZK'
rK
折算到低压方
ZZK'
ZKK2rK'
rKKK2
XKXK'
XKK2
由于短路电阻
rK随温度变化,因此,算出的短路电阻应按国家标准换算到
X
K
基准工作温度
75℃时的阻值。
234.575rK75CrK234.5
ZK75CrK75CXK
式中:
234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。
计算短路电压(阻抗电压)百分数
uKINZK75C100%
UNuKrINrK75C100%
KrUNuKXINXK100%
KXUN
2
IK=IN时短路损耗PKN=INrK75℃
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“T”
型等效电路。
5、变压器的电压变化率u
(1)绘出cosφ2=1和cosφ2=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
uU20U2100%U20
(2)根据实验求出的参数,算出I2=I2N、cosφ2=1和I2=I2N、cosφ2=0.8时的电压变化率Δu。
uuKrcos2uKXsin2将两种计算结果进行比较,并分析不同性质的负载对变压器输出电压U2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cosφ2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表3-5
(1I2PNcos2P0I22PKN)100%
式中:
I2PNcos2P2(W)
PKN为变压器IK=IN时的短路损耗(W);P0为变压器U0=UN时的空载损耗(W)。
I2*I2I2N为副边电流标么值
表3-5cosφ2=0.8P0=WPKN=W
I*2
P2(W)
η
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I*2)
(3)计算被试变压器η=ηmax时的负载系数βm。