实验一三相变压器.docx
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实验一三相变压器
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），cosϕ0=f（U0）。
3．短路实验：
测取短路特性UK=f（IK），PK=f（IK），cosϕK=f（IK）。
4．纯电阻负载实验：
保持U1=U1N，cosϕ2=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2-6
U（V）
KUV
U（V）
KVW
U（V）
KWU
K=1/3（KUV
+KVW+KWU）
U1U1.1V1
U3U1.3V1
U1V1.1W1
U3V1.3W1
U1W1.1U1
U3W1.3U1
428
108
3.96
415
105
3.95
408
104
3.92
3.94
2.空载实验
序号
实验数据
计算数据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
UK
（V）
IK
（A）
PK
（W）
cosϕK
U1U1.1V1
U1V1.1U1
U1W1.1U1
I1U1
I1V1
I1W1
PK1
PK2
1
14
13
12.5
0.23
0.22
0.20
0.46
2.74
13.2
0.22
3.20
L0.638
2
20.5
19.5
19
0.32
0.31
0.30
0.92
5.78
19.67
0.31
6.70
L0.634
3
22.5
22.0
23.0
0.37
0.34
0.35
1.16
7.49
22.50
0.35
8.65
L0.634
4
25.0
24.5
27.0
0.43
0.36
0.40
1.43
9.45
25.50
0.40
1088
L0.616
5
26.5
25.0
29.0
0.46
0.37
0.44
1.67
11.76
26.83
0.42
13.43
L0.688
4.纯电阻负载实验
实验线路如图2-7所示
表2-9UUV=U1N=55V；cosϕ2=1
序
号
U（V）
I（A）
U1U1.1V1
U1V1.1W1
U1W1.1U1
U2
I1U1
I1V1
I1W1
I2
1
218
210
228
219
0
0
0
0
2
204
197
214
205
13
12
125
12
3
198
190
208
199
19
18
18
18
4
188
180
196
188
30
28
29
29
5
177
169
185
177
40
38
40
39
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／U2U1.2U2
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UO=f（IO），PO=f（UO），
=f（UO）。
式中：
（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
（2）根据实验求出的参数，算出I2=I2N、
=1和I2=I2N、
=0.8时的电压变化率ΔU。
ΔU=（UKrcosϕ2+UKxsinϕ2）
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2-5cosϕ2=0.8Po=4.06WPKN=0.816W
I2*（A）
P2（W）
η
0.2
24.32
0.033
0.4
48.64
0.130
0.6
72.96
0.294
0.8
97.28
0.522
1.0
121.60
0.816
1.2
145.92
1.175
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=226.17
R1k=22.67Z1k=36.81X1k=29.00
R2k=1.46Z2k=2.36X2k=1.86
Rk75℃=1.70Zk75℃=2.20Xk75℃=1.86
Uk=2.77%
Ukr=2.14%
Ukx=2.34%
Pkn=0.816w
=1.36%
ΔU=（UKrcosϕ2+UKxsinϕ2）=4.48%
βm=2.23
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1-12
2.绘出短路特性曲线（图1-2）
图1-2
3.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。
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