变压器试验.docx
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变压器试验
第3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
4
DJK10
三相心式变压器
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、DJK10、D42、D43
图2-1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DJK10中的一只作为单相变压器，其额定容量SN=50VA，U1N/U2N=127/31.8V，I1N/I2N=0.4/1.6A。
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以下取3点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
U0（V）
I0（A）
P0（W）
UAX（V）
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。
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US、IS、PS。
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
US（V）
IS（A）
PS（W）
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（UN=31.8V）。
3）保持U1=UN=31.8V不变，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=0.4A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=0.4A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），
（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US=f（IS）、PS=f（IS）
（2）计算短路参数
从短路特性曲线上查出对应于短路电流IS=IN时的US和PS值由下式算出实验环境温度为θ（℃）时的短路参数。
折算到低压方
由于短路电阻rS随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃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。
计算短路电压（阻抗电压）百分数
IK=IN时短路损耗PSN=IN2rS75℃
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
（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
（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。
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2-5中。
式中：
PKN为变压器IS=IN时的短路损耗（W）；
P0为变压器U0=UN时的空载损耗（W）。
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。
3-2三相变压器的联接组
一、实验目的
1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。
2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。
二、预习要点
1、联接组的定义。
为什么要研究联接组。
国家规定的标准联接组有哪几种。
2、如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/Δ-11改为Y/Δ-5联接组。
三、实验项目
1、测定极性
2、连接并判定以下联接组
（1）Y/Y-12
（2）Y/Y-6
（3）Y/Δ-11
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
4
DJK10
三相心式变压器
1件
5
D51
波形测试，开关板
1件
2、屏上排列顺序
D33、D32、D34-3、DJK10、D51
3、测定极性
（1）测定相间极性
被测变压器选用三相心式变压器DJK10，用其中高压和低压两组绕组，额定容量SN=152/152VA，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法。
测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。
低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。
1）按图3-4接线。
A、X接电源的U、V两端子，Y、Z短接。
2）接通交流电源，在绕组A、X间施加约50%UN的电压。
3）用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=│UBY-UCZ│，则首末端标记正确；若UBC=│UBY+UCZ│，则标记不对。
须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。
4）用同样方法，将B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。
3-4测定相间极性接线图
（2）测定原、副方极性
1）暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-5接线，原、副方中点用导线相连。
2）高压三相绕组施加约50%的额定电压，用电压表测量电压UAX、UBY、UCZ、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=UAx-Uax，则A相高、低压绕组同相，并且首端A与a端点为同极性。
若UAa=UAX+Uax，则A与a端点为异极性。
图3-5测定原、副方极性接线图
3）用同样的方法判别出B、b、C、c两相原、副方的极性。
4）高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。
4、检验联接组
（1）Y/Y-12
图3-6Y/Y-12联接组
（α）接线图（ｂ）电势相量图
按图3-6接线。
A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表3-6中。
根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知：
为线电压之比
表3-6
实验数据
计算数据
UAB
（V）
Uab
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
若用两式计算出的电压UBb，UCc，UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正确，属Y/Y-12联接组。
（2）Y/Y-6
将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调，A、a两点用导线相联，如图3-7所示。
图3-7Y/Y-6联接组
（α）接线图（ｂ）电势相量图
按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表3-7中。
根据Y/Y-6联接组的电势相量图可得
表3-7
实验数据
计算数据
UAB
（V）
Uab
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
若由上两式计算出电压UBb、UCc、UBc的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于Y/Y-6联接组。
（3）Y/△-11
按图3-8接线。
A、a两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表3-8中
图2-8Y/Δ-11联接组
（α）接线图（ｂ）电势相量图
根据Y/Δ-11联接组的电势相量可得
若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属Y/Δ-11联接组。
表3-8
实验数据
计算数据
UAB
（V）
Uab
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
五、实验报告
计算出不同联接组的UBb、UCc、UBc的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是否正确。
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