实验一--三相变压器

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1、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

2、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

3、%，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)，cos0=f(U0)。3短路实验：测取短路特性 UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosK=f(IK)。4纯电阻负载实验：保持 U1=U1N，cos2=1 的条件下，测取 U2=f(I2)。 四、实验设备及仪器1MEL1 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）3三相心式心式变压器（MEL-02）4三相可调电阻 900（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

4、1.测定变比实验 线路如图 2-4 所示表 2-6U（V）U（V）U（V）U1U1.1V1U3U1.3V1KUVU1V1.1W1U3V1.3W1KVWU1W1.1U1U3W1.3U1KWUK=1/3(KUV +KVW+KWU)4281083.964151053.954081043.923.942.2.空载实验空载实验 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)U3U1.3V1U3V1.3W1U3W

5、1.3U1I3U10I3V10I3W10PO1P02UO (V)IO (A)PO (W)cos013027290.070.050.07-0.572.1128.670.0631.54L0.49223937.542.50.120.080.11-1.464.1739.670.1032.71L0.3833504647.50.130.090.12-2.756.2147.830.1133.46L0.37045551530.150.110.14-4.518.57530.1334.06L0.3325595757.50.230.130.21-6.98 11.6757.830.1904.69L0.24666562

6、.567.50.350.210.32-11.6 17.33650.2935.73L0.1743.3.短路实验短路实验 表 2-8 = 30 OC实 验 数 据计 算 数 据序 号UK（V）IK（A）PK（W）U1U1.1V1U1V1.1U1U1W1.1U1I1U1I1V1I1W1PK1PK2UK （V ）IK （A ）PK （W）cosK1 141312.50.230.220.200.462.7413.2 0.223.20L0.638220.519.5190.320.310.300.925.78 19.670.316.70L0.634322.5 22.023.00.370.340.351.16

7、7.49 22.500.358.65L0.634425.024.527.00.430.360.401.439.45 25.500.401088L0.616526.525.029.00.460.370.441.6711.76 26.830.4213.43L0.688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OOOoIUP3cos4.纯电阻负载实验 实验线路如图 2-7 所示表 2-9 UUV=U1N= 55 V ；cos2=1U（V）I（A）序 号U1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1U2I1U1I1V1I1W1I2121821022

8、821900002204197214205131212512319819020819919181818418818019618830282929517716918517740384039六、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=U1U1.1U2U2U1.2U22.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)，=f(UO)。Ocos 式中： 图2-7

9、a 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2 oo mIPr oo mIUZ22 mmmrZXKcos%10075NCKN KUZIUo%100NKN KXUXIUCKNKNOrIp752%10075NCKN KrUrIUo2cos2cos(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

10、（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“”型等效电路。5.变压器的电压变化率 U(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 UUoIoPoo cos22 KKrZXK2KK KIPr KK KIUZ 5 .234755 .23475KorCKr2 7575KCKCOKXrZO

11、2KZZKK2KrrKK2KXXKK2cos2cos* 2* 2KNo PP%100 20220UUUU(2)根据实验求出的参数，算出 I2=I2N、=1 和 I2=I2N、=0.8 时的2cos2cos 电压变化率 U。U = ( UKrcos2 + UKx sin2 )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 2-5 cos2 = 0.8 Po = 4.06 W PKN = 0.816 WI2*(A)P2(W)0.224.320.0330.448.640.

12、1300.672.960.2940.897.280.5221.0121.600.8161.2145.921.175式中：I PN = 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 =f(I )。(3)计算被试变压器 =max 时的负载系数 m = 。数据处理：数据处理：Rm=76.51 Zm=238.76 Xm=226.17 R1k=22.67 Z1k=36.81 X1k=29.00 R2k=1.46 Z2k=2.36 X2k=1.86 Rk75=1.70 Zk75=2.20 Xk75=1

13、.86 Uk=2.77% Ukr=2.14% Ukx=2.34% Pkn=0.816w=1.36%100 20220UUUU%100) cos1 (22* 22* 2* 2 KNoNKNo PIPPIPIP2cos2cos* 2U = ( UKrcos2 + UKx sin2 )=4.48%m =2.23绘图：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 =f(I )。 （图 1-5）图 1-11图 1-12 2.绘出短路特性曲线（图 1-2）图 1-23.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“”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。