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)。丫 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。 丫型接法的好处是每一相的电压、电流和功率都可以测量。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 相磁路较短一 B相磁阻较小一空载运行时，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 U=f(l o)，Po=f(U o)，cos O=f(U°)。 3 .短路实验：测取短路特性 U=f(l K)，P=f(l K)，cos K=f(l K)。 4 .纯电阻负载实验：保持 U=UN, cos 2=1的条件下，测取 U=f(l 2)。

四、 实验设备及仪器

1. ME— 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900Q（ 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

表2-6

图2-4三相变压器变比实验接线图

U (V) KUV U (V) K/W U (V) KK=1/3(K UV WU +KW+KWU \\428 108 415 105 408 104 2.空载实验

实验线路如图 2-5所示

主控 制屏 交流 电源 输出

图2-5a

三相变压器空载实验接线图（MEL-I、MEL-IIA） 序 号 Ub(V) 实 验 数 据 Ic(A) I 3U10 I 3V10 计算数据 F0(W) I 3W10 U° (V) I ° (A) F° (W) P°1 P02 COS 0 1 2 3 4 5 30 39 50 55 59 27 29 46 51 57 53 亍53 6 65 65 3. 短路实验

表2-8 序 实 4( V 0 = 30

验 数 据 I ( A) K°

C

计算数据 FK (W PK1 主号 \\ U< I < F< (W 制14 1 I 1U1 I 1V1 I 1W1 FK2 (V) (A) COS < \\ 13 2交 19 3 4 1088 5 图2-6a三相变压器短路实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）

4. 纯电阻负载实验 实验线路如图2-7所示

主控 制屏 交流 电源 输岀

图2-7a三相变压器负载实验接线图(MEL-I、MEL-IIA)

表2-9 序 号 U U (V) U2 228 214 208 196 185 219 205 199 188 177 UV

=UNF 55 V ; COS 2=1

I (A) I 1U1 0 13 19 30 40 I 1V1 0 12 18 28 38 I 1W1 0 125 18 29 40 I 2 0 12 18 29 39 1 2 3 4 5 218 204 198 188 177 210 197 190 180 169 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=Z

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 U=f(I O) , Po=f(U O) , cos O =f(U O)。 式中：

巳

3UI

OO

cos o -F --------------------------------------------

22 &(2)计算激磁参数

r

Po

严从空载特性曲线上查出对应于 UO=U时的IO和Im

I

PO值，并由下式算出激磁参数 Z 士 m

X Z2mm r2

m

Io

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 U=f(l K)、P<=f(ICOK)、K =f(I

K

) o

(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U和PK值，由下式算出实验

温度为B( °C)短路参数。

PK

乙牛、

I

K

折算到低压方

Z玉 K2

「

XK

K

式中：为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为 阻抗电压

234.5

75 Z

rK75OC

「

K^T^

K75°C - rK 75° C

X

K

I N Z K 75 o C

UK

TT-

100 % U]N「K 75

OC

Kr

一UKX

100%

2

I K = I N时的短路损耗

PKN

INrK75OC

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“r”型等

效电路。

5.变压器的电压变化率△ U 环境

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75°C时的阻值。

(1)绘H?os 2=1

和OS 2

两条外特性曲线U2=f(I 2)，由特性曲线计算

出丨

2=以时的电压变化率厶U

U 20 U 2 U U — 100% U 20

(2)根据实验求出的参数，算出

I 2—1 2N、 COS 2=1和 I 2—1 2N、 COS 2=时的

电压

变化率△ u。

△ U = ( U KrCOS 2 + U Kx sin 2 )

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

* 2

(1 COS ^0

*

1 2 PKN

* 2

)100%

12 FNi cos 2 FO 12 FKN

(1)用间接法算出

表 2-5 12(A) =不同负载电流时的变压器效率，记录于表2-5中

COS 2 = P o = W P KN = W P2(W) 式中：I * PNCOS =2P

2

2

( W；

P KN为变压器IK=IN时的短路损耗(W ；

PO

为变压器Uo=UN寸的空载损耗(W。

⑵由计算数据绘出变压器的效率曲线n ； =f(I )

⑶ 计算被试变压器n =n max时的负载系数B m = P

KN

数据处理:

Rm= Zm= Xm=

R1k= Z1k= X1k= R2k= Z2k= X2k=

Rk75C = Zk75 C = Xk75 C =

Uk=% Ukr=% Ukx=% Pkn=

U 20 U 2

U 20

△ U = ( UKrCOS 2 + UKx sin 2 )=%

绘图：

1.绘出空载特性曲线（图1-11、图1-12 ）

4. 绘出cos 2 =cbs 2, = 两条外特性曲线U2=f（I 2）（图1-4）

5. 由计算数据绘出变压器的效率曲线n =f（l ） o （图1-5）

6 5 2 3 30 35 40 uo so 菇

图 1-11

图 1-12

2. 绘出短路特性曲线（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“r”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。