三相變壓器--變壓器及電機實驗

一．實驗目的
1．通過空載和短路實驗，測定三相變壓器的變比和參數。
2．通過負載實驗，測取三相變壓器的運行特性。
二．預習要點
1．如何用雙瓦特計法測三相功率，空載和短路實驗應如何合理布置儀表。
2．三相芯式變壓器的三相空載電流是否對稱，為什么？
3．如何測定三相變壓器的鐵耗和銅耗。
4．變壓器空載和短路實驗應注意哪些問題？電源應加在哪一方較合適？
三．實驗項目
1．測定變比。
2．空載實驗：測取空載特性U₀=f(I₀)，P₀=f(U₀)，cosj0=f(U₀)。
3．短路實驗：測取短路特性U_K=f(I_K)，P_K=f(I_K)，cosj_K=f(I_K)。
4．純電阻負載實驗：保持U₁=U_1N，cosj₂=1的條件下，測取U₂=f(I₂)。
四．實驗設備及儀器
1．交流電壓表、電流表、功率、功率因數表
2．三相可調電阻器
3．三相變壓器
五．實驗方法
1．測定變比

實驗線路如圖2-4所示，被試變壓器選用三相芯式變壓器，
a．在三相交流電源斷電的條件下，將調壓器旋鈕逆時針方向旋轉到底。并合理選擇各儀表量程。
b．合上交流電源總開關，即按下綠色“閉合”開關，順時針調節調壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U₀=0.5U_N，測取高、低壓線圈的線電壓U_1U1.1V1、U_1V1.1W1、U_1W1.1U1、U_2U1.2V1、U_2V1.2W1、U_2W1.2U1，記錄于表2-6中。
表2-6

U（V）		KUV	U（V）		KVW	U（V）		KWU	K=1/3(KUV +KVW+KWU)
U1U1.1V1	U2U1.2V1		U1V1.1W1	U2V1.2W1		U1W1.1U1	U2W1.2U1

K_UV= U_1U1.1V1/U_2U1.2V1
K_VW= U_1V1.1W1/U_2V1.2W1
K_WU= U_1W1.1U1/U_2W1.2U1
2．空載實驗
實驗線路如圖2-5所示，實驗時，變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈開路。
A、V、W分別為交流電流表、交流電壓表、功率表。功率表接線時，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。

a．接通電源前，先將交流電源調到輸出電壓為零的位置。合上交流電源總開關，即按下綠色“閉合”開關，順時針調節調壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U_O=1.2U_N。
b．然后，逐次降低電源電壓，在1.2~0.5U_N的范圍內，測取變壓器的三相線電壓、電流和功率，共取6~7組數據，記錄于表2-7中。其中U=U_N的點必須測，并在該點附近測的點應密些。
c．測量數據以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準備。
表2-7

序 號

實   驗   數   據

計  算  數  據

U0(V)

I0(A)

PO(W)

UO (V)

IO (A)

PO (W)

cosj0

U2U1.2V1

U2V1.2W1

U2W1.2U1

I2U10

I2V10

I2W10

PO1

P02

1

2

3

4

5

6

3．短路實驗

實驗線路如圖2-6所示，變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。
接通電源前，將交流電壓調到輸出電壓為零的位置，接通電源后，逐漸增大電源電壓，使變壓器的短路電流IK=1.1IN。然后逐次降低電源電壓，在1.1～0.5IN的范圍內，測取變壓器的三相輸入電壓、電流及功率，共取4～5組數據，記錄于表2-8中，其中IK=IN點必測。實驗時，記下周圍環境溫度（⁰C），作為線圈的實際溫度。
表2-8     θ=        ^OC

序號

實    驗   數    據

計  算  數  據

UK（V）

IK（A）

PK（W）

UK （V）

IK （A）

PK （W）

cosjK

U1U1.1V1

U1V1.1W1

U1W1.1U1

I1U1

I1V1

I1W1

PK1

PK2

1

2

3

4

5

4．純電阻負載實驗
實驗線路如圖2-7所示，變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈接負載電阻R_L，R_L選用三只1800Ω電阻（NMEL-03中的900Ω和900Ω相串聯）。
a． 將負載電阻R_L調至最大，接通電源，調節交流電壓，使變壓器的輸入電壓U₁=U_1N。

b．在保持U₁=U_1N的條件下，逐次增加負載電流，從空載到額定負載范圍內，測取變壓器三相輸出線電壓和相電流，共取5～6組數據，記錄于表2-9中，其中I₂=0和I₂=I_N兩點必測。
表2-9    U_UV=U_1N=      V  ；cosj₂=1

序 號	U（V）				I（A）
	U1U1.1V1	U1V1.1W1	U1W1.1U1	U2	I1U1	I1V1	I1W1	I2
1
2
3
4
5

六．注意事項
在三相變壓器實驗中，應注意電壓表、電流表和功率表的合理布置。做短路實驗時操作要快，否則線圈發熱會引起電阻變化。
七．實驗報告
1．計算變壓器的變比
根據實驗數據，計算出各項的變比，然后取其平均值作為變壓器的變比。

2．根據空載實驗數據作空載特性曲線并計算激磁參數
(1) 繪出空載特性曲線U₀=f(I₀)，P₀=f(U₀)，cosφ₀=f(U₀) 。
式中

 


(2)計算激磁參數
從空載特性曲線查出對應于U₀=U_N時的I₀和P₀值，并由下式求取激磁參數。

3．繪出短路特性曲線和計算短路參數
（1）繪出短路特性曲線U_K=f(I_K)，P_K=f(I_K)，cosj_K=f(I_K)。
式中


                                    
 
（2）計算短路參數
從短路特性曲線查出對應于IK=IN時的UK和PK值， 并由下式算出實驗環境溫度q^OC時的短路參數

折算到低壓方

換算到基準工作溫度的短路參數為和，計算出阻抗電壓。



IK=IN時的短路損耗P_KN=3I
4．利用由空載和短路實驗測定的參數，畫出被試變壓器的“Γ”型等效電路。
5．變壓器的電壓變化率ΔU
1）根據實驗數據繪出cosj₂=1時的特性曲線U₂=f(I₂)，由特性曲線計算出I2=I2N時的電壓變化率ΔU。

2）根據實驗求出的參數，算出I₂=I_N，cosj₂=1時的電壓變化率ΔU