三相变压器--变压器及电机实验

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。
2．三相芯式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？
3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。
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？
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)，cosj0=f(U₀)。
3．短路实验：测取短路特性U_K=f(I_K)，P_K=f(I_K)，cosj_K=f(I_K)。
4．纯电阻负载实验：保持U₁=U_1N，cosj₂=1的条件下，测取U₂=f(I₂)。
四．实验设备及仪器
1．交流电压表、电流表、功率、功率因数表
2．三相可调电阻器
3．三相变压器
五．实验方法
1．测定变比

实验线路如图2-4所示，被试变压器选用三相芯式变压器，
a．在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。
b．合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U₀=0.5U_N，测取高、低压线圈的线电压U_1U1.1V1、U_1V1.1W1、U_1W1.1U1、U_2U1.2V1、U_2V1.2W1、U_2W1.2U1，记录于表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．空载实验
实验线路如图2-5所示，实验时，变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。
A、V、W分别为交流电流表、交流电压表、功率表。功率表接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。

a．接通电源前，先将交流电源调到输出电压为零的位置。合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U_O=1.2U_N。
b．然后，逐次降低电源电压，在1.2~0.5U_N的范围内，测取变压器的三相线电压、电流和功率，共取6~7组数据，记录于表2-7中。其中U=U_N的点必须测，并在该点附近测的点应密些。
c．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。
表2-7

序 号

实   验   数   据

计  算  数  据

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．短路实验

实验线路如图2-6所示，变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
接通电源前，将交流电压调到输出电压为零的位置，接通电源后，逐渐增大电源电压，使变压器的短路电流IK=1.1IN。然后逐次降低电源电压，在1.1～0.5IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率，共取4～5组数据，记录于表2-8中，其中IK=IN点必测。实验时，记下周围环境温度（⁰C），作为线圈的实际温度。
表2-8     θ=        ^OC

序号

实    验   数    据

计  算  数  据

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．纯电阻负载实验
实验线路如图2-7所示，变压器低压线圈接电源，高压线圈接负载电阻R_L，R_L选用三只1800Ω电阻（NMEL-03中的900Ω和900Ω相串联）。
a． 将负载电阻R_L调至最大，接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压U₁=U_1N。

b．在保持U₁=U_1N的条件下，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取变压器三相输出线电压和相电流，共取5～6组数据，记录于表2-9中，其中I₂=0和I₂=I_N两点必测。
表2-9    U_UV=U_1N=      V  ；cosj₂=1

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

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．计算变压器的变比
根据实验数据，计算出各项的变比，然后取其平均值作为变压器的变比。

2．根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数
(1) 绘出空载特性曲线U₀=f(I₀)，P₀=f(U₀)，cosφ₀=f(U₀) 。
式中

 


(2)计算激磁参数
从空载特性曲线查出对应于U₀=U_N时的I₀和P₀值，并由下式求取激磁参数。

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U_K=f(I_K)，P_K=f(I_K)，cosj_K=f(I_K)。
式中


                                    
 
（2）计算短路参数
从短路特性曲线查出对应于IK=IN时的UK和PK值， 并由下式算出实验环境温度q^OC时的短路参数

折算到低压方

换算到基准工作温度的短路参数为和，计算出阻抗电压。



IK=IN时的短路损耗P_KN=3I
4．利用由空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“Γ”型等效电路。
5．变压器的电压变化率ΔU
1）根据实验数据绘出cosj₂=1时的特性曲线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=I_N，cosj₂=1时的电压变化率ΔU