电机学实验三   三相变压器实验

1实验目的：

理解掌握熟悉三相变压器不同连接组的供电能力。

      通过实际电路连接，通电操作调节与数据测量实践，建立电气安全作业意识，增强动手能力。

2实验电路

3实验步骤

选实验台上标称~220V0.4A/110V0.8A的三个变压器。

原边UVW接相应相交流电源。副边按图接为yn形并先开路，Ruv、Rw接为yn并置最大。

3.1 Dyn联结：

3.1.1 空载

(1)接原边为D形：U2-V1；V2-W1；W2-U1  。副边yn开路。Ruv、Rw置最大。

（2）通电。测量记录副边三相线、相开路电压。断电。

3.1.2三相负载

(1) 将副边按图接上三相负载Ruv、Rw（3×900Ω）。

（2）通电。用钳表测电流u或v相电流，缓调Ruv、Rw至三相电流≈0.38A.

注：电阻额定电流0.4A，不要过流。

（3）测量记录副边三相电压和副边电流Iw。保持Ruvw不动，断电。

3.1.3 单相负载

 （1）副边断开UV相负载，只保留W相负载。

（2）通电。调Rw到Iw=0.38A，测量记录副边三相电压和副边电流Iw。

（3）保持Ruvw不动，断电。

3.2 YNyn和Yyn联结：

3.2.1 空载

  （1）原边改为Y形：（U2-V2-W2）-K-N。副边开路。通电。

  （2）K接通成YNyn联结。测量记录YNyn联结副边三相线、相电压。

       原边断K成Yyn联结。测量记录YNyn联结副边三相线、相电压。

 3.2.2 三相负载

(1) 断电。 将副边按图接上三相负载Ruv、Rw并置最大。

（2）YNyn联结:  通K。通电。缓调Ruv、Rw至三相电流≈0.38A<0.4A。

                  测量记录YNyn联结副边各相电压和电流。

（3）Yyn联结：  原边断K断开中线N，缓调Ruv、Rw至三相电流≈0.38A<0.4A。

测量记录副边各相电压和电流。

3.2.3 单相负载

 （1）断电。副边断开uv相负载Ruv只保留W相负载Rw。

（2）YNyn联结：   通K。通电。调Rw到Iw=0.38A，测量记录副边各相电压和电流。

（3）Yyn联结：    断K断开中线N。

调Rw到Iw≈0.1A，测量记录副边各相电压。

试调Rw到Iw=0.38A，如不成功则将Rw用导线短路。

测量记录测量记录副边各相电压和短路电流Iw。

（4）断电。去掉Rw短路线。Ruv、Rw回最大。

4 实验数据记录

广东海洋大学学生实验报告书（学生用表）

第二篇：实验一 三相变压器

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%，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)，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．MEL－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900Ω（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

1.测定变比实验    线路如图2-4所示

表2-6

2.空载实验  

实验线路如图2-5所示

3. 短路实验 

表2-8                                                      θ=   30     ^OC

4.纯电阻负载实验  

实验线路如图2-7所示

表2-9                                        U_UV=U_1N= 55  V  ；cosj₂=1

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=U_1U1.1U2／U_2U1._2U2

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_O=f(I_O)，P_O=f(U_O)，=f(U_O)。

式中： 

(2)计算激磁参数

从空载特性曲线上查出对应于Uo=U _N时的I _O和P _O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U_K=f(I_K)、P_K=f(I_K)、       =f(I_K)。

（2）计算短路参数。

从短路特性曲线上查出对应于短路电流I _K=I _N时的U _K和P _K 值，由下式算出实验环境

温度为θ（^OC）短路参数。

 

折算到低压方    

 

由于短路电阻r _K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 ^OC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

I _K = I _N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“Γ”型等效电路。

    5.变压器的电压变化率ΔU

    (1)绘出        =1 和         = 0.8两条外特性曲线U ₂=f(I ₂)，由特性曲线计算出I ₂=I _2N时的电压变化率Δ U

               

     (2)根据实验求出的参数，算出I₂=I_2N、=1和I₂=I_2N、=0.8时的电压变化率ΔU。

               ΔU = ( UKrcosj2 + UKx sinj2 )

    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                cosj₂ = 0.8   P_o =  4.06    W   P_KN = 0.816      W

 式中：I  P_N      = P₂（W）；

       P_KN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η=f(I  )。

    (3)计算被试变压器η=ηmax时的负载系数 βm =        。

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℃=1.86

Uk=2.77%

Ukr=2.14%

Ukx=2.34%

Pkn=0.816w

=1.36%

ΔU = ( UKrcosj2 + UKx sinj2 )=4.48%

βm =2.23

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η=f(I  )。（图1-5）

图1-11

图1-12

2.绘出短路特性曲线（图1-2）

图1-2

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“Γ”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。