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),cosϕ0=f(U0)。 3.短路实验:测取短路特性UK=f(IK),PK=f(IK),cosϕK=f(IK)。 4.纯电阻负载实验:保持U1=U1N,cosϕ2=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
4.纯电阻负载实验 实验线路如图2-7所示
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=U1U1.1U2/U2U1.2U2
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UO=f(IO),PO=f(UO),cosϕO=f(UO)。
P式中:
cosϕ=
3UI
O
o
O
O
(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
Porm=2
Io
Zm=
UoIo
22
Xm=Zm-rm
3.绘出短路特性曲线和计算短路参数
cosϕ(1)绘出短路特性曲线UK=f(IK)、PK=f(I、K)K =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θ(OC)短路参数。
P
UKrK'=K'
2IK ZK=IK
折算到低压方
''
rK
ZK=ZKrK=
'''
XK=ZK-rK
22
K2K2
'
XK
XK=2
K
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。
rK75oC=rKθ
234.5+75234.5+θ
Z
K75OC
2
=rK75OC+XK
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
INrK75oCINZK75oC
U=⨯100%⨯100%Kr UK=UNU
2
pKN=INrK75OC
UKX=
N
IK = IN时的短路损耗
INXK
⨯100%UN
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
cosϕ2cosϕ2 (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ΔU
∆U=
U20-U2
⨯100% U20
(2)根据实验求出的参数,算出I2=I2N、cosϕ2=1和I2=I2N、cosϕ2=0.8时的电
压变化率ΔU。
ΔU = ( UKrcosϕ2 + UKx sinϕ2 )
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
*
P+IPKNcosϕo2η=(1-)⨯100%**2
I2PNcosϕ2+Po+I2PKN
2
(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 cosϕ2 = 0.8 Po = 4.06 W PKN = 0.816 W
ϕ2 式中:I * PNcos = P; 2(W)
2
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η=f(I )。
Po
PKN
(3)计算被试变压器η=ηmax时的负载系数 β。
*
2
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
∆U=
U20-U2
⨯100%=1.36% U20
ΔU = ( UKrcosϕ2 + UKx sinϕ2 )=4.48% βm =2.23
绘图:
1.绘出空载特性曲线(图1-11、图1-12)
ϕ24.绘出 cos =1 2, = 0.8两条外特性曲线U2=f(I2)(图1-4) cosϕ
5.由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I )。(图1-5)
2
*
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。