1、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
2、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%
3、，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)，P 0=f(U0)， cos0=f(U0)。3短路实验：测取短路特性 UK=f(IK)，P K=f(IK)，cos K=f(IK)。4纯电阻负载实验：保持 U1=U1N， cos2=1 的条件下，测取 U2=f(I2)。四、实验设备及仪器1MEL1 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 900（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
4、法1.测定变比实验 线路如图 2-4 所示表 2-6U（V） U（V） U（V）U1U1.1V1 U3U1.3V1 KUV U1V1.1W1 U3V1.3W1 KVW U1W1.1U1 U3W1.3U1 KWUK=1/3(KUV+KVW+KWU)428 108 3.96 415 105 3.95 408 104 3.92 3.942.空载实验 实验线路如图 2-5 所示图 2-4 三 相 变 压 器 变 比 实 验 接 线 图电 源 输 出三 相 交 流主 控 制 屏图 2-5a 三 相 变 压 器 空 载 实 验 接 线 图 （ MEL-I、 A）主 控制 屏交 流电 源输 出序号 实 验
5、数 据 计 算 数 据U0(V) I0(A) P0(W)U3U1.3V1U3V1.3W1 U3W1.3U1 I3U10 I3V10 I3W10 PO1 P02UO(V)IO(A)PO(W) cos01 30 27 29 0.07 0.05 0.07 -0.57 2.11 28.67 0.063 1.54 L0.4922 39 37.5 42.5 0.12 0.08 0.11 -1.46 4.17 39.67 0.103 2.71 L0.3833 50 46 47.5 0.13 0.09 0.12 -2.75 6.21 47.83 0.113 3.46 L0.3704 55 51 53 0.15
6、 0.11 0.14 -4.51 8.57 53 0.133 4.06 L0.3325 59 57 57.5 0.23 0.13 0.21 -6.98 11.67 57.83 0.190 4.69 L0.2466 65 62.5 67.5 0.35 0.21 0.32 -11.6 17.33 65 0.293 5.73 L0.1743.短路实验 表 2-8 = 30 OC实 验 数 据 计 算 数 据序号 UK（V） IK（A） PK（W）U1U1.1V1U1V1.1U1 U1W1.1U1 I1U1 I1V1 I1W1 PK1 PK2UK（V）IK（A）PK（W） cosK1 14 13 12
7、.5 0.23 0.22 0.20 0.46 2.74 13.2 0.22 3.20 L0.6382 20.5 19.5 19 0.32 0.31 0.30 0.92 5.78 19.67 0.31 6.70 L0.6343 22.5 22.0 23.0 0.37 0.34 0.35 1.16 7.49 22.50 0.35 8.65 L0.6344 25.0 24.5 27.0 0.43 0.36 0.40 1.43 9.45 25.50 0.40 1088 L0.6165 26.5 25.0 29.0 0.46 0.37 0.44 1.67 11.76 26.83 0.42 13.43 L
8、0.688图 2-6a三 相 变 压 器 短 路 实 验 接 线 图 （ MEL-I、 A）主 控制 屏交 流电 源输 出OoIUP3cs4.纯电阻负载实验 实验线路如图 2-7 所示表 2-9 UUV=U1N= 55 V ； cos2=1U（V） I（A）序号 U1U1.1V1 U1V1.1W1 U1W1.1U1 U2 I1U1 I1V1 I1W1 I21 218 210 228 219 0 0 0 02 204 197 214 205 13 12 125 123 198 190 208 199 19 18 18 184 188 180 196 188 30 28 29 295 177 16
9、9 185 177 40 38 40 39六、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 U2U1.2U22.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)， =f(UO)。cos式中： 图 2-7a三 相 变 压 器 负 载 实 验 接 线 图 （ MEL-、 ）主 控制 屏交 流电 源输 出2omIPromIUZ2mrZXKcos
10、%1075NCKUZIo %10NKXUICKNOrIp752%1075NKrUIo2cos2cos(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 UK=f(IK)、P K=f(IK)、 =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I K=IN时的U K和P K 值，由下式算出实验环境温度为（ 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
11、铝导线常数应改为 228。阻抗电压IK = IN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“”型等效电路。5.变压器的电压变化率 U(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 UoIPcs2 KrZXK2KIPrKIUZ 5.234775Kor 27575KCOKXrZO2K2rK2K2cos2cos*2 *2KNoP%102U(2)根据实验求出的参数，算出 I2=I2N、 =1 和 I2=I2N、 =0.8 时的2cos2cos电压变化率 U。 U = ( UKrcos2 + UKx sin
12、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(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 cos2 = 0.8 Po = 4.06 W PKN = 0.816 WI2*(A) P2(W) 0.2 24.32 0.0330.4 48.64 0.1300.6 72.96 0.2940.8 97.28 0.5221.0 121.60 0.8161.2 145.92 1.175式中：I PN = P2（W） ；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（
13、W） 。(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线 =f(I )。(3)计算被试变压器 =max 时的负载系数 m = 。数据处理：Rm=76.51 Zm=238.76 Xm=226.17R1k=22.67 Z1k=36.81 X1k=29.00R2k=1.46 Z2k=2.36 X2k=1.86Rk75=1.70 Zk75=2.20 Xk75=1.86Uk=2.77%Ukr=2.14%Ukx=2.34%Pkn=0.816w=1.36%102U%10)1( 22* KNoNIPI2cos2cos*2 U = ( UKrcos2 + UKx sin2 )=4.48%m =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 =f(I )。 （图 1-5）图 1-11图 1-122.绘出短路特性曲线（图 1-2）图 1-23.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“”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。
