變壓器實驗報告0001

1、四川大學(xué)電氣信息學(xué)院實驗報告書課程名稱：電機學(xué)實驗項目：三相變壓器的空載及短路實驗專業(yè)班組：電氣工程及其自動化 105, 109班實驗時間：2014 年11月21日成績評定：評閱教師：電機學(xué)老師：曾成碧報告撰寫：一、實驗?zāi)康模?用實驗方法求取變壓器的空載特性和短路特性。2通過空載及短路實驗求取變壓器的參數(shù)和損耗。3計算變壓器的電壓變化百分率和效率。4掌握三相調(diào)壓器的正確聯(lián)接和操作。5復(fù)習(xí)用兩瓦特法測三相功率的方法。二. 思考題的回答1. 求取變壓器空載特性外施電壓為何只能單方向調(diào)節(jié)？不單方向調(diào)節(jié)會出現(xiàn)什么 問題？答：因為當(dāng)鐵磁材料處于交變的磁場中時進(jìn)行周期性磁化時存在磁滯現(xiàn)象。如果 不單方向調(diào)

2、節(jié)變壓器外施電壓，磁通密度并不會沿原來的磁化曲線下降，所以會影響 實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。2. 如何用實驗方法測定三相變壓器的銅、鐵損耗和參數(shù)？實驗過程中作了哪些假定？答：變壓器的空載實驗中認(rèn)為空載電流很小，故忽略了銅耗，空載損耗近似等于變壓器鐵耗Po PFe，同時忽略了繞組的電阻和漏抗?？蛰d時的鐵耗可以直接用兩瓦特法測得，根據(jù)公式rm F0/3I。2 可以求得勵磁電阻，由Zm U0/*；3I0可以求得勵磁阻抗,由Xm,Zm2 J可以求得勵磁電抗值。在變壓器的短路實驗中，由于漏磁場分布十分復(fù)雜，故在T形等效電路計算時，可取Xix20.5Xk，且ri r2 0.5rk。同時由于外加電壓低，忽略了鐵耗，

3、故假設(shè)短路損耗等于變壓器銅耗。短路損耗 Pk可直接由兩瓦特法測得，有公式rk Fk /12k可 得 rk， Zk U k /，3I k，故 Xk Z2k r2k 。3. 空載和短路實驗中，為減小測量誤差，應(yīng)該怎樣聯(lián)接電壓接線？用兩瓦特表法 測量三相功率的原理。答：變壓器空載實驗中應(yīng)當(dāng)采用電流表內(nèi)接法。因為空載實驗測量的是勵磁阻抗， 阻抗值較大，若采用電流表外接法，電壓表會有明顯的分流作用，從而產(chǎn)生較大的誤 差。變壓器短路實驗應(yīng)當(dāng)采用電流表外接法。因為短路實驗中測量的是漏阻抗，阻抗 值較小，若采用電流表內(nèi)接法，會產(chǎn)生明顯的分壓作用，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。4. 變壓器空載和短路實驗時，應(yīng)注意哪些問題？

4、一般電源應(yīng)接在哪邊比較合適？ 為什么？答：在做變壓器空載實驗時，為了便于測量同時安全起見，應(yīng)當(dāng)在變壓器低壓側(cè) 加電源電壓，讓高壓側(cè)開路。在實驗過程中應(yīng)當(dāng)將激磁電流由小到大遞升到1.15 Un左右時，只能一個方向調(diào)節(jié)，中途不得有反方向來回升降。否則，由于鐵芯的磁滯現(xiàn)象， 會影響測量的準(zhǔn)確性。在做變壓器短路實驗時，電流較大，外加電壓很小，為了便于測量，通常在高壓 側(cè)加電壓，將低壓側(cè)短路。在實驗過程中應(yīng)注意為了避免過大的短路電流，短路實驗 在較低的電壓下進(jìn)行，通常以短路電流達(dá)到額定值為限；外加電壓應(yīng)從零開始逐漸增 大，直到短路電流約等于1.2倍額定電流；在實驗過程中要注意變壓器的溫升。三. 實驗內(nèi)容

5、及步驟3.1實驗內(nèi)容1. 測變比K。2. 空載實驗，測取空載特性。U0= f(I 0) P 0 = f(u 0) co S?0= f(u 0)3. 短路實驗，測取短路特性U k= f(I k) P k = f(I k) co s?k = f(I k)接線圖見籃色部分3.2變壓器變比的測量按上圖調(diào)壓器原邊接電源，付邊接電流插合一邊，電流插合另一邊接變壓器低壓 繞組，高壓繞組開路，合上電源開關(guān) K,調(diào)節(jié)調(diào)壓器付邊輸出電壓，合外施電壓為低壓 繞組額定電壓的一半左右(即1200.5U2N)對應(yīng)不同的外施電壓，測量高低壓繞組的UB,UBC,UcA,Uab,Ubc,Uca,對應(yīng)不同外施電壓測量三組數(shù)據(jù)。記

6、錄于下表:序號UABUabKAUBCUbcKBUACUacKCK伏伏伏伏伏伏1171.11001.711174.0100.71.728171.599.81.7181.7192154.6901.718157.491.21.726154.689.91.7201.7213137.2801.715140.381.21.728137.079.71.7191.721注意：kK A Kb K c3而kUAB3U A BA =Uab3U ab同理KbU BCKcU ACUbcUac變比k是三次數(shù)據(jù)的平均值。3.3變壓器空載實驗實驗線路如上圖空載實驗在低壓側(cè)進(jìn)行，調(diào)壓器原邊接電源，付邊接電流插合一 端，電流插合

7、別一端接低壓側(cè)首端a,b,c,高壓側(cè)開路。儀表接線如下圖合上電源開關(guān)K之前，應(yīng)將調(diào)壓器手柄調(diào)到輸出電壓為零的位置，然后閉合開關(guān)K， 將電流插銷插入插盒，電壓測針插在正確位置。調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓為低壓繞級額 定電壓1.1到1.2倍，記下每一組數(shù)據(jù)，然后單方向逐次降低電壓，每次測量低壓側(cè) 空載電壓，電流及功率（用兩瓦法測三相功率時，其兩次功率讀數(shù)就是a相電流，ab相電壓，這是功率是Pab,和c相電流，bc相電壓，這時功率是 Rc； b相電流，和ac相 電壓。功率不計。在測時應(yīng)該注意正負(fù)，主要看功率表指針方向。如果打反針則要將 插梢換個方向。）測7到8組數(shù)據(jù)記錄于下表。三相總功率等于 Pab，入的

8、代數(shù)和。序號1234567Uab/V420380320280230190150Ubc/V420384320281231189150.3Uac/V419380319279229189148.4Ia/A0.530.410.300.250.200.170.14Ib/A0.530.420.300.250.200.170.14le/A0.560.440.310.260.210.180.15Pab/W-60-34-12-5-1.3-0.1-0.3Pbe/W168125816141.529.319.83.4變壓器短路實驗接線圖如下短路實驗在高壓側(cè)進(jìn)行，高壓繞組經(jīng)電流插盒和調(diào)壓器接至電源，低壓繞組用較 粗導(dǎo)線

9、直接短路。儀器接線同上，儀表選擇原則是：電流表量程大于高壓邊額定電流，電壓表應(yīng)是 低量程的，因為短路電壓只有額定電壓的百分之幾，而功率表應(yīng)選高功率因素瓦特表。 為減小測量誤差，電壓接線應(yīng)接至上圖中的 A, B, C位置（即電流之后或負(fù)載端）。合上電源之前，一定要注意將調(diào)壓器手柄置于零的位置。然后接入儀表，合上電 源開關(guān)K,緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使短路電流Ik達(dá)到高壓繞組的額定電流IlN。在lk=llN 到0.4I in范圍內(nèi)較快測取4, 5組數(shù)據(jù)（因短路電流較大，為避免變壓器發(fā)熱而燒壞， 故第一組應(yīng)動作迅速）其測量順序同空載順序（用兩瓦法測三相功率時，其兩次功率 讀數(shù)就是a相電流，ab相電壓，這

10、是功率是Pab,和c相電流，be相電壓，這時功率是 甩；b相電流，和ae相電壓。功率不計。在測時應(yīng)該注意正負(fù)，主要看功率表指針方 向。如果打反針則要將插梢換個方向。）三相總功率等于Pab，Pbe的代數(shù)和。并將數(shù)據(jù) 記錄于下表。序號短路實驗數(shù)據(jù)UAB伏UBC伏UAC伏IA安IB安IC安PAB瓦PBC瓦129.631.029.95.05.25.4-4.0145.0226.528.126.44.54.64.9-3.8118.0323.424.523.24.04.14.2-2.390.0421.323.321.13.53.84.0-3.979.0四. 計算與分析4.1計算變壓器變比K 實驗測得數(shù)據(jù)見下

11、表：序號UABUabKAUBCUbcKBUACUacKCK伏伏伏伏伏伏1171.11001.711174.0100.71.728171.599.81.7181.7192154.6901.718157.491.21.726154.689.91.7201.7213137.2801.715140.381.21.728137.079.71.7191.721所以最后取K平均值得:4.2變壓器空載實驗實驗測得數(shù)據(jù)見下表：序號1234567Uab/V420380320280230190150Ubc/V420384320281231189150.3Uac/V419380319279229189148.4Ia/

12、A0.530.410.300.250.200.170.14Ib/A0.530.420.300.250.200.170.14Ic/A0.560.440.310.260.210.180.15Pab/W-60-34-12-5-1.3-0.1-0.3Pbc/W168125816141.529.319.8計算公式：Uo幾 * 心；i0丄嚴(yán) ；P0 Pab Pbc ； COS。雷.I。根據(jù)以上公式處理上表中的數(shù)據(jù)，得到的結(jié)果見下表:序號空載實驗數(shù)據(jù)1419.70.540108.00.2752385.30.42391.00.3223319.60.30369.00.4114280.00.25356.00.45

13、65230.00.20340.20.4976189.30.17329.20.5157149.60.14319.50.526根據(jù)該表所得數(shù)據(jù)，用MATLA軟件做出空載特性曲線1. 空載電壓與空載電流關(guān)系：U0 f(l0)2. 空載損耗與電壓關(guān)系：Po f (uo)3.功率因素和空載電壓的關(guān)系：cos o f (uo)4.3變壓器短路實驗變壓器短路實驗數(shù)據(jù)見下表：序號短路實驗數(shù)據(jù)UAB伏UBC伏UAC伏IA安IB安IC安PAB瓦PBC瓦129.631.029.95.05.25.4-4.0145.0226.528.126.44.54.64.9-3.8118.0323.424.523.24.04.14

14、.2-2.390.0421.323.321.13.53.84.0-3.979.0計算公式：Uk Uab Ubc Uac ； Ik lA Ib lc ； Pk Pab Pbc ； cos kPk333U k I k根據(jù)以上公式處理上表中的數(shù)據(jù)，得到的結(jié)果見下表:序號短路實驗數(shù)據(jù)130.25.2141.00.518227.04.7114.20.520323.74.187.70.521421.93.875.40.523根據(jù)該表所得數(shù)據(jù)，用MATLA軟件做出空載特性曲線1. 短路電壓和短路電流關(guān)系：Uk f (Ik)2. 短路損耗與短路電流關(guān)系：Pk f (Ik)3. 功率因素與短路電流關(guān)系：cos

15、k f (Ik)4.4參數(shù)計算計算空載參數(shù)：（以Uo U2N時的數(shù)據(jù)計算）rmroPo31913 0.4232169.5;ZmZoUo3Io385.3525.9；3 o.423Xm；Zm2 rm2525.92 169.52 497.8 ；標(biāo)幺值：（U2N和I2N均為相值）ss 1 2Nrm*rm UU 2N169.59.0938o/ 37.o2 ；Z m*1 2NU 2N525.99.o938o / 321.79 ；計算短路參數(shù)（取Ik I1N時的數(shù)據(jù)計算）Pk1413 5.221.7423Ik30.2.3 5.23.35折算到基準(zhǔn)工作溫度下的短路參數(shù):235 75235 202.12Zk75

16、. r2k75 x2kv2.1222.8623.56；標(biāo)幺值：（U1N和g均為相值）4.5畫出變壓器“ T”型等效電路，并將各參數(shù)用標(biāo)幺值標(biāo)注在電路圖中。11其中近似為：i r2* rk*0.0145 ，X1* X”- Xk*0.0195224.6計算短路電壓百分?jǐn)?shù)（Sn和I1N均為相值）4.7計算額定負(fù)載時的電壓變化率（cos 2 0.8和cos 2 1）額定負(fù)載時+ 1由公式 U%(Ukr cos 2 U kx sin 2)得：當(dāng) cos 2 0.8時， U % 4.69%當(dāng) cos 2 1時， U % 2,93%4.8 計算額定負(fù)載時的效率( cos 2 0.8)五實驗感想 在做這次實驗

17、之前，我們小組成員已經(jīng)充分預(yù)習(xí)了相關(guān)的知識，為這次實驗打下 了堅實的理論基礎(chǔ)。本以為當(dāng)天做實驗時可以信手拈來，輕松完成，沒想到還是遇到 了不少的問題。在做三相變壓器變比測量實驗時，我們最初測量得到的 U AB 306V ， U BC U AC 212V ，這讓我們十分費解，因為理論上來說它們的值應(yīng)當(dāng)是幾乎相同的。 于是我們請教了實驗課老師，老師一開始也并不清楚這其中的緣由，便叫我們重新?lián)Q 一臺儀器做實驗。我們當(dāng)時天真地以為應(yīng)該可以得出正確的結(jié)果了，但沒想到發(fā)現(xiàn)數(shù) 據(jù)有相同的錯誤，這時老師敏銳地察覺到了其中的問題，是由于變壓器的繞組的接線 方式接錯了(不過我們連續(xù)遇到的兩臺儀器都有接線錯誤，那也是蠻拼的) 。我們不禁 感慨，我們盡管花費了大量時間學(xué)習(xí)理論知識