變壓器實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告

四 川 大 學(xué) 電 氣 信 息 學(xué) 院實(shí)驗(yàn)報(bào)告書課程名稱：電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：三相變壓器的空載及短路實(shí)驗(yàn)專業(yè)班組：電氣工程及其自動(dòng)化105，109班實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2014年11月21日成績評定：評閱教師：電機(jī)學(xué)老師：曾成碧報(bào)告撰寫：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河脤?shí)驗(yàn)方法求取變壓器的空載特性和短路特性。通過空載及短路實(shí)驗(yàn)求取變壓器的參數(shù)和損耗。計(jì)算變壓器的電壓變化百分率和效率。掌握三相調(diào)壓器的正確聯(lián)接和操作。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(huì)出現(xiàn)什么問題？答：因?yàn)楫?dāng)鐵磁材料處于交變的磁場中時(shí)進(jìn)行周期性磁化時(shí)存在磁滯現(xiàn)象。如果不單方向調(diào)節(jié)變壓器外施電壓，磁通密度并不會(huì)沿原來的磁化曲線下降，所以會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.如何用實(shí)驗(yàn)方法測定三相變壓器的銅、鐵損耗和參數(shù)？實(shí)驗(yàn)過程中作了哪些假定？答：變壓器的空載實(shí)驗(yàn)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P0 PFe，同時(shí)忽略了繞組的電阻和漏抗?？蛰d時(shí)的鐵耗可以直接用兩瓦特法測得，根據(jù)公式rmP/3I2可以求得勵(lì)磁電阻，由ZmU/3I0可以求得勵(lì)磁阻抗，由XmZm2rk2可以求得000勵(lì)磁電抗值。在變壓器的短路實(shí)驗(yàn)中，由于漏磁場分布十分復(fù)雜，故在T形等效電路計(jì)算時(shí)，可取x1x'20.5xk，且r1r'20.5rk。同時(shí)由于外加電壓低，忽略了鐵耗，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rkPk/I2k可得rk，ZkUk/3Ik，故xk Z2k r2k。3.空載和短路實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)采用電流表內(nèi)接法。因?yàn)榭蛰d實(shí)驗(yàn)測量的是勵(lì)磁阻抗，阻抗值較大，若采用電流表外接法，電壓表會(huì)有明顯的分流作用，從而產(chǎn)生較大的誤差。變壓器短路實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)采用電流表外接法。因?yàn)槎搪穼?shí)驗(yàn)中測量的是漏阻抗，阻抗值較小，若采用電流表內(nèi)接法，會(huì)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(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？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(shí)驗(yàn)時(shí)，為了便于測量同時(shí)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(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)當(dāng)將激磁電流由小到大遞升到 1.15UN左右時(shí)，只能一個(gè)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(huì)影響測量的準(zhǔn)確性。在做變壓器短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意為了避免過大的短路電流，短路實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中要注意變壓器的溫升。三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測變比K。2.空載實(shí)驗(yàn)，測取空載特性。U0＝f(I0)P0＝f(u0)cos?0＝f(u0)短路實(shí)驗(yàn)，測取短路特性Uk＝f(Ik)Pk＝f(Ik)cos?k＝f(Ik)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U20≈0.5U2N）對應(yīng)不同的外施電壓，測量高低壓繞組的UAB,UBC,UCA,Uab,Ubc,Uca,對應(yīng)不同外施電壓測量三組數(shù)據(jù)。記錄于下表：序號(hào)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：kKAKBKC3UAB3UAB而KA=Uab3Uab同理KUBCKcUACBUbcUac變比K是三次數(shù)據(jù)的平均值。3.3變壓器空載實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)線路如上圖空載實(shí)驗(yàn)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(jí)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(shí)，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(shí)功率是Pbc；b相電流，和ac相電壓。功率不計(jì)。在測時(shí)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(gè)方向。）測7到8組數(shù)據(jù)記錄于下表。三相總功率等于Pab，Pbc的代數(shù)和。序號(hào)1234567Uab/V420380320280230190150Ubc/V420384320281231189150.3Uac/V419380319279229189148.4Ia/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/W168125816141.529.319.83.4變壓器短路實(shí)驗(yàn)接線圖如下短路實(shí)驗(yàn)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?yàn)槎搪冯妷褐挥蓄~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I1N。在Ik=I1N到0.4I1N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(dòng)作迅速）其測量順序同空載順序（用兩瓦法測三相功率時(shí)，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(shí)功率是 Pbc；b相電流，和ac相電壓。功率不計(jì)。在測時(shí)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(gè)方向。）三相總功率等于 Pab，Pbc的代數(shù)和。并將數(shù)據(jù)記錄于下表。短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)UABUBCUACIAIBICPABPBC伏伏伏安安安瓦瓦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(jì)算與分析4.1計(jì)算變壓器變比 K實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)見下表：序號(hào) UAB Uab KA UBC Ubc KB UAC Uac KC K伏 伏 伏 伏 伏 伏123

171.11001.711174.0100.71.728171.599.81.7181.719154.6901.718157.491.21.726154.689.91.7201.721137.2801.715140.381.21.728137.079.71.7191.721所以最后取K平均值得：4.2變壓器空載實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)見下表：序號(hào)1234567Uab/V420380320280230190150Ubc/V420384320281231189150.3Uac/V419380319279229189148.4Ia/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(jì)算公式：U0UabUbcUac；I0IaIbIc；P0PabPbc；cos0P0333U0I0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(hào)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1419.70.540108.00.2752385.30.42391.00.3223319.60.30369.00.4114280.00.25356.00.4565230.00.20340.20.4976189.30.17329.20.5157149.60.14319.50.526根據(jù)該表所得數(shù)據(jù)，用MATLAB軟件做出空載特性曲線1.空載電壓與空載電流關(guān)系：U0f(I0)2.空載損耗與電壓關(guān)系：P0f(uo)3.功率因素和空載電壓的關(guān)系：cos0f(u0)4.3變壓器短路實(shí)驗(yàn)變壓器短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：序號(hào)短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UABUBCUACIAIBICPAB伏伏伏安安安瓦129.631.029.95.05.25.4-4.0226.528.126.44.54.64.9-3.8323.424.523.24.04.14.2-2.3421.323.321.13.53.84.0-3.9計(jì)算公式：UkUABUBCUAC；IkIAIBIC；PkPABPBC；cosk33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(hào)短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

PBC瓦145.0118.090.079.0Pk3UkIk130.25.2141.00.518227.04.7114.20.520323.74.187.70.521421.93.875.40.523根據(jù)該表所得數(shù)據(jù)，用 MATLAB 軟件做出空載特性曲線1.短路電壓和短路電流關(guān)系：Ukf(Ik)2.短路損耗與短路電流關(guān)系：Pkf(Ik)3.功率因素與短路電流關(guān)系：coskf(Ik)4.4參數(shù)計(jì)算計(jì)算空載參數(shù)：（以U0U2N時(shí)的數(shù)據(jù)計(jì)算）rmP091169.5；r0230.42323I0ZmZ0U0385.3525.9；3I030.423XmZm2rm2525.92169.52497.8；標(biāo)幺值：（U2N和I2N均為相值）rm*rm.I2N169.59.097.02；U2N380/3Zm*Zm.I2N525.99.0921.79；U2N380/3計(jì)算短路參數(shù)：（取IkI1N時(shí)的數(shù)據(jù)計(jì)算）rkPk1411.74；3Ik235.22ZkUk30.23.35；3Ik35.2折算到基準(zhǔn)工作溫度下的短路參數(shù)：rk75rk235752.12；23520Zk75r2k75x2k2.1222.8623.56；標(biāo)幺值：（U1N和I1N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。其中近似為：r1*r2*1rk*0.0145，X1*X2*1Xk*0.0195224.6計(jì)算短路電壓百分?jǐn)?shù)（U1N和I1N均為相值）4.7計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的電壓變化率（cos20.8和cos21）額定負(fù)載時(shí)Ik1。IN由公式U%(Ukrcos2Ukxsin2)得：當(dāng)cos當(dāng)cos

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0.8時(shí)， U% 4.69%1時(shí)， U% 2,93%4.8計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的效率（ cos2 0.8）五．實(shí)驗(yàn)感想在做這次實(shí)驗(yàn)之前，我們小組成員已經(jīng)充分預(yù)習(xí)了相關(guān)的知識(shí)， 為這次實(shí)驗(yàn)打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本以為當(dāng)天做實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)時(shí)，我們最初測量得到的UAB306V，UBCUAC212V，這讓我們十分費(fèi)解，因?yàn)槔碚撋蟻碚f它們的值應(yīng)當(dāng)是幾乎相同的。于是我們請教了實(shí)驗(yàn)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(tái)儀器做實(shí)驗(yàn)。我們當(dāng)時(shí)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(cuò)誤，這時(shí)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(cuò)了（不過我們連續(xù)遇到的兩臺(tái)儀器都有接線錯(cuò)誤，那也是蠻拼的）。我們不禁感慨，我們盡管花