三相电力变压器

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U

0

=f(I

0

)，P

0

=f(U

0

)，cos0=f(U

0

)。

3．短路实验：测取短路特性U

K

=f(I

K

)，P

K

=f(I

K

)，cos

K

=f(I

K

)。

4．纯电阻负载实验：保持U

1

=U

1N

，cos

2

=1的条件下，测取U

2

=f(I

2

)。

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

U（V）

KUV

U（V）

KVW

U（V）

KWU

K=1/3(KUV

+KVW+KWU)

U1U1.1V1U3U1.3V1U1V1.1W1U3V1.3W1U1W1.1U1U3W1.3U1

4281083.964151053.954081043.923.94

2.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、MEL-IIA）

主控

制屏

交流

电源

输出

序

号

实验数据计算数据

U0(V)I0(A)P0(W)UO

(V)

IO

(A)

PO

(W)

cos0U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1I3U10I3V10I3W10PO1P02

13027290.070.050.07-0.572.1128.670.0631.54L0.492

23937.542.50.120.080.11-1.464.1739.670.1032.71L0.383

3504647.50.130.090.12-2.756.2147.830.1133.46L0.370

45551530.150.110.14-4.518.57530.1334.06L0.332

5595757.50.230.130.21-6.9811.6757.830.1904.69L0.246

66562.567.50.350.210.32-11.617.33650.2935.73L0.174

3.短路实验

表2-8θ=30OC

序

号

实验数据计算数据

UK（V）IK（A）PK（W）

UK

（V）

IK

（A）

PK

（W）

cosK

U1U1.1V1U1V1.1U1U1W1.1U1I1U1I1V1I1W1PK1

PK2

1141312.50.230.220.200.462.7413.20.223.20L0.638

220.519.5190.320.310.300.925.7819.670.316.70L0.634

322.522.023.00.370.340.351.167.4922.500.358.65L0.634

425.024.527.00.430.360.401.439.4525.500.401088L0.616

526.525.029.00.460.370.441.6711.7626.830.4213.43L0.688

图2-6a三相变压器短路实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）

主控

制屏

交流

电源

输出

OO

O

oIU

P

3

cos

4.纯电阻负载实验

实验线路如图2-7所示

表2-9UUV=U1N=55V；cos2=1

序

号

U（V）I（A）

U1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1U2I1U1I1V1I1W1I2

121821

2231212512

319819818

418818929

5740384039

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

)，

O

cos=f(UO

)。

式中：

图2-7a三相变压器负载实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）

主控

制屏

交流

电源

输出

2

o

o

mI

P

r

o

o

mI

U

Z22

mmm

rZX

K

cos

%10075

N

CK

N

KU

ZI

Uo%100

N

KN

KXU

XI

U

CK

NKNOrIp

75

2

%10075

N

CK

N

KrU

rI

Uo

2

cos

2

cos

(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75OC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ΔU

%100

20

220







U

UU

U

2

'

2

''

KK

rZX

K



2

'

K

K

KI

P

r

K

K

KI

U

Z'







5.234

755.234

75K

o

r

CK

r2

75

75

K

CK

C

O

K

XrZO

2

'

K

Z

ZK

K



2

'

K

r

rK

K



2

'

K

X

XK

K



2

cos

2

cos*

2

*

2

KN

o

P

P

(2)根据实验求出的参数，算出I

2

=I

2N

、

2

cos=1和I2

=I

2N

、

2

cos=0.8时的电

压变化率ΔU。

ΔU=(UKrcos2+UKxsin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2-5cos2=0.8Po=4.06WPKN=0.816W

I2

*(A)P2(W)



0.224.320.033

0.448.640.130

0.672.960.294

0.897.280.522

1.0121.600.816

1.2145.921.175

式中：IPN=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=76.51Zm=238.76Xm=226.17

R1k=22.67Z1k=36.81X1k=29.00

R2k=1.46Z2k=2.36X2k=1.86

Rk75℃=1.70Zk75℃=2.20Xk75℃=1.86

Uk=2.77%

Ukr=2.14%

Ukx=2.34%

Pkn=0.816w

%100

20

220







U

UU

U=1.36%

ΔU=(UKrcos2+UKxsin2)=4.48%

βm=2.23

%100)

cos

1(

2

2

*

22

*

2

*

2







KNoN

KNo

PIPPI

PIP





2

cos

2

cos

*

2

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U

2

=f(I

2

)（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。