三相變壓器的參數(shù)測定(實驗報告里計算需要的各種公式).doc

三相變壓器的參數(shù)測定 原 理 簡 述變壓器是用來變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。變壓器的工作原理是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的。變壓器鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的總磁通分為兩個部分，其中主磁通是以閉合鐵心為路徑，它同時匝鏈原、副繞組，分別感應(yīng)電勢，磁通是變壓器傳遞能量的主要因素。還有另一部分磁通通過非磁性物質(zhì)而形成閉合回路，變壓器負(fù)載運行時，原、副方都存在這部分磁通，分別用和表示。而變壓器空載運行時僅原方有，這部分磁通屬于非工作磁通，其量值約占總磁通的，故把這部分磁通稱為漏磁通。漏磁通和分別單獨匝鏈變壓器的原繞組和副繞組，并在其中感應(yīng)電勢和。實際變壓器中既有磁路問題又有電路問題，這樣將會給變壓器的分析、計算帶來困難。為此，對變壓器的電壓、電流和電勢的關(guān)系進行等值變換（即折算），可將同時具有電路和磁路的問題等值簡化為單一的電路問題，以便于計算。圖41為雙繞組變壓器的“型”等值電路。變壓器的參數(shù)即為圖中的等。對于三相變壓器分析時化為單相，也使用圖41的等值電路。因此，等值電路中所有參數(shù)包括各電壓、電流、電勢的值均為單相數(shù)值。變壓器歸算的基本方程式為： 式中 式(41)為原來的電壓平衡方程式；式(42)為折算到原邊的副邊電壓平衡式；式(43)為電流平衡方程式。 分析變壓器性能的方法通常使用等效電路、方程式和相量圖。一般若作定性分析，用相量圖較方便；若作定量計算，則用等值電路較方便，故通常就是利用等效電路來求取變壓器在不同負(fù)載時的效率、功率因數(shù)等指標(biāo)的。要得到變壓器的等效電路，一般是通過變壓器的空載實驗和負(fù)載損耗實驗（也叫短路實驗），再經(jīng)計算而得出其參數(shù)的。由變壓器空載實驗，可以測出變壓器的空載電流和鐵心損耗，以及變壓器的變比，再通過計算得到變壓器勵磁阻抗?？蛰d時變壓器的損耗主要由兩部分組成，一部分是因為磁通交變而在鐵心中產(chǎn)生的鐵耗，另一部分是空載電流在原繞組中產(chǎn)生的銅耗。由于空載電流數(shù)值很小，此時銅耗便可以略去，而決定鐵耗大小的電壓可達(dá)到正常值，故近似認(rèn)為空載損耗就是變壓器的鐵耗。空載實驗為考慮安全起見，一般都在低壓側(cè)進行，若要得到折算到高壓側(cè)的值，還需乘以變比平方。由變壓器負(fù)載損耗實驗可以測出變壓器阻抗電壓、短路電流和變壓器銅損耗。再通過一些簡單計算可求出變壓器一次和二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗。負(fù)載損耗實驗時的損耗也由兩部分組成，一部分是短路電流在一次和二次側(cè)繞組中產(chǎn)生的銅耗，另一部分是磁通交變而產(chǎn)生的鐵耗。由于短路實驗所加電壓很低，因此這時鐵心中磁通密度很低，故鐵心損耗可以略去，而決定銅耗大小的電流可達(dá)正常值，所以近似認(rèn)為負(fù)載損耗就是變壓器銅耗。三相變壓器銘牌上的額定電壓、和額定電流、分別指線電壓和線電流的數(shù)值，所以三相雙繞組變壓器的額定容量為。實驗四 三相變壓器的參數(shù)測定實驗一、實驗?zāi)康?1熟練掌握測取變壓器參數(shù)的實驗和計算方法。 2鞏固用瓦特表測量三相功率的方法。二、實驗內(nèi)容 1記錄被試變壓器的主要銘牌數(shù)據(jù)。 2選擇實驗時的儀表和設(shè)備，并能正確接線和使用。 3測被試變壓器的電壓比。 4空載實驗 測取空載特性、和三條曲線。 5負(fù)載損耗實驗（短路實驗） 測取短路特性三條曲線。三、實驗操作步驟1三相變壓器的電壓比和變比的測定 在電力系統(tǒng)中大量使用的是三相變壓器，在研究聯(lián)結(jié)組和電力系統(tǒng)問題中，關(guān)于三相變壓器的電壓比是指一次、二次側(cè)線電壓之比，用表示電壓比的大??；而分析電機原理（包含“電機學(xué)”）中的變壓器通常用的是單相變壓器，其一次、二次側(cè)的電壓之比，為一次、二次側(cè)的相電壓之比，亦即一、二次側(cè)匝數(shù)之比，為了方便，將此時的匝數(shù)之比稱為變比，用小寫字母表示其大小。和含義不盡相同。 例如： 對于接法時的三相變壓器 對于接法的三相變壓器具體操作步驟是：按圖42接線，電源經(jīng)開關(guān)S1、三相調(diào)壓器、開關(guān)S2接至高壓繞組，低壓繞組開路。首先將調(diào)壓器輸出調(diào)零，然后合上開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)外施電壓到高壓側(cè)額定值，測出高、低壓側(cè)的各線電壓。填入表41中。再將低壓繞組改接成三角形接法，重復(fù)上述步驟。 圖4-2 Y/ Y連接的變壓器測電壓比接線圖表41 三相變壓器電壓比測定聯(lián)接()()電壓比 ()()電壓比 ()()電壓比 電壓比 表中： 2空載實驗 實驗線路如圖4-3，為安全起見，將低壓側(cè)經(jīng)調(diào)壓器和開關(guān)接至電源，高壓側(cè)開路。本實驗要求電源頻率應(yīng)等于或接近被試變壓器的額定頻率，允許偏差規(guī)定不超過，三相電壓基本對稱，且電壓波形應(yīng)是實際正弦波。 接線無誤后，調(diào)壓器輸出調(diào)零，閉合電源開關(guān)S1和S2，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓為低壓測額定電壓，記錄該組數(shù)據(jù)于表4-2中，然后逐次改變電壓，在（1.20.5）的范圍內(nèi)測量三相空載電壓、電流及功率，共測取79組數(shù)據(jù)，記錄于表4-2中。 圖4-3 三相變壓器空載實驗接線圖表4-2 空載實驗數(shù)據(jù) （低壓側(cè)）序號 記 錄 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù)UabUbcUcaIaIbIcPPU0I0U0*I0*P0cos0 表中：為三相相電壓平均值；為三相相電流平均值；，；，。3負(fù)載損耗實驗（又叫短路實驗） 為安全和方便起見，一般將變壓器低壓側(cè)用較粗導(dǎo)線短路，高壓側(cè)通以低電壓。變壓器在額定電流時的短路電壓都很低，一般約為。 按圖4-4接線無誤后，將調(diào)壓器輸出端可靠地調(diào)至零位。閉合開關(guān)S1和S2，監(jiān)視電流表指示，微微增加調(diào)壓器輸出電壓，使電流達(dá)到高壓側(cè)額定值，記錄該組數(shù)據(jù)于表4-3中。然后監(jiān)視電流的變化，緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓，使短路電流在（1.10.5）的范圍內(nèi)，測量三相輸入電流、三相功率和三相電壓，共記錄57組數(shù)據(jù)，填入表4-3中。圖4-4 三相變壓器負(fù)載損耗實驗接線圖表4-3 負(fù)載損耗實驗數(shù)據(jù)（高壓側(cè)）序號 記 錄 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù) IIIUUUPPIPcos 表中：為三相線電壓平均值；為三相線電流平均值； 。 負(fù)載損耗實驗應(yīng)盡快進行，以免繞組發(fā)熱而引起電阻變化，從而給結(jié)果帶來誤差。負(fù)載損耗實驗后應(yīng)記錄被試變壓器周圍環(huán)境溫度，作為繞組實際溫度，以便將參數(shù)折合到。四、實驗報告 1根據(jù)測電壓比的實驗數(shù)據(jù)計算被試變壓器的電壓比和變比的值。 2分析被試變壓器的空載特性。 （1）計算表4-2中各組數(shù)據(jù)的、和標(biāo)么值。 （2）根據(jù)表4-2中計算數(shù)據(jù)作空載特性、和曲線。 從曲線上找出額定電壓時的空載損耗、空載電流和功率因數(shù)，并求出空載電流的無功分量和有功分量 式中 （安） （3）計算出在額定電壓時的勵磁參數(shù) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)的和以及額定電壓（或）計算由低壓側(cè)測出的勵磁參數(shù)，由于采用接法，計算公式為： 歸算到高壓側(cè)（設(shè)高壓線圈為原方） 計算短路阻抗和變壓器的銅耗 (1）計算表4-3中各組數(shù)據(jù)的、和 （2）根據(jù)表4-3中計算數(shù)據(jù)在同一座標(biāo)上作出短路特性、和曲線。 （3）由曲線上查得時的短路電壓和短路損耗，計算短路參數(shù)，由于也是采用接法，計算公式為： （4）折合到基準(zhǔn)工作溫度 設(shè)室溫為，則 式中實際環(huán)境溫度（即室溫）， 室溫下所得電阻值， 常數(shù)。銅線圈時=235 鋁線圈時=228 （4）計算阻抗電壓 中小型電力變壓器的阻抗電壓僅為(38)%，其具體數(shù)值和允許偏差等規(guī)定均有具體標(biāo)準(zhǔn)。 根