電機及電氣技術(shù)實驗裝置單相變壓器實驗
一、實訓(xùn)目的
1、通過空載和短路實訓(xùn)測定變壓器的變比和參數(shù)。
2、通過負載實訓(xùn)測取變壓器的運行特性。
二、預(yù)習要點
1、變壓器的空載和短路實訓(xùn)有什么特點？實訓(xùn)中電源電壓一般加在哪一方較合適？
2、在空載和短路實訓(xùn)中，各種儀表應(yīng)怎樣聯(lián)接才能使測量誤差最��？
3、如何用實訓(xùn)方法測定變壓器的鐵耗及銅耗。
三、實訓(xùn)項目
1、空載實訓(xùn)
測取空載特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。
2、短路實訓(xùn)
測取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK), cosφK=f(IK)。
3、負載實訓(xùn)
（1）純電阻負載
保持U1=UN，cosφ2=1的條件下，測取U2=f(I2)。
四、實訓(xùn)方法
1、實訓(xùn)設(shè)備
| 序號 | 型 號 | 名 稱 | 數(shù) 量 |
| 1 | DQ45 | 數(shù)/模交流電壓表 | 1件 |
| 2 | DQ44 | 數(shù)/模交流電流表 | 1件 |
| 3 | DQ25 | 單三相智能功率、功率因數(shù)表 | 1件 |
| 4 | DQ05 | 三相組式變壓器 | 1件 |
| 5 | DQ27 | 三相可調(diào)電阻器 | 1件 |
| 6 | DQ31 | 波形測試及開關(guān)板 | 1件 |
DQ45、DQ44、DQ25、DQ05、DQ27、DQ31
圖3-1 空載實訓(xùn)接線圖
3、空載實訓(xùn)
1）在三相調(diào)壓交流電源斷電的條件下，按圖3-1接線。被測變壓器選用三相組式變壓器DQ05中的一只作為單相變壓器，其額定容量 PN=77V.A，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。變壓器的低壓線圈a、x接電源，高壓線圈A、X開路。
2）選好所有電表量程。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，即將其調(diào)到輸出電壓為零的位置。
3）合上交流電源總開關(guān)，按下“開”按鈕，便接通了三相交流電源。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN ，然后逐次降低電源電壓，在1.2～0.2UN 的范圍內(nèi)，測取變壓器的U0、I0、P0。
4）測取數(shù)據(jù)時，U=UN點必須測，并在該點附近測的點較密，共測取數(shù)據(jù)7-8組。記錄于表3-1中。
5）為了計算變壓器的變比，在UN以下測取原方電壓的同時測出副方電壓數(shù)據(jù)也記錄于表3-1中。
表3-1
| 序號 | 實 驗 數(shù) 據(jù) | 計算數(shù)據(jù) | |||
| U0(V) | I0(A) | P0(W) | UAX(V) | cosφ0 | |
1）按下控制屏上的“關(guān)”按鈕，切斷三相調(diào)壓交流電源，按圖3-2接線（以后每次改接線路，都要關(guān)斷電源）。將變壓器的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。
圖3-2 短路實訓(xùn)接線圖
2）選好所有電表量程，將交流調(diào)壓器旋鈕調(diào)到輸出電壓為零的位置。
3）接通交流電源，逐次緩慢增加輸入電壓，直到短路電流等于1.1IN 為止，在(0.2～1.1)IN范圍內(nèi)測取變壓器的UK、IK、PK。
4）測取數(shù)據(jù)時，IK=IN點必須測，共測取數(shù)據(jù)6-7組記錄于表3-2中。實訓(xùn)時記下周圍環(huán)境溫度(℃)。
表3-2 室溫 ℃
| 序號 | 實 驗 數(shù) 據(jù) | 計 算 數(shù) 據(jù) | ||
| UK（V） | IK（A） | PK（W） | cosφK | |
實訓(xùn)線路如圖3-3所示。變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過開關(guān)S1和S2，接到負載電阻RL上。RL選用DQ27上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值，功率因數(shù)表選用DQ25，開關(guān)S1選用DQ31掛箱
圖3-3 負載實訓(xùn)接線圖
（1）純電阻負載
1）將調(diào)壓器旋鈕調(diào)到輸出電壓為零的位置，S1打開，負載電阻值調(diào)到最大。
2）接通交流電源，逐漸升高電源電壓，使變壓器輸入電壓U1=UN。
3）保持U1=UN，合上S1，逐漸增加負載電流，即減小負載電阻RL的值，從空載到額定負載的范圍內(nèi)，測取變壓器的輸出電壓U2和電流I2。
4）測取數(shù)據(jù)時，I2=0和I2=I2N=0.35A必測，共取數(shù)據(jù)6-7組，記錄于表3-3中。
表3-3 cosφ2=1 U1=UN= V
| 序 號 | |||||||
| U2（V） | |||||||
| I2（A） |
1、在變壓器實訓(xùn)中，應(yīng)注意電壓表、電流表、功率表的合理布置及量程選擇。
2、短路實訓(xùn)操作要快，否則線圈發(fā)熱引起電阻變化。
六、實訓(xùn)報告
1、計算變比
由空載實訓(xùn)測變壓器的原副方電壓的數(shù)據(jù)，分別計算出變比，然后取其平均值作為變壓器的變比K。
K=UAX/Uax
2、繪出空載特性曲線和計算激磁參數(shù)
（1）繪出空載特性曲線U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。
式中：
（2）計算激磁參數(shù)
從空載特性曲線上查出對應(yīng)于U0=UN時的I0和P0值，并由下式算出激磁參數(shù)
3、繪出短路特性曲線和計算短路參數(shù)
（1）繪出短路特性曲線UK=f(IK) 、PK=f(IK)、cosφK=f(IK)。
（2）計算短路參數(shù)
從短路特性曲線上查出對應(yīng)于短路電流IK=IN時的UK和PK值由下式算出實訓(xùn)環(huán)境溫度為θ(℃)時的短路參數(shù)。
折算到低壓方
由于短路電阻rK隨溫度變化，因此，算出的短路電阻應(yīng)按國家標準換算到基準工作溫度75℃時的阻值。
式中：234.5為銅導(dǎo)線的常數(shù),若用鋁導(dǎo)線常數(shù)應(yīng)改為228。
計算短路電壓(阻抗電壓)百分數(shù)
IK=IN時短路損耗PKN= IN2rK75℃
4、利用空載和短路實訓(xùn)測定的參數(shù)，畫出被試變壓器折算到低壓方的“T”型等效電路。
5、變壓器的電壓變化率
（1）繪出cosφ2=1外特性曲線U2=f(I2)，由特性曲線計算出I2=I2N 時的電壓變化率
（2）根據(jù)實訓(xùn)求出的參數(shù)，算出I2=I2N、cosφ2=1時的電壓變化率Δu。