高中物理 第三章变压器实验Word下载.docx
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保持U1=UN,cosφ2=0.8的条件下,测取U2=f(I2)。
四、实验方法
1、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
D33
交流电压表
1件
2
D32
交流电流表
3
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
4
DJK10
三相心式变压器
5
D42
三相可调电阻器
6
D43
三相可调电抗器
7
D51
波形测试及开关板
2、屏上排列顺序
D33、D32、D34-3、DJK10、D42、D43
图2-1空载实验接线图
3、空载实验
1)在三相调压交流电源断电的条件下,按图3-1接线。
被测变压器选用三相组式变压器DJK10中的一只作为单相变压器,其额定容量SN=50VA,U1N/U2N=127/31.8V,I1N/I2N=0.4/1.6A。
变压器的低压线圈a、x接电源,高压线圈A、X开路。
2)选好所有电表量程。
将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底,即将其调到输出电压为零的位置。
3)合上交流电源总开关,按下“开”按钮,便接通了三相交流电源。
调节三相调压器旋钮,使变压器空载电压U0=1.2UN,然后逐次降低电源电压,在1.2~0.2UN的范围内,测取变压器的U0、I0、P0。
4)测取数据时,U=UN点必须测,并在该点附近测的点较密,共测取数据7-8组。
记录于表3-1中。
5)为了计算变压器的变比,在UN以下取3点测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中。
表3-1
实验数据
U0(V)
I0(A)
P0(W)
UAX(V)
4、短路实验
1)按下控制屏上的“关”按钮,切断三相调压交流电源,按图3-2接线(以后每次改接线路,都要关断电源)。
将变压器的高压线圈接电源,低压线圈直接短路。
图3-2短路实验接线图
2)选好所有电表量程,将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。
3)接通交流电源,逐次缓慢增加输入电压,直到短路电流等于1.1IN为止,在(0.2~1.1)IN范围内测取变压器的US、IS、PS。
4)测取数据时,IK=IN点必须测,共测取数据6-7组记录于表3-2中。
实验时记下周围环境温度(℃)。
表3-2室温℃
US(V)
IS(A)
PS(W)
5、负载实验
实验线路如图3-3所示。
变压器低压线圈接电源,高压线圈经过开关S1和S2,接到负载电阻RL和电抗XL上。
RL选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值,XL选用D43,功率因数表选用D34-3,开关S1和S2选用D51挂箱
图3-3负载实验接线图
1)将调压器旋钮调到输出电压为零的位置,S1、S2打开,负载电阻值调到最大。
2)接通交流电源,逐渐升高电源电压,使变压器输入电压U1=UN(UN=31.8V)。
3)保持U1=UN=31.8V不变,合上S1,逐渐增加负载电流,即减小负载电阻RL的值,从空载到额定负载的范围内,测取变压器的输出电压U2和电流I2。
4)测取数据时,I2=0和I2=I2N=0.4A必测,共取数据6-7组,记录于表3-3中。
表3-3cosφ2=1U1=UN=V
序号
U2(V)
I2(A)
(2)阻感性负载(cosφ2=0.8)
1)用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载,S1、S2打开,电阻及电抗值调至最大。
2)接通交流电源,升高电源电压至U1=U1N
3)合上S1、S2,在保持U1=UN及cosφ2=0.8条件下,逐渐增加负载电流,从空载到额定负载的范围内,测取变压器U2和I2。
4)测取数据时,其I2=0,I2=I2N=0.4A两点必测,共测取数据6-7组记录于表3-4中。
表3-4cosφ2=0.8U1=UN=V
五、注意事项
1、在变压器实验中,应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。
2、短路实验操作要快,否则线圈发热引起电阻变化。
六、实验报告
1、计算变比
由空载实验测变压器的原副方电压的数据,分别计算出变比,然后取其平均值作为变压器的变比K。
K=UAX/Uax
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U0=f(I0),P0=f(U0),
(2)计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0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US=f(IS)、PS=f(IS)
(2)计算短路参数
从短路特性曲线上查出对应于短路电流IS=IN时的US和PS值由下式算出实验环境温度为θ(℃)时的短路参数。
折算到低压方
由于短路电阻rS随温度变化,因此,算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃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。
计算短路电压(阻抗电压)百分数
IK=IN时短路损耗PSN=IN2rS75℃
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“T”型等效电路。
5、变压器的电压变化率
(1)绘出cosφ2=1和cosφ2=0.8两条外特性曲线U2=f(I2),由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率
(2)根据实验求出的参数,算出I2=I2N、cosφ2=1和I2=I2N、cosφ2=0.8时的电压变化率Δu。
将两种计算结果进行比较,并分析不同性质的负载对变压器输出电压U2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cosφ2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表2-5中。
PKN为变压器IS=IN时的短路损耗(W);
P0为变压器U0=UN时的空载损耗(W)。
为副边电流标么值
表3-5cosφ2=0.8P0=WPKN=W
I*2
P2(W)
η
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I*2)。
(3)计算被试变压器η=ηmax时的负载系数βm。
3-2三相变压器的联接组
1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。
2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。
二、预习要点
1、联接组的定义。
为什么要研究联接组。
国家规定的标准联接组有哪几种。
2、如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/Δ-11改为Y/Δ-5联接组。
三、实验项目
1、测定极性
2、连接并判定以下联接组
(1)Y/Y-12
(2)Y/Y-6
(3)Y/Δ-11
四、实验方法
1、实验设备
型号
波形测试,开关板
2、屏上排列顺序
D33、D32、D34-3、DJK10、D51
3、测定极性
(1)测定相间极性
被测变压器选用三相心式变压器DJK10,用其中高压和低压两组绕组,额定容量SN=152/152VA,UN=220/55V,IN=0.4/1.6A,Y/Y接法。
测得阻值大的为高压绕组,用A、B、C、X、Y、Z标记。
低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。
1)按图3-4接线。
A、X接电源的U、V两端子,Y、Z短接。
2)接通交流电源,在绕组A、X间施加约50%UN的电压。
3)用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC,若UBC=│UBY-UCZ│,则首末端标记正确;
若UBC=│UBY+UCZ│,则标记不对。
须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。
4)用同样方法,将B、C两相中的任一相施加电压,另外两相末端相联,定出每相首、末端正确的标记。
3-4测定相间极性接线图
(2)测定原、副方极性
1)暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-5接线,原、副方中点用导线相连。
2)高压三相绕组施加约50%的额定电压,用电压表测量电压UAX、UBY、UCZ、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc,若UAa=UAx-Uax,则A相高、低压绕组同相,并且首端A与a端点为同极性。
若UAa=UAX+Uax,则A与a端点为异极性。
图3-5测定原、副方极性接线图
3)用同样的方法判别出B、b、C、c两相原、副方的极性。
4)高低压三相绕组的极性确定后,根据要求连接出不同的联接组。
4、检验联接组
(1)Y/Y-12
图3-6Y/Y-12联接组
(α)接线图(b)电势相量图
按图3-6接线。
A、a两端点用导线联接,在高压方施加三相对称的额定电压,测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc,将数据记录于表3-6中。
根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知:
为线电压之比
表3-6
实验数据
计算数据
UAB
(V)
Uab
UBb
UCc
UBc
若用两式计算出的电压UBb,UCc,UBc的数值与实验测取的数值相同,则表示绕组连接正确,属Y/Y-12联接组。
(2)Y/Y-6
将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联,如图3-7所示。
图3-7Y/Y-6联接组
按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc及UBc,将数据记录于表3-7中。
根据Y/Y-6联接组的电势相量图可得
表3-7
若由上两式计算出电压UBb、UCc、UBc的数值与实测相同,则绕组连接正确,属于Y/Y-6联接组。
(3)Y/△-11
按图3-8接线。
A、a两端点用导线相连,高压方施加对称额定电压,测取UAB、Uab、UBb、UCc及UBc,将数据记录于表3-8中
图2-8Y/Δ-11联接组
(α)接线图(b)电势相量图
根据Y/Δ-11联接组的电势相量可得
若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数值与实测值相同,则绕组连接正确,属Y/Δ-11联接组。
表3-8
五、实验报告
计算出不同联接组的UBb、UCc、UBc的数值与实测值进行比较,判别绕组连接是否正确。
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