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三相变压器的联结组与不对称短路实验
发布者：admin 　发布时间：2009-12-24 　阅读：673次
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一、实验目的
    1．掌握三相变压器的极性测定方法。
    2．掌握校验三相变压器的联结组的方法。
    3．研究三相变压器不对称短路。
    4．观察分析三相变压器空载电流和电势的波形。
二、实验内容
    1．测定三相变压器相间和原副方的极性。
    2．  连接并判定以下联结组
    (1)    （即）
    (2)     (即)
    (3)    (即)
    (4)     (即)
    (5)     (即)
    (6)     (即)
    若被试变压器不满足形联接的条件，以上内容则只做内容(1)、(2)、(3)、(4)，若满足条件，则只做(1)、(3)、(5)、(6)。
    3*. 不对称短路
    (1)  （即）单相短路
    (2)   （即）两相短路
    4*. 测定联接变压器的零序阻抗。
    5*. 分析观察三相芯式和三相组式变压器不同联接方法时的空载电流和电势波形。
三、实验说明及操作步骤
    1．三相变压器相间和高低压侧极性的测定
    普通三相双绕组变压器12根引出线若杂乱排列，而无其它任何标号时，如何知道或标出某根引线属于哪一侧、哪一相，通过采用以下步骤来判定。
    (1) 采用电桥或万用表的电阻档判定属于同一线圈的两个端头，并测量每个线圈的电阻大小以判定高低压绕组。暂定标记和。
    (2) 测定高压线圈的相间极性时，先设相标志正确，在两端加低电压（对于伏的双绕组变压器，加的电压约为伏即可），如图5-6所示，再用电压表测量电压和，若，说明相标记正确；若，说明相标记错误，应将相标记互换。然后用同样的方法判断相标记，这时就应在（或）加低电压（约），在（或）相测电压。
    (3) 同理，可测得低压线圈的相间极性。

    图5-6 测定相间       图5-7  三相变压器测原     　  图5-8  测原副边极性
           极性的接线图                  副边极性接线图         　     时的相量图
　　(4) 测定同一铁芯柱的两个线圈，按图5-7接线。原副方中性点用一根导线相连，对应的相量图如图5-8，高压线圈施加低电压（约），测量，据相量图知其中必有两电压（图中为和）相等，而另一个电压（图中的）所处的那一相属于同一铁芯柱的线圈。同理可测得另外两相线圈所在的铁芯柱。
    (5) 测原副边极性，接线图同图5-7，高压线圈施加低电压后，测出。若则与同相，说明原副边极性相同。当时，表示和反相位，说明原副边不同极性，则副线圈的标记和两两对调。

图 5-9  （即）联结组
2. 校验联结组
    (1)   (即)
    按图5-9接线，图中两点用导线相连，说明相量图的两点重合，以便根据几何关系得出某联结组的校核计算式（表5-1中的计算公式）。
    经调压器在原方施加额定电压，测量电压、、、、、，将数值填入表5-1的实测值栏。同时用电压比（指原、副边线电压之比）代入表5-1中的对应公式，算出的值填入计算值栏。如果测出的数值与计算值符合，表示线圈联结组属于表中所对应的联结组名称。
    改变线圈接线，用同样的方法测定以下五种联结组：
    (2)     （即)
    (3)    （即)
    (4)     （即)
    (5)    （即)
    (6)    （即)
    注：a.在联接和联结组时需将被试变压器的副方线圈首末端的标号人为对调，即原为，原为，原为作为输入端，原为，且将点和副方调换后的点（即原点）短接，方可进行测量。
    b.为避免(3)和(4)的副方接错而引起短路，可在副方三角形的任一开口处测量开口电压，当电压值接近零时，表示三角形接法正确。
    c.对于和 (即和)联结组，分别按照表5-1所对应的线圈接线图接线，其中原接在调压器的输出端。形连接的变压器其副方要有两套相同的三相绕组，再按图分别接成和。同样也要将原、副方的两点短接。调节调压器输出到被试变压器额定电压后，测出电压比并测量记录于表5-1中，然后与对应公式求得的结果相比较。注意：副方线电压为形接法后的线电压。

    d.因该实验要及时用表5-1中的公式来验证对应栏内的测量值，故每一组同学要带一只计算器以便于实验。

3*．三相变压器的不对称短路

 图5-10  单相短路      图5-11  两相短路     图5-12  测定零序阻抗
接线图                      接线图                线路图
    （1）联接的单相短路
    接线如图5-10所示，调压器输出调零后，合上电源开关S1、S2，逐渐增加变压器外施电压至副方短路电流接近额定值为止。测取此时副方短路电流和原方三相电流及三相电压，数据填入表5-2。
表5-2  不对称短路数据
  短路类型

单相短路

两相短路

    （2）联接两相短路
　　用(1)的同样方法按图5-11接线测取联接的两相短路，所测数据也填入表5-2。
    注意：以上内容(1)、(2)可用三相芯式变压器测，也可用三相组式变压器测。
    4*．测定联接的变压器的零序阻抗
    接线如图5-12所示。即将被试变压器的副边三相绕组按顺序串联，通以单相电流，这时流入各相绕组的电流大小相等，相位相同，相当于三相零序电流。首先将调压器输出电压调在零的位置，然后合上电源开关S1、S2，逐渐增加调压器输出电压，使零序电流在和两点时，记录零序电压、电流和功率，填入表5-3。对于三相组式变压器，由于三相磁路独立而互不相关，故可用其中一台单相变压器的空载实验来测定。
表5-3   零序阻抗测定数据
     序    号
     (A)
      (W)
      (V)
        1

        2

    5*. 分别观察三相变压器不同联接方法、不同铁芯结构时的空载电流和电势波形
    该实验内容可通过指导教师的演示或观看电机实验的“系列电教片”中关于“三相芯式和组式变压器不同联接方法时的空载电流和电势波形”，让学生在实验课中用“电机学”的知识边看边分析、、联接时，并在外施电压为时所观察到的几种情况下的空载电流、副方相电势、线电势的波形。
    该实验也可作为个别同学的选做实验。实验操作情况如下述：
    (1) 联接
　　接线如图5-13所示，三相变压器作联接（开关S3打开时）。为阻值较小的串联电阻，在上面引出空载电流信号。电源电压经开关S1、调压器和S2接至变压器高压侧，在外施电压为和三种情况下，用示波器观察空载电流、副边相电势和线电势（图中对应于和），并记录波形形状。
    (2)联接
    接线同上，当开关S3闭合后，原边即为接法。重复前面过程，观察空载电流、相电势和线电势的波形，并记录其形状。
    (3) 联接
　　接线如图5-14所示,当副方绕组不构成闭合三角形时，即开关S3断开，调节原方电压至额定值，用示波器观察原方相电势波形及副方开口三角形电压波形。
　　闭合开关S3，则副方绕组接成三角形，调节原方电压到额定值，观察原边相电势波形及副边三角形内部谐波电流及其波形。
　　更换被试变压器（若原来为芯式现应改为组式），对上述内容作适当重复，并作分析对比。

  图5-13  观察和联接三相      　图5-14  联接三相变压器的
变压器空载电流和电势波形                  电势、电流和开口电压波形
四、实验报告要求
    1．将计算的各联结组的值填入表5-1中，并与实际测量值比较。
    2．不对称短路电流的计算值
    （1）单相短路
    副方电流 
    原方电流（忽略励磁电流）

    式中为原、副方相电压之比。以上计算值与实测值比较，并简要分析二者差别之原因。讨论联接三相组式变压器能否单相负载运行。
（2）两相短路
    副方电流 
    原方电流（忽略励磁电流）

    式中仍为原、副方相电压之比。把计算值与实测值作简要分析比较。
    ３．每相零序阻抗的计算

    式中的是根据表5-3中取两次测量的平均值而得，分别为变压器的零序阻抗、电阻和电抗。
    分析三相芯式与组式变压器零序阻抗不同的原因。
    ４．将不同铁芯结构和不同联接方法时三相变压器的空载电流和电势波形（例如，正弦波或接近正弦波形、尖顶波、平顶波等）填入表5-4，并作简要分析。
表5-4  空载电流和电势波形
   　　联接
被测物理量

   组
   式
　 芯
   式
　 组
   式
　 芯
   式
　 组
   式
   芯
   式
　空载电流

　相电压

　线电压

五、思考题
    1．如何根据三相变压器联结组标号画出对应的相量图和接线图。
    2．说明校核联结组的具体方法。
    3．为什么三相组式变压器的三次谐波电势比芯式的要大？
    4．如何用示波器观察三相变压器的电流波形？
    5．为什么三相组式变压器比的三相芯式变压器的中点移动大？
    6．检查三相变压器联结组别时，为什么必须临时将、两端点短接？若短接线内部断线会怎么样？
    7．“”与“”联结组别电压相等时能否并联？

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