电机与拖动实验-单项变压器

实验报告课程名称：电机与拖动实验指导老师：白亚男成绩：__________________实验名称：单项变压器实验类型：_______同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1.通过空载和短路试验测量变压器的变比和参数2.通过负载实验测量变压器的运行特性二、实验仪器设备1、单/三相变压器2、DT11/DT12交流电压\电流表3、DT13单\三相功率表4、调节电阻（DT04）电枢调节电阻R1:0~90欧姆磁场调节电阻Rf:0~3000欧姆三、实验内容1.空载实验，测取空载特性𝑈0=𝑓(𝐼0),𝑃0=𝑓(𝑈0)2.短路试验：测取短路特性𝑈𝐾=𝑓(𝐼𝐾),𝑃𝐾=𝑓(𝐼𝐾)3.负载实验：纯电阻负载：保持𝑈1=𝑈1𝑁,cos𝜑2=1的条件下，测取𝑈2=𝑓(𝐼2)。四、实验步骤1、空载试验按下图所示连接电路图为了便于测量和安全，通常将电源电压加在低压绕组上，高压绕组开路。将电源电压升高至1.2U𝑁，再逐渐单调下降，依次分别测出空载电流𝐼0和空载损耗𝑃0.专业：自动化（电气）姓名：邵成武学号：日期：2016.11.29地点：教2-1162、短路试验按照下图所示连接电路图将电源电压加在高压绕组上，低压绕组短接。为了避免过大的短路电流，试验应在低电压下进行。调节电源电压使短路电流IK从0逐渐增加至(1.2~1.3)𝐼𝑁，依次分别测出短路电流𝐼𝑘和短路损耗𝑃𝑘。3、负载实验连接电路图如下：将电源电压加在高压绕组上，低压绕组接负载。保持高压边输入电压为额定值，即U1=U1N，逐渐减小R𝐿，增加负载电流，从I2=0到I2=I2N，测U2和I2，其中空载和额定负载必测。五、实验数据记录（1）空载实验数据记录U0(V)I0(V)P0(W)UAX(V)COSφ66.060.1423.27261.50.3759.40.112.56235.20.4256.080.0982.3221.70.4455.20.0952.25218.30.4553.620.092.11212.40.4650.460.0821.89200.50.4643.430.0661.43171.70.5236.110.0541.03143.10.5428.90.0450.71115.40.5419.460.0350.3778.110.5111.20.0270.1645.030.47（2）短路实验数据记录θ=8℃UK(V)IK(A)PK(W)COSφK7.050.1030.320.4510.680.1530.70.4413.730.1951.120.4416.520.2331.60.4419.520.2732.260.4422.680.3193.060.4424.60.3453.570.4425.420.3553.80.4427.140.3794.320.44（3）负载实验数据记录保持𝑈1=𝑈1𝑁,cos𝜑2=1的条件下COSφ2=1,U1=UN=220VU2(V)I2(A)P2(W)55.580055.40.031.455.340.041.9355.380.052.4455.30.083.9755.250.15.1155.050.157.6554.820.210.2554.720.25212.8754.690.315.5954.570.34517.64六、实验数据分析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=𝑈𝐴𝑋𝑈𝑎𝑋=3.965实验测量数据与额定值有一定的误差，属于正常范围内的误差。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UO=f(IO)，PO=f(UO)，cosφ0=f(UO)。根据实验数据，可以绘制空载特性𝑈0=𝑓(𝐼0)磁路的增长是非线性增长，因此随着电抗的增加，总阻抗呈现非线性增长，所以曲线也是非线性的。空载特性𝑃0=𝑓(𝑈0)U0和P0呈现平方关系空载特性cosφ0=f(UO)功率因素先增大，后减小。01020304050607000.020.040.060.080.10.120.140.16U0(V)I0(A)U0=f(I0)00.511.522.533.5010203040506070P0(W)U0(V)P0=f(U0)00.10.20.30.40.50.6010203040506070COSφ=f(U0)(2)计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于U=𝑈𝑁时的I0和𝑃0值，并由算出激磁参数:U=55.2I=0.095P=2.25𝑟𝑚=𝑃0𝐼02=249.3Ω𝑧𝑚=𝑈0𝐼0=581.05Ω𝑥𝑚=√𝑧𝑚2−𝑟𝑚2=524Ω3.绘出短路特性曲线和计算短路参数（1）绘出短路特性曲线UK=f(IK)、PK=f(IK)、cosφk=f(IK)。根据测量得到的数据，可以绘制短路特性𝑈𝐾=𝑓(𝐼𝐾)短路阻抗可以看作一个恒定的值，因此曲线呈线性。短路特性𝑃𝐾=𝑓(𝐼𝐾)功率与电流呈现二次方的关系05101520253000.050.10.150.20.250.30.350.4UK(V)IK(A)UK=f(IK)00.511.522.533.544.5500.050.10.150.20.250.30.350.4PK=f(IK)短路特性cosφk=f(IK)。因为负载不变，所以功率不随着电流的变化而发生很大的变化。（2）计算短路参数。从短路特性曲线上查出对应于短路电流I𝐾=I𝑁时的U𝐾和P𝐾值，由下式算出实验环境温度为θ(℃)的短路参数。UK(V)IK(A)PK(W)COSφK24.60.3453.570.44𝑍𝐾′=𝑈𝐾𝐼𝐾=70.3Ω𝑟𝐾′=𝑃𝐾𝐼𝑘2=30Ω𝑋𝐾′=√𝑍𝐾′2−𝑟𝐾′2=63.58Ω折算到低压方：𝑍𝐾=𝑍𝐾′𝐾2=4.472Ω𝑟𝐾=𝑟𝐾′𝐾2=1.908Ω𝑋𝐾=𝑋𝐾′𝐾2=4.044Ω由于短路电阻𝑟𝑘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。𝑟𝐾75℃=𝑟𝐾𝜃234.5+75234.5+𝜃=2.435Ω𝑍𝐾75℃=√𝑟𝐾75℃2+𝑋𝐾2=4.721Ω折算到高压方，有𝑟‘𝐾75℃=38.28Ω，𝑍’𝐾75℃=74.22Ω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:00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.500.050.10.150.20.250.30.350.4𝑈𝐾=𝐼𝑁𝑍‘𝐾75℃𝑈𝑁×100%=0.1164𝑈𝐾𝑟=𝐼𝑁𝑟’𝐾75℃𝑈𝑁×100%=0.06𝑈𝐾𝑋=𝐼𝑁X‘𝐾𝑈𝑁×100%=0.099IK=IN时的短路损耗𝑃𝐾𝑁=𝐼𝑁2𝑟’𝐾75℃=4.56𝑤4.利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到高压方的“Γ”型等效电路。根据空载和短路试验测得的参数，折算到高压方，可以得到：𝑅𝑚=3.92𝐾Ω,𝑋𝑚=8.24𝐾Ω,𝑅𝐾=38.28Ω,𝑍𝐾=74.22Ω5.变压器的电压变化率ΔU(1)绘出cosφ2=1的外特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率ΔU.得到的特性曲线为：I2=I2N，有U2(V)I2(A)P2(W)55.580054.570.34517.6454.454.654.85555.255.455.655.800.050.10.150.20.250.30.350.4U2(V)I2(A)U2=f(I2)Δu=𝑈20−𝑈2𝑈20×100%=1.82%(2)根据实验求出的参数，算出I2=I2N,cosφ2=1时的电压变化率ΔU。∆u=(𝑈𝐾1cosφ2+𝑈𝐾𝑥sinφ2)=6%6.绘出被试变压器的效率特性曲线当变压器η=ηmax时候，负载系数βmax=√𝑃0𝑃𝐾𝑁=0.703.