三相变压器的联接组和不对称短路实验

一、三相变压器的联接组和不对称短路实验-实验目的：
    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。
    3、研究三相变压器不对称短路。
    4、观察三相变压器不同绕组联接法和不同铁心结构对空载电流和电势波形的影响。
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。
    3、在不对称短路情况下，哪种联接的三相变压器电压中点偏移较大。
    4、三相变压器绕组的连接法和磁路系统对空载电流和电势波形的影响。
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
    (4) Y/Δ-5
    3、不对称短路
    (1) Y/Y₀-12单相短路
    (2) Y/Y-12两相短路
    4、测定Y/Y₀连接的变压器的零序阻抗。
    5、观察不同连接法和不同铁心结构对空载电流和电势波形的影响。
四、实验方法：
    1、实验设备

序号	型号	名                称	数 量
1	DQ45	交流电压表	1件
2	DQ44	交流电流表	1件
3	DQ25	单三相智能功率、功率因数表	1件
4	DQ05	三相组式变压器	1件
5	DQ06	三相心式变压器	1件
6	DQ31	波形测试，开关板	1件
7		示波器（自配）	1台

2、屏上排列顺序
     DQ45、DQ44、DQ25、DQ06、DQ05、DQ31
    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DQ06，用其中高压和低压两组绕组，额定容量P_N=152/152W，U_N=220/55V，I_N=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3-8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%U_N的电压。
    3) 用电压表测出电压U_BY、U_CZ、U_BC，若U_BC=│U_BY-U_CZ│，则首末端标记正确；若U_BC=│U_BY+U_CZ│，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。

3-8 测定相间极性接线图
    (2) 测定原、副方极性

                  图3-9 测定原、副方极性接线图
     1) 暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图3-9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U_AX、U_BY、U_CZ、U_ax、U_by、U_cz、U_Aa、U_Bb、U_Cc，若U_Aa=U_Ax-U_ax，则A相高、低压绕组同相，并且首端A与a端点为同极性。若U_Aa=U_AX+U_ax，则A与a 端点为异极性。
    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3-10  Y/Y-12联接组
              (α)接线图              (ｂ)电势相量图
    按图3-10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3-11中。
表3-11

实 验 数 据					计 算 数 据
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

 
                         为线电压之比
    若用两式计算出的电压U_Bb，U_Cc，U_Bc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

                     图3-11  Y/Y-6联接组
            (α)接线图                 (ｂ)电势相量图
    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3-11所示。
    按前面方法测出电压U_AB、U_ab、U_Bb、U_Cc及U_Bc，将数据记录于表 3- 12中。
表3-12

实 验 数 据					计 算 数 据
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

  若由上两式计算出电压U_Bb、U_Cc、U_Bc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 3-12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U_AB、U_ab、U_Bb、U_Cc及U_Bc，将数据记录于表3-13中

                      图3-12  Y/Δ-11联接组
                (α)接线图             (ｂ)电势相量图
表3-13

实 验 数 据					计 算 数 据
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

 
    若由上式计算出的电压U_Bb、U_Cc、U_Bc的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属Y/Δ-11联接组。
    (4) Y/Δ-5
    将Y/Δ-11联接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图3-13所示。实验方法同前，测取U_AB、U_ab、U_Bb、U_Cc和U_Bc，将数据记录于表3-14中。
 
                        图3-13  Y/Δ-5联接组
             (α)接线图                    (ｂ)电势相量图
表3-14

实 验 数 据					计 算 数 据
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

    若由上式计算出的电压U_Bb、U_Cc、U_Bc的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于Y/Δ-5联接组。
  5、不对称短路
    (1) Y/Y₀连接单相短路
    <1> 三相心式变压器
按图3-14接线。被试变压器选用三相心式变压器。将交流电压调到输出电压为零的位置，接通电源，逐渐增加外施电压, 直至副方短路电流I_2K≈I_2N为止，测取副方短路电流I_2K和原方电流I_A、I_B、I_C。将数据记录于表3-15中。

                  图3-14 Y/Y₀连接单相短路接线图
表3-15

I2K(A)	IA(A)	IB(A)	IC(A)	Ua(V)	Ub(V)	Uc(V)
UA(V)	UB(V)	UC(V)	UAB(V)	UBC(V)	UCA(V)

    <2> 三相组式变压器
    被测变压器改为三相组式变压器，接通电源，逐渐施加外加电压直至U_AB=U_BC=U_CA=220V，测取副方短路电流和原方电流I_A、I_B、I_C。将数据记录于表3-16中。
表3-16

I2K(A)	IA(A)	IB(A)	IC(A)	Ua(V)	Ub(V)	Uc(V)
UA(V)	UB(V)	UC(V)	UAB(V)	UBC(V)	UCA(V)

    <1> 三相心式变压器
    按图3-15接线。将交流电源电压调至零位置。接通电源，逐渐增加外施电压，直至I_2K≈I_2N为止，测取变压器副方电流I_2K和原方电流I_A、I_B、I_C将数据记录于表3-17中。

              图3-15  Y/Y连接两相短路接线图
表3-17

I2K(A)	IA(A)	IB(A)	IC(A)	Ua(V)	Ub(V)	Uc(V)
UA(V)	UB(V)	UC(V)	UAB(V)	UBC(V)	UCA(V)

<2> 三相组式变压器
    被测变压器改为三相组式变压器，重复上述实验，测取数据记录于表3-18中。
        表3-18

I2K(A)	IA(A)	IB(A)	IC(A)	Ua(V)	Ub(V)	Uc(V)
UA(V)	UB(V)	UC(V)	UAB(V)	UBC(V)	UCA(V)

    (1) 三相心式变压器
    按图3-16接线。三相心式变压器的高压绕组开路，三相低压绕组首末端串联后接到电源。将电压调至零，接通交流电源，逐渐增加外施电压，在输入电流I₀=0.25I_N和I₀=0.5I_N的两种情况下，测取变压器的I₀、U₀和P₀，将数据记录于表3-19中。

                        图3-16  测零序阻抗接线图
            表3-19

I0L(A)	U0L(V)	P0L(W)
0.25IN=
0.5IN=

    由于三相组式变压器的磁路彼此独立，因此可用三相组式变压器中任何一台单相变压器做空载实验，求取的激磁阻抗即为三相组式变压器的零序阻抗。若前面单相变压器空载实验已做过，该实验可略。