三相變壓器的聯接組和不對稱短路實驗

一、三相變壓器的聯接組和不對稱短路實驗-實驗目的：
    1、掌握用實驗方法測定三相變壓器的極性。
    2、掌握用實驗方法判別變壓器的聯接組。
    3、研究三相變壓器不對稱短路。
    4、觀察三相變壓器不同繞組聯接法和不同鐵心結構對空載電流和電勢波形的影響。
二、預習要點：
    1、聯接組的定義。為什么要研究聯接組。國家規定的標準聯接組有哪幾種。
    2、如何把Y/Y-12聯接組改成Y/Y-6聯接組以及把Y/Δ-11改為Y/Δ-5聯接組。
    3、在不對稱短路情況下，哪種聯接的三相變壓器電壓中點偏移較大。
    4、三相變壓器繞組的連接法和磁路系統對空載電流和電勢波形的影響。
三、實驗項目：
    1、測定極性
    2、連接并判定以下聯接組
    (1) Y/Y-12
    (2) Y/Y-6
    (3) Y/Δ-11
    (4) Y/Δ-5
    3、不對稱短路
    (1) Y/Y₀-12單相短路
    (2) Y/Y-12兩相短路
    4、測定Y/Y₀連接的變壓器的零序阻抗。
    5、觀察不同連接法和不同鐵心結構對空載電流和電勢波形的影響。
四、實驗方法：
    1、實驗設備

序號	型號	名                稱	數 量
1	DQ45	交流電壓表	1件
2	DQ44	交流電流表	1件
3	DQ25	單三相智能功率、功率因數表	1件
4	DQ05	三相組式變壓器	1件
5	DQ06	三相心式變壓器	1件
6	DQ31	波形測試，開關板	1件
7		示波器（自配）	1臺

2、屏上排列順序
     DQ45、DQ44、DQ25、DQ06、DQ05、DQ31
    3、測定極性
    (1) 測定相間極性
  被測變壓器選用三相心式變壓器DQ06，用其中高壓和低壓兩組繞組，額定容量P_N=152/152W，U_N=220/55V，I_N=0.4/1.6A，Y/Y接法。測得阻值大的為高壓繞組，用A、B、C、X、Y、Z標記。低壓繞組標記用a、b、c、x、y、z。
    1) 按圖3-8接線。A、X接電源的U、V兩端子，Y、Z短接。
    2) 接通交流電源，在繞組A、X間施加約50%U_N的電壓。
    3) 用電壓表測出電壓U_BY、U_CZ、U_BC，若U_BC=│U_BY-U_CZ│，則首末端標記正確；若U_BC=│U_BY+U_CZ│，則標記不對。須將B、C兩相任一相繞組的首末端標記對調。
    4) 用同樣方法，將B、C兩相中的任一相施加電壓，另外兩相末端相聯，定出每相首、末端正確的標記。

3-8 測定相間極性接線圖
    (2) 測定原、副方極性

                  圖3-9 測定原、副方極性接線圖
     1) 暫時標出三相低壓繞組的標記a、b、c、x、y、z,然后按圖3-9接線，原、副方中點用導線相連。
    2) 高壓三相繞組施加約50%的額定電壓，用電壓表測量電壓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，則A相高、低壓繞組同相，并且首端A與a端點為同極性。若U_Aa=U_AX+U_ax，則A與a 端點為異極性。
    3) 用同樣的方法判別出B、b、C、c兩相原、副方的極性。
    4) 高低壓三相繞組的極性確定后，根據要求連接出不同的聯接組。
   4、檢驗聯接組
    (1) Y/Y-12

     圖3-10  Y/Y-12聯接組
              (α)接線圖              (ｂ)電勢相量圖
    按圖3-10接線。A、a兩端點用導線聯接，在高壓方施加三相對稱的額定電壓，測出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，將數據記錄于表3-11中。
表3-11

實 驗 數 據					計 算 數 據
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

 
                         為線電壓之比
    若用兩式計算出的電壓U_Bb，U_Cc，U_Bc的數值與實驗測取的數值相同，則表示繞組連接正確，屬Y/Y-12聯接組。
   (2) Y/Y-6

                     圖3-11  Y/Y-6聯接組
            (α)接線圖                 (ｂ)電勢相量圖
    將Y/Y-12聯接組的副方繞組首、末端標記對調,A、a兩點用導線相聯，如圖3-11所示。
    按前面方法測出電壓U_AB、U_ab、U_Bb、U_Cc及U_Bc，將數據記錄于表 3- 12中。
表3-12

實 驗 數 據					計 算 數 據
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

  若由上兩式計算出電壓U_Bb、U_Cc、U_Bc的數值與實測相同，則繞組連接正確，屬于Y/Y-6聯接組。
  (3)Y/△-11
    按圖 3-12接線。A、a兩端點用導線相連，高壓方施加對稱額定電壓，測取U_AB、U_ab、U_Bb、U_Cc及U_Bc，將數據記錄于表3-13中

                      圖3-12  Y/Δ-11聯接組
                (α)接線圖             (ｂ)電勢相量圖
表3-13

實 驗 數 據					計 算 數 據
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

 
    若由上式計算出的電壓U_Bb、U_Cc、U_Bc的數值與實測值相同，則繞組連接正確，屬Y/Δ-11聯接組。
    (4) Y/Δ-5
    將Y/Δ-11聯接組的副方繞組首、末端的標記對調，如圖3-13所示。實驗方法同前，測取U_AB、U_ab、U_Bb、U_Cc和U_Bc，將數據記錄于表3-14中。
 
                        圖3-13  Y/Δ-5聯接組
             (α)接線圖                    (ｂ)電勢相量圖
表3-14

實 驗 數 據					計 算 數 據
UAB (V)	Uab (V)	UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)		UBb (V)	UCc (V)	UBc (V)

    若由上式計算出的電壓U_Bb、U_Cc、U_Bc的數值與實測相同，則繞組聯接正確，屬于Y/Δ-5聯接組。
  5、不對稱短路
    (1) Y/Y₀連接單相短路
    <1> 三相心式變壓器
按圖3-14接線。被試變壓器選用三相心式變壓器。將交流電壓調到輸出電壓為零的位置，接通電源，逐漸增加外施電壓, 直至副方短路電流I_2K≈I_2N為止，測取副方短路電流I_2K和原方電流I_A、I_B、I_C。將數據記錄于表3-15中。

                  圖3-14 Y/Y₀連接單相短路接線圖
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> 三相組式變壓器
    被測變壓器改為三相組式變壓器，接通電源，逐漸施加外加電壓直至U_AB=U_BC=U_CA=220V，測取副方短路電流和原方電流I_A、I_B、I_C。將數據記錄于表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> 三相心式變壓器
    按圖3-15接線。將交流電源電壓調至零位置。接通電源，逐漸增加外施電壓，直至I_2K≈I_2N為止，測取變壓器副方電流I_2K和原方電流I_A、I_B、I_C將數據記錄于表3-17中。

              圖3-15  Y/Y連接兩相短路接線圖
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> 三相組式變壓器
    被測變壓器改為三相組式變壓器，重復上述實驗，測取數據記錄于表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) 三相心式變壓器
    按圖3-16接線。三相心式變壓器的高壓繞組開路，三相低壓繞組首末端串聯后接到電源。將電壓調至零，接通交流電源，逐漸增加外施電壓，在輸入電流I₀=0.25I_N和I₀=0.5I_N的兩種情況下，測取變壓器的I₀、U₀和P₀，將數據記錄于表3-19中。

                        圖3-16  測零序阻抗接線圖
            表3-19

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

    由于三相組式變壓器的磁路彼此獨立，因此可用三相組式變壓器中任何一臺單相變壓器做空載實驗，求取的激磁阻抗即為三相組式變壓器的零序阻抗。若前面單相變壓器空載實驗已做過，該實驗可略。