三相变压器的联接组和不对称短路

一．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。
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/D-11 改为Y/D-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？
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
四．实验设备及仪器
1．交流电压表、电流表、功率、功率因数表（NMCL-001）
2．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）
3．三相变压器

五．实验方法
1．测定原、副方极性
a．暂时标出三相低压绕组的标记2U1、2V1、2W1、2U2、2V2、2W2，然后按照图2-9接线。原、副方中点用导线相连。
b．高压三相绕组施加约50%的额定电压，测出电压U_1U1.1U2、U_1V1.1V2、U_1W1.1W2、U_2U1.2U2、U_2V1.2V2、U_2W1.2W2、U_1U1.2U1、U_1V1.2V1、U_2W1.2W1，若U_1U1.2U1=U_1U1.1U2-U_2U1.2U2，则U相高、低压绕组同柱，并且首端1U1与2U1点为同极性；U_1U1.2U1=U_1U1.1U2 +U_2U1.2U2，则1U1与2U1端点为异极性。
c．用同样的方法判别出1V1、1W1两相原、副方的极性。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。
2．检验联接组

（1）Y／Y-12
按照图2-10接线。1U1、2U1两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出U_1U1.1V1、U_2U1.2V1、U_1V1.2V1、U_1W1.2W1及U_1V1.2W1，将数字记录于表2-11中。
表2-11

实  验  数  据					计  算  数  据
U1U1.1V1 (V)	U2U1.2V1 (V)	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1 (V)	U1V1.2W1 (V)	KL	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1  (V)	U1V1.2W1  (V)

根据Y／Y-12联接组的电动势相量图可知：



若用两式计算出的电压U_1V1.2V1，U_1W1.2W1，U_1V1.2W1的数值与实验测取的数值相同，则表示线图连接正常，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，1U1、2U1两点用导线相联，如图2-11所示。
按前面方法测出电压U_1U1.1V1、U_2U1.2V1、U_1V1.2V1、U_1W1.2W1及U_1V1.2W1，将数据记录于表2-12中。

根据Y／Y-6联接组的电动势相量图可得


若由上两式计算出电压U_1V1.2V1、U_1W1.2W1、U_1V1.2W1的数值与实测相同，则线圈连接正确，属于Y／Y-6联接组。
表2-12

实  验  数  据					计  算  数  据
U1U1.1V1 (V)	U2U1.2V1 (V)	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1 (V)	U1V1.2W1 (V)	KL	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1  (V)	U1V1.2W1  (V)

（3）Y／Δ-11
按图2-12接线。1U1、2U1两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取U_1U1.1V1、U_2U1.2V1、U_1V1.2V1、U_1W1.2W1及U_1V1.2W1，将数据记录于表2-13中
表2-13

实  验  数  据					计  算  数  据
U1U1.1V1 (V)	U2U1.2V1 (V)	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1 (V)	U1V1.2W1 (V)	KL	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1  (V)	U1V1.2W1  (V)

根据Y／Δ-11联接组的电动势相量可得
 
若由上式计算出的电压U_1V1.2V1、U_1W1.2W1、U_1V1.2W1 的数值与实测值相同，则线圈连接正确，属Y／Δ-11联接组。
 （4）Y／Δ-5

将Y／Δ-11联接组的副方线圈首、末端的标记对调，如图2-13 所示。实验方法同前，测取U_1U1.1V1、U_2U1.2V1、U_1V1.2V1、 U_1W1.2W1、U_1V1.2W1，将数据记录于表2-14中。
表2-14

实  验  数  据					计  算  数  据
U1U1.1V1 (V)	U2U1.2V1 (V)	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1 (V)	U1V1.2W1 (V)	KL	U1V1.2V1 (V)	U1W1.2W1  (V)	U1V1.2W1  (V)

根据Y／Δ-5联接组的电动势相量图可得

若由上式计算出的电压U_1V1.2V1、U_1W1.2W1、U_1V1.2W1 的数值与实测值相同，则线圈联接正确，属于Y／Δ-5联接组。
3．不对称短路

（1）Y／Y0连接单相短路
实验线路如图2-14所示。被试变压器选用三相芯式变压器。接通电源前，先将交流电压调到输出电压为零的位置，然后接通电源，逐渐增加外施电压，直至副方短路电流I_2K≈I_2N为止，测取副方短路电流和相电压I_2K、U_3U1、U_2V1、U_2W1原方电流和电压I_1U1、I_1V1、I_1W1、U_1U1、U_1V1、U_1W1、U_1U1._1V1、U_1V1.1W1、U_1W1.1U1，将数据记录于表2-15中。
表2-15

I2K(A)	U2U1(V)	U2V1(V)	U2W1(V)	I1U1(A)	I1V1(A)	I1W1(A)

U1U1(V)	U1V1(V)	U1W1(V)	U1U1.1V1(V)	U1V1.1W1(V)	U1W1.1U1(V)

（2）Y／Y联接两相短路
实验线路如图2-15所示。接通三相变压器电源前，先将电压调至零，然后接通电源，逐渐增加外施电压，直至I_2K≈I_2N为止，测取变压器原、副方电流和相电压I_2K、U_2U1、 U_2V1、U_2W1、I_1U1、I_1V1、I_1W1、U_1U1、U_1V1、U_1W1，将数据记录于表2-16中。
表2-16

I2K(A)	U2U1(V)	U2V1(V)	U2W1(V)	I1U1(A)

 

I1V1(A)	I1W1(A)	U1U1(V)	U1V1(V)	U1W1(V)

六．实验报告
1．计算出不同联接组时的U_1V1.2V1、U_1W1.2W1、U_1V1.2W1的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是否正确。
2．计算短路情况下的原方电流
（1）Y／Y₀单相短路
副方电流   
原方电流，设略去激磁电流不计，则
式中K为变压器的变比。
将I_1U1、I_1V1、I_1W1计算值与实测值进行比较，分析产生误差的原因，并讨论Y／Y0 三相芯式变压器带单相负载的能力以及中点移动的原因。
（2）Y／Y两相短路
副方电流
原方电流
将I_1U1、I_1V1、I_1W1计算值与实测值进行比较，分析产生误差的原因，并讨论Y／Δ带单相负载是否有中点移动的现象？为什么？
4．分析不同连接法对三相变压器空载电流的影响。
5．由实验数据算出Y／Y和Y／Δ接法时的原方U_1U1.1V1／U_1U1比值，分析产生差别的原因。
七．附录
变压器联接组校核公式
（设：U_3U1.3V1=1,U_1U1.1V1=KLU_3U1.3V1=KL）