【正文】 ，變壓器在額定電壓時的勵磁電流波形根據(jù)作圖法求得的波形卻是“尖頂波”。按照富氏級數(shù)尖頂波可以分解為基波和一系列奇次高次諧波的合成。因為高次諧波中，三次諧波的幅值最大，對變壓器性能影響也頗顯著，所以問題歸結(jié)為如果三次諧波的電流能夠流通，就可以得到正弦波的磁通。但是若原邊繞組中三次諧波電流沒通路（例如聯(lián)接時），磁通的波形是否為正弦，就要看該臺變壓器屬哪種鐵芯結(jié)構(gòu)。三次諧波的磁通在三相芯式變壓器中所遇磁阻很大而基本不通，則認為磁通波仍然是正弦波；而三相組式變壓器中由于三相磁路互不關(guān)聯(lián)，三次諧波磁通可以流通，故磁通波形成為非正弦的平頂波形，引起繞組中的感應(yīng)電勢成為尖頂波。實驗內(nèi)容一、實驗?zāi)康恼莆沼脤嶒灧椒y定三相變壓器的極性。掌握用實驗方法判別變壓器的聯(lián)接組。研究三相變壓器不對稱短路。觀察三相變壓器不同繞組聯(lián)接法和不同鐵心結(jié)構(gòu)對空載電流和電動勢波形的影響。二、預(yù)習(xí)要點聯(lián)接組的定義。為什么要研究聯(lián)接組？國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接組有哪幾種？如何把聯(lián)接組改成聯(lián)接組以及把改為聯(lián)接組。在不對稱短路情況下，哪種聯(lián)接的三相變壓器電壓中點偏移較大。三相變壓器繞組的聯(lián)接法和磁路系統(tǒng)對空載電流和電動勢波形的影響。三、實驗內(nèi)容 1．測定三相變壓器相間和原副方的極性。 2．連接并判定以下聯(lián)結(jié)組 (1) （即） (2) (即) (3) (即) (4) (即) (5) (即)（若被試變壓器滿足形聯(lián)接的條件） (6) (即)（若被試變壓器滿足形聯(lián)接的條件） 3. 不對稱短路（選作） (1) （即）單相短路 (2) （即）兩相短路 4. 測定聯(lián)接變壓器的零序阻抗。（選作） 5. 分析觀察三相芯式和三相組式變壓器不同聯(lián)接方法時的空載電流和電勢波形。（選作）四、使用的設(shè)備和儀表變壓器(新) 1KVA 電壓：380+5％/220V 接線Y0/Y 電流：變壓器(舊) 2KVA 電壓：380+5％/220V 接線Y0/Y阻抗電壓10％ 電流：五、實驗說明及操作步驟1．三相變壓器相間和高低壓側(cè)極性的測定 圖65 測定相間 圖66 三相變壓器測原 圖67測原副邊極性 極性的接線圖 副邊極性接線圖 時的相量圖 普通三相雙繞組變壓器12根引出線若雜亂排列，而無其它任何標(biāo)號時，如何知道或標(biāo)出某根引線屬于哪一側(cè)、哪一相，通過采用以下步驟來判定。 (1) 采用電橋或萬用表的電阻檔判定屬于同一線圈的兩個端頭，并測量每個線圈的電阻大小以判定高低壓繞組。暫定標(biāo)記和。 (2) 測定高壓線圈的相間極性時，先設(shè)相標(biāo)志正確，在兩端加低電壓（對于的雙繞組變壓器，加的電壓約為即可），如圖65所示，再用電壓表測量電壓和，若，說明相標(biāo)記正確；若，說明相標(biāo)記錯誤，應(yīng)將相標(biāo)記互換。然后用同樣的方法判斷相標(biāo)記，這時就應(yīng)在（或）加低電壓（約），在（或）相測電壓。(3) 同理，可測得低壓線圈的相間極性。　　(4) 測定同一鐵芯柱的兩個線圈，按圖66接線。原副方中性點用一根導(dǎo)線相連，對應(yīng)的相量圖如圖67，高壓線圈施加低電壓（約），測量，據(jù)相量圖知其中必有兩電壓（圖中為和）相等，而另一個電壓（圖中的）所處的那一相屬于同一鐵芯柱的線圈。同理可測得另外兩相線圈所在的鐵芯柱。(5) 測原副邊極性，接線圖同圖，高壓線圈施加低電壓后，測出。若則與同相，說明原副邊極性相同。當(dāng)時，表示和反相位，說明原副邊不同極性，則副線圈的標(biāo)記和兩兩對調(diào)。2. 校驗聯(lián)結(jié)組 (1) (即) 圖68 (即)聯(lián)結(jié)組按圖68接線，圖中兩點用導(dǎo)線相連，說明相量圖的兩點重合，以便根據(jù)幾何關(guān)系得出某聯(lián)結(jié)組的校核計算式（表中的計算公式）。經(jīng)調(diào)壓器在原方施加額定電壓，測量電壓，將數(shù)值填入表61的實測值欄。同時用電壓比（指原、副邊線電壓之比）代入表中的對應(yīng)公式，算出的值填入計算值欄。如果測出的數(shù)值與計算值符合，表示線圈聯(lián)結(jié)組屬于表中所對應(yīng)的聯(lián)結(jié)組名稱。改變線圈接線，用同樣的方法測定以下五種聯(lián)結(jié)組：(2) （即)(3) （即)(4) （即)(5)（即)(6)（即) 注：.在聯(lián)接和聯(lián)結(jié)組時需將被試變壓器的副方線圈首末端的標(biāo)號人為對調(diào)，即原為，原為，原為作為輸入端，且將點和副方調(diào)換后的點（即原點）短接，方可進行測量。(3)和(4)的副方接錯而引起短路，可在副方三角形的任一開口處測量開口電壓，當(dāng)電壓值接近零時，表示三角形接法正確。，故每一組同學(xué)要帶一只計算器以便于實驗。表61 三相變壓器聯(lián)結(jié)組效驗聯(lián)結(jié)組別線圈接線圖實際向量圖電壓比公式實測值計算值公式實測值計算值公式實測值計算值公式實測值計算值3．三相變壓器的不對稱短路 （1）聯(lián)接的單相短路 接線如圖69所示，調(diào)壓器輸出調(diào)零后，合上電源開關(guān)、逐漸增加變壓器外施電壓至副方短路電流接近額定值為止。測取此時副方短路電流和原方三相電流及三相電壓，數(shù)據(jù)填入表62中。表62 不對稱短路數(shù)據(jù)短路類型單相短路兩相短路 （2）聯(lián)接兩相短路　　用(1)的同樣方法按圖610接線測取聯(lián)接的兩相短路，所測數(shù)據(jù)也填入表62中。 注意：以上內(nèi)容(1)、(2)可用三相芯式變壓器測，也可用三相組式變壓器測。 4．測定聯(lián)接的變壓器的零序阻抗 接線如圖611所示。即將被試變壓器的副邊三相繞組按順序串聯(lián)，通以單相電流，這時流入各相繞組的電流大小相等，相位相同，相當(dāng)于三相零序電流。首先將調(diào)壓器輸出電壓調(diào)在零的位置，然后合上電源開關(guān)、逐漸增加調(diào)壓器輸出電壓，使零序電流在和兩點時，記錄零序電壓、電流和功率，填入表63。對于三相組式變壓器，由于三相磁路獨立而互不相關(guān)，故可用其中一臺單相變壓器的空載實驗來測定。表63 零序阻抗測定數(shù)據(jù)序 號12圖69 單相短路 圖610 兩相短路 圖611 測定零序阻抗 5. 分別觀察三相變壓器不同聯(lián)接方法、不同鐵芯結(jié)構(gòu)時的空載電流和電勢波形 該實驗內(nèi)容可通過指導(dǎo)教師的演示或觀看電機實驗的“系列電教片”中關(guān)于“三相芯式和組式變壓器不同聯(lián)接方法時的空載電流和電勢波形”，讓學(xué)生在實驗課中用“電機學(xué)”的知識邊看邊分析、聯(lián)接時，并在外施電壓為時所觀察到的幾種情況下的空載電流、副方相電勢、線電勢的波形。 該實驗也可作為個別同學(xué)的選做實驗。實驗操作情況如下述： (1) 聯(lián)接　　接線如圖612所示，三相變壓器作聯(lián)接（開關(guān)S3打開時）。為阻值較小的串聯(lián)電阻，在上面引出空載電流信號。電源電壓經(jīng)開關(guān)S調(diào)壓器和S2接至變壓器高壓側(cè)，在外施電壓為和三種情況下，用示波器觀察空載電流、副邊相電勢和線電勢（圖中對應(yīng)于和），并記錄波形形狀。 (2) 聯(lián)接 接線同上，當(dāng)開關(guān)S3閉合后，原邊即為接法。重復(fù)前面過程，觀察空載電流、相電勢和線電勢的波形，并記錄其形狀。 (3) 聯(lián)接　　接線如圖所示,當(dāng)副方繞組不構(gòu)成閉合三角形時，即開關(guān)S3斷開，調(diào)節(jié)原方電壓至額定值，用示波器觀察原方相電勢波形及副方開口三角形電壓波形?！　￠]合開關(guān)S3，則副方繞組接成三角形，調(diào)節(jié)原方電壓到額定值，觀察原邊相電勢波形及副邊三角形內(nèi)部諧波電流及其波形。 圖612 觀察和聯(lián)接三相 　圖613 聯(lián)接三相變壓器的變壓器空載電流和電勢波形 電勢、電流和開口電壓波形六、實驗報告要求 1．將計算的各聯(lián)結(jié)組的值填入表中，并與實際測量值比較。 2．不對稱短路電流的計算值 （1）單相短路 副方電流 原方電流（忽略勵磁電流） 式中為原、副方相電壓之比。以上計算值與實測值比較，并簡要分析二者差別之原因。討論聯(lián)接三相組式變壓器能否單相負載運行。（2）兩相短路 副方電流 原方電流（忽略勵磁電流） 式中仍為原、副方相電壓之比。把計算值與實測值作簡要分析比較。 3．每相零序阻抗的計算 式中的是根據(jù)表63中取兩次測量的平均值而得，分別為變壓器的零序阻抗、電阻和電抗。 4．將不同鐵芯結(jié)構(gòu)和不同聯(lián)接方法時三相變壓器的空載電流和電勢波形（例如，正弦波或接近正弦波形、尖頂波、平頂波等）填入表，并作簡要分析。表64 空載電流和電勢波形聯(lián)接被測量 空載電流相電壓線電壓七、思考題 1．如何根據(jù)三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號畫出對應(yīng)的相量圖和接線圖。 2．說明校核聯(lián)結(jié)組的具體方法。 3．檢查三相變壓器聯(lián)結(jié)組別時，為什么必須臨時將兩端點短接?若短接線內(nèi)部斷線會怎么樣?4．“”與“”聯(lián)結(jié)組別電壓相等時能否并聯(lián)？5．為什么三相組式變壓器的三次諧波電勢比芯式的要大？ 6．如何用示波器觀察三相變壓器的電流波形？實驗七 三相變壓器的負載運行原 理 標(biāo)志變壓器性能主要指標(biāo)有額定電壓調(diào)整率和額定效率。一、電壓調(diào)整率當(dāng)變壓器一次側(cè)接至額定電壓，二次側(cè)帶負載以后，負載電流將在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生電阻壓降和漏抗壓降，于是二次側(cè)端電壓將較空載電壓（即副邊額定電壓）發(fā)生變化。電壓的變化程度據(jù)交流電路理論知，除與負載大小有關(guān)外，還受負載功率因數(shù)的影響。當(dāng)負載功率因數(shù)一定時，從空載到負載，變壓器二次側(cè)端電壓變化的百分數(shù)，稱為電壓調(diào)整率,其定義為：若用原邊量表示，則 電壓調(diào)整率是變壓器的一項重要性能指標(biāo)，它反應(yīng)了變壓器供電電壓的穩(wěn)定性。一臺變壓器，當(dāng)負載功率因數(shù)不同時，也是不同的。可以通過負載運行實驗的外特性曲線去求取。負載為額定負載，即電流達到額定值，功率因數(shù)為指定值（）時的電壓調(diào)整率，稱為額定電壓調(diào)整率，通常約為。二、變壓器的效率特性當(dāng)變壓器負載運行時，其效率為輸出與輸入的有功功率之比，即式中：為二次側(cè)輸出的有功功率；為一次側(cè)輸入的有功功率；為變壓器的總損耗。引入負載系數(shù)，并忽略副邊端電壓在變壓器負載時的變化即，則三相變壓器的輸出功率為。 變壓器總的損耗包含有鐵耗和銅耗兩部分。因變壓器負載時和空載時鐵心中的主磁通基本不變，相應(yīng)地鐵耗也基本不變，故又把叫做不變損耗；而銅耗是電流經(jīng)一、二次側(cè)繞組的電阻上產(chǎn)生的有功損耗，銅耗與負載電流的平方成正比，故又把叫做可變損耗。額定電流下的銅耗等于短路實驗電流為額定值時輸入的有功功率，而負載不為額定值時，設(shè)忽略空載電流，則銅耗與負載系數(shù)()的平方成正比，即。將以上、和的表達式帶入效率定義中，便得到變壓器效率特性為：效率特性曲線是一條具有最大值的曲線，最大值出現(xiàn)在的地方，即最大效率發(fā)生在鐵耗與銅耗相等的時侯，為方便起見，此時的負載系數(shù)記其計算式為：一般電力變壓器帶的負載都不是恒定不變的，而有一定的波動，因此變壓器就不可能一直運行在額定負載的情況，設(shè)計變壓器時，一般的總小于１。通常電力變壓器的最高效率發(fā)生在, 的條件下，中小型變壓器的效率約為，大型變壓器一般可達以上。可通過變壓器負載運行實驗測定。實驗內(nèi)容一、實驗?zāi)康耐ㄟ^負載實驗，測取三相變壓器的運行特性。二、實驗內(nèi)容 1．純電阻負載時 在，的條件下，測取和曲線。2．電阻電感性負載時 在，（滯后）的條件下，測取和曲線。 三、使用的設(shè)備和儀表變壓器(新) 1KVA 電壓：380+5％/220V 接線Y0/Y 電流：變壓器(舊) 2KVA 電壓：380+5％/220V 接線Y0/Y阻抗電壓10％ 電流：四、實驗操作步驟 接線如圖71，被試變壓器的一次側(cè)經(jīng)調(diào)壓器、開關(guān)SS2接電源，二次側(cè)分別經(jīng)開關(guān)S3和S4接三相可變電阻和三相可變電抗。 １．純電阻負載 將三相可變電阻調(diào)至最大值，閉合開關(guān)、和，再將變壓器外施電壓調(diào)到額定值并保持不變，逐次減小負載電阻，即增加負載電流從零到額定的范圍內(nèi)，均勻讀取數(shù)據(jù)組，每組記錄被試變壓器二次側(cè)的三相電壓和三相電流，數(shù)據(jù)填入表71中。同時記錄二次側(cè)的三相功率值以及一次側(cè)的三相功率值，數(shù)據(jù)填入表中。 做完該實驗內(nèi)容后斷開開關(guān)、和。圖71 三相變壓器負載實驗接線圖表71　，時的外特性序號電壓（V）電流（A） 表中：，2．電阻電感性負載（設(shè)滯后） 圖71中將負載電阻和負