[电动机械L19补充教材]SJU_变压器实验.doc.doc

 PAGE 46 第一章　變壓器實驗實驗一 變壓器預備實驗（包括一次、二次繞組的電阻，絕緣電阻測定，極性，變壓比實驗） 目的 學習電壓降法量度變壓器之一次繞組及二次繞組之電阻，並以高阻計量度其絕緣電阻，藉以瞭解這些電阻值。 學習變壓器之極性試驗法，並量度其變壓比，便於變壓器在做並聯運用，或單相變壓器在作三相制接線時，能有所依據。 實驗原理 繞組電阻之量度 為求銅損、電壓調整率及溫度上升，必須知道繞組之電阻值，其量度法一般用電壓降法較為簡便。 變壓器之繞組電阻，隨著溫度之變化發生不同之值，故一般電阻之量度應在常溫下施行。惟變壓器之效率及電壓調整率通常標示75℃之值，所以其電阻值需要換算。其換算式如下： （1-1-1） 式中為75℃之電阻，為在常溫℃之電阻，為量度之常溫。 量度三相變壓器之繞組電阻時，需注意此變壓器是做何種接線，若為型接線，則其一相之電阻值等於兩端鈕間所測電阻值之即。如圖1-1-1所示。 若變壓器接成△型，則其一相之電阻值等於兩端鈕間所測電阻之，即。如圖1-1-2所示。 圖 1-1-1　型接線等效電阻 圖 1-1-2　△型接線等效電阻 絕緣電阻之量度 作此項試驗之主要目的，在量度漏洩電流之電阻。而表面漏洩電流，在絕緣表面不潔，有電離物質（如塵埃、水份等）存在時幾佔全部漏洩電流之極大成份，影響絕緣電阻值甚大，故量度時務必先將表面擦拭清潔，量度之時間亦須維持相當長久（30秒或1分鐘），俟指針達到穩定不變後，所得之結果方為實際之漏洩之電阻。 極性 所謂變壓器之極性，即是一次及二次繞組之纏繞方向之關係。一般變壓器於製造完畢，皆於其外殼標明其極性，單相變壓器之端鈕上標有“＋”，“－”，三相變壓器高壓側標有：，，，低壓側標有，，（美國使用）。亦有高壓側標有，，，低壓側標有，，（日本使用）。 變壓器極性可分為加極性及減極性兩種，若變壓器之高低壓繞組鄰近兩端極性相同者為減極性，而極性相反者為加極性。按規定，變壓器之極性除特殊情形外，以減極性為標準。圖1-1-3（a）、（b）表示加極性及減極性。由於減極性絕緣所受之電壓較低，較為安全，故一般均採用減極性。 （a）加極性 （b）減極性 圖 1-1-3　變壓器的加極性與減極性 變壓器於單獨使用時，其極性無需單獨考慮，但若需要並聯運用，或幾部構成單相三線，或三相連接時，則其極性及連接方法非常重要。又若一、二次繞組間裝有差動電驛等與一、二次繞組極性有關之故障保護時，雖單一變壓器，其極性亦須確定，方不致錯接。 變壓比： 在無載時，一次電壓與二次電壓之比謂之變壓比。此變壓比亦略等於匝數比。 設一次電壓及二次電壓各為，，一次匝數及二次匝數各為，則變壓比 變壓比亦可利用短路試驗求之。於短路試驗時，一次電流為，二次電流為，則變壓比 實驗方法 繞組電阻之量度： 按圖1-1-4接線。 圖 1-1-4　繞組電阻之量度 將變阻器調整為最大電阻之位置，並閉合開關，待安培計讀值穩定後，再關上。 在額定電流之15％以下之範圍變化電流數次，每次記錄安培計及伏特計之指示值。 由歐姆定律計算電阻值，並求其平均值，最後換算於75℃時的電阻值。 斷開外加直流電源之時由於自感產生甚高之電壓，故在開斷前先打開，以免伏特計損壞。 將上述的實驗步驟1～5分別實施於變壓器的高壓側及低壓側。 為消除量測時所造成的誤差，故電壓表及電流表擺設的位置務必依照圖1-1-4所放置的次序。 絕緣電阻之量度 按圖1-1-5（a）（b）（c）之接線。 將高阻計之線路端鈕（）、接地端鈕（）及保護端鈕（）分別接於高壓繞組、低壓繞組及外殼。 記錄每個接線圖所量測的電阻大小。 （a）H-L之間 （b）L-G之間 （c）H-G之間 圖 1-1-5　絕緣電阻之量度 極性試驗 交流法 接圖1-1-6接線。 由高壓側接電源，加一適當之交流電壓（其電壓值可低於額定值）。 閉合開關，所指示者乃電源電壓，則指示二次側感應電勢。如，即兩繞組電動勢串聯相加，則此變壓器為加極性。 如，即兩繞組電動勢方向不同，因而串聯相減，則此變壓器為減極性。 圖 1-1-6　極性試驗-交流法 直流法：使用於變壓比大於50時 按圖1-1-7接線。 圖 1-1-7　極性試驗-直流法 直流伏特計應串聯幾十k之可變電阻，若開關瞬間閉合開啟時無偏轉，則逐次減少串聯電阻值。 閉合及開啟之瞬間，若直流伏特計向正方向偏轉，則表示變壓器上端鈕之極性與伏特計極性相同，此變壓器為減極性。若伏特計向負方向偏轉，則表示變壓器端鈕之極性與伏特計極性相反，此變壓器為加極性。 比較法 按圖