变压器空、负载特性试验的目的及注意事项
变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。
变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示。
1、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5％，试品的空载容量应在电源容量的50以下；采用调压起加压，空载容量应小于调压器容量的50％；采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25％。空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗。铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。
注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因数的瓦特表。
2、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。
3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。铁芯极间、片间局部短路烧损，穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路，磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大，铁芯多点接地，线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等，误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。
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实验实训老师： 实验实训地点： 实验实训日期： 2020年5月25日 实验实训题目： 单相变压器的特性 一、实验目的 通过变压器的空载实验和短路实验，确定变压器的参数、运行特性和技术性能。 二、主要仪器设备 三相调压器、实验工作台。 三、 实验内容与步骤 1. 实验内容 （1） 空载实验 a) 测取空载特性I 0、P 0、cos 0 =f (U 0) b) 测定变比 （2） 测取短路特性：U K =f (I K )，P K =f (I K ) 2. 实验步骤 1) 单相变压器空载实验 （1） 测空载特性 图 2-1为单相变压器空载实验原理图，高压侧线圈开路，低压侧线圈经调压器接电源。本实验采用测量电路中的电压、电流和功率。接线时，多能表 A 相电流测量线圈串接在主回路中，多能表 U a 接到三相调压器输出端 a 端上，多能表 U b 、U c 和 U n 短接后接到三相调压器输出端 n 端上。 操纵步骤： ① 参照图 2-1 正确接线 ② 合上“总电源”开关，对应总电源指示灯亮，再合上“操作电 源”空开，对应操作电源指示灯亮。按下“操作电源开关”合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 ③ 检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后按下实验台上调压器的合闸按钮，逐渐升高调压器的输出电压，使 U 0 （低压侧空载电压）由 0.7U 2N （U 2N =127V ）变到 1.1U 2N ，（即 从 88.9V ～139.7V ）分数次（至少 7 次）读取空载电压 U 0，空载电流 I 0 及空载损耗 P 0，在额定电压附近多做几点（包括 U 0= U 2N 点），测量数据记入表 2-1。 调压器 a b c n V 4 A 4 图2-1单相变压器空载实验接线 原理图
变压器空载特性试验的目的及注意事项 变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示。 1、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5%，试品的空载容量应在电源容量的50以下;采用调压起加压，空载容量应小于调压器容量的50%;采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25%。空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗。铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。 注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因数的
瓦特表。 2、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。 3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。铁芯极间、片间局部短路烧损，穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路，磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大，铁芯多点接地，线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等，误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。
实验一 单相变压器实验 【实验名称】 单相变压器实验 【实验目的】 1. 通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2. 通过负载实验测取变压器的运行特性。 【预习要点】 1. 变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？ 2. 在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？ 3. 如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 【实验项目】 1. 空载实验 测取空载特性0000U =f(I ), P =f(U )。 2. 短路实验 测取短路特性k k k U =f(I ), P =f(I)。 3. 负载实验 保持11N U =U ，2cos 1?=的条件下，测取22U =f(I )。 【实验设备及仪器】 序号 名称 型号和规格 数量 1 电机教学实验台 NMEL-II 1 2 三相组式变压器 1 3 三相可调电阻器 NMEL-03 1 4 功率表、功率因数表 NMEL-20 1 5 交流电压表、电流表 MEL-001C 1 6 旋转指示灯及开关板 NMEL-05 1
图1 空载实验接线图 【实验说明】 1. 空载实验 实验线路如图1所示，变压器T 选用单独的组式变压器。实验时，变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。 A 、1V 、2V 分别为交流电流表、交流电压表。 W 为功率表，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。 a ．在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。变压器T 1N 2N U /U =220V/110V ，1N 2N I /I =0.4A/0.8A b ．合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压0N U =1.2U c ．然后，逐次降低电源电压，在1.2~0.5N U 的范围内；测取变压器的0U 、 0I 、0P ，共取6~7组数据，记录于表1中。其中U=N U 的点必须测，并在该点附 近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在N U 以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表1中。 d ．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验做好准备。 序 号 实 验 数 据 计算数据 U 0（V ） I 0（A ） P 0（W ） U 1U1。1U2 2cos 1 2 3 4 5 6 7 2. 短路实验 实验线路如图2.（每次改接线路时，都要关断电源） 图2 短路实验接线图 实验时，变压器T 的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 A 、V 、W 分别为交流电流表、电压表、功率表，选择方法同空载实验。 a ．断开三相交流电源，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底，即使输出电压为零。 b ．合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源，逐次增加输入电压，
单相变压器 实验报告 1610900 杨凤妍 物理伯苓班 一、变压器空载特性 E 型 220V 110V 55V U1初级线圈电压/V 222.8 111.3 55.03 U2次级线圈电压/V 10.7 5.3 2.67 I1初级线圈电流/ mA 32 10.2 7.2 P1初级线圈功率/W 2.7 0.8 0.23 初级功率因数 0.384 0.709 0.609 计算初级视在功率/W 7.03125 1.12835 0.377668 环型 220V 110V 55V U1初级线圈电压/V 220.1 121.2 54.9 U2次级线圈电压/V 11.34 6.26 2.84 I1初级线圈电流/ mA 4.2 1.7 0 P1初级线圈功率/W 0.55 0.15 0 初级功率因数 0.6 0.753 计算初级视在功率/W 0.916667 0.199203 输入电压 测量参数
二、初级220V变压器负载特性 E型 环型
三、变压器为双路输出，在空载时测U1，U 1’ 同向串联或反相串联时的输出电压。（所用变压器为环型变压器）数据表格如下： 调压器 22V U2电压 1.522 U2‘电压 1.518 U2，U2’同向串联电压 3.029 U2，U2’反向串联电压 四、图像绘制 1、变压器带负载时，初级输入功率与负载R 的关系图。 024******** 10 20 30 40 50 60 P 1初级线圈功率/W P1-R 图（E 型变压器） R/Ω 024681012 140 10 20 30 40 50 60 P 1初级线圈功率/W P1-R 图（环型变压器） R/Ω
第 6 章?? 变压器的基本理论 1.分析变压器内部的电磁过程。 2.分析电压、电流、磁势、磁通、感应电势、功率、损耗等物理量之间的关系。 3.建立变压器的等效电路模型和相量图。 4.利用等效电路计算分析变压器的各种性能。 6-1?? 变压器的空载运行 一.空载运行物理分析 一次侧接额定电压U1N，二次侧开路的运行状态称为空载运行（i2=0）。 空载时一次侧绕组中的电流i0为空载(或叫激磁)电流，磁势F0=I0N1叫励磁磁势。 F0产生的磁通分为两部分，大部分以铁心为磁路（主
磁路），同时与一次绕组N1和二次绕组N2匝链，并在两个绕 组中产生电势e1和e2，是传递能量的主要媒介，属于工作磁通，称为主磁通Ф。 另一部分磁通仅与原方绕组匝链，通过油或空气形成闭路，属于非工作磁通，称为原方的漏磁通Ф1σ。 铁心由高导磁硅钢片制成，导磁系数μ为空气的导磁系数的2000倍以上，所以大部分磁通都在铁心中流动，主 磁通约占总磁通的99％以上，而漏磁通占总磁通的1％以下。 问题6-1：主磁通和漏磁通的性质和作用是什么 规定正方向：电压U1与电流I0同方向，磁通Ф正方向与电流I0正方向符合右手螺旋定则。电势E与I0电流的正 方向相同。 由于磁通在交变，根据电磁感应定律： e1= -N1 dΦ/dt e2= -N2 dΦ/dt e1σ= -N1 dФ1σ/dt 二.电势公式及电势平衡方程式推导 空载时，主磁通Ф在一次侧产生感应电势E1，在二次侧产生感应电势E2，一次侧的漏磁通Ф1σ在一次侧漏抗电 势E1σ。 假设磁通为正弦波Ф=Фm sin ωt??? 则
e1= -N1 dΦ/dt=-N1 dФm sin ωt/dt = -N1Фmωcosωt=N1Фmωsin (ωt-90°) =E1m sin (ωt－90°) 电势在相位上永远滞后于它所匝链的磁通90o。?? 其最大值:E1m= ω N1Фm? = 2π f N1Фm 其有效值:E1=E1m/sqrt(2) = 2π f N1Фm/ = f N1Φm 这就是电机学最重要的“”公式。说明了感应电势E1与磁通Φm、频率f、绕组匝数N1成正比。 同样可以推出e2和e1σ的公式： e2=E2m sin(ωt-90°) E2m=N2Φmω E2= f N2 Φm e1σ=-N1dΦ1σ/dt =N1Φ1σmωsin(ωt-90°)? E1σm=ω N1Φ1σm E1σ= f N1Φ1σm 由于漏磁路的磁导率μo为常数，Φ1σm=L1σI I0，故E1σ= N12L1σI0=X1σI0，即E1σ可用漏抗压降的形式表示。 以上推导涉及到的电磁量均为正弦变化，可以用相量来表示。用相量时可同时表示有效值和相位。 E1σ=-jX1σI0
四川大学电气信息学院 实验报告书 课程名称：电机学 实验项目：三相变压器的空载及短路实验专业班组：电气工程及其自动化105，109班实验时间：2014年11月21日 成绩评定： 评阅教师： 电机学老师：曾成碧 报告撰写：
一、实验目的： 1 用实验方法求取变压器的空载特性和短路特性。 2 通过空载及短路实验求取变压器的参数和损耗。 3 计算变压器的电压变化百分率和效率。 4掌握三相调压器的正确联接和操作。 5 复习用两瓦特法测三相功率的方法。 二．思考题的回答 1.求取变压器空载特性外施电压为何只能单方向调节？不单方向调节会出现什么问题？ 答：因为当铁磁材料处于交变的磁场中时进行周期性磁化时存在磁滞现象。如果不单方向调节变压器外施电压，磁通密度并不会沿原来的磁化曲线下降，所以会影响实验结果的准确性。 2.如何用实验方法测定三相变压器的铜、铁损耗和参数？实验过程中作了哪些假定？ 答：变压器的空载实验中认为空载电流很小，故忽略了铜耗，空载损耗近似等于变压器铁耗Fe P P ≈0，同时忽略了绕组的电阻和漏抗。空载时的铁耗可以直接用两瓦特法测得，根据公式2 003/I P r m ≈可以求得励磁电阻，由003/I U Z m ≈可以求得励磁阻抗，由2 2 k m m r Z X -=可以求得励磁电抗值。 在变压器的短路实验中，由于漏磁场分布十分复杂，故在T 形等效电路计算时，可取k x x x 5.0'21==σσ，且k r r r 5.0'21==。同时由于外加电压低，忽略了铁耗，故假设短路损耗等于变压器铜耗。短路损耗k P 可直接由两瓦特法测得，有公式k k k I P r 2/=可得k r ，k k k I U Z 3/=，故k k k r Z x 22-=。 3.空载和短路实验中，为减小测量误差，应该怎样联接电压接线？用两瓦特表法测量三相功率的原理。 答：变压器空载实验中应当采用电流表内接法。因为空载实验测量的是励磁阻抗，阻抗值较大，若采用电流表外接法，电压表会有明显的分流作用，从而产生较大的误差。 变压器短路实验应当采用电流表外接法。因为短路实验中测量的是漏阻抗，
专业：电子信息工程： 实验报告 课程名称：电机与拖动指导老师：卢琴芬成绩： 实验名称：单相变压器同组学生姓名：刘雪成李文鑫 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2．通过负载实验测取变压器的运行特性。 二、预习要点 1．变压器的空载和短路实验有什么特点实验中电源电压一般加在哪一方较合适 2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小 3．如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 三、实验项目 1．空载实验 测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。 2．短路实验 测取空载特性U K=f(I K), P K=f(U K)。 3．负载实验 (1）纯电阻负载 保持U1=U1N, cos φ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。 四、实验线路及操作步骤 1.空载试验
实验线路如图3－1所示，被试变压器选用DT40三相组式变压器，实验用其中的一相，其额定容量P N=76W，U1N/ U2N=220/55V，I1N/I2N=0．345/1．38A。变压器的低压线圈接电源，高压线圈开路。接通电源前，选好所有电表量程，将电源控制屏DT01的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开头，按下DT01面板上“开”的按钮，此时变压器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压U0=1．2 U N，然后，逐次降低电源电压，在1．2～0．5U N的范围内，测取变压器的U0、I0、 P0共取6－7组数据，记录于表2－1中，其中U=U N的点必测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在U N 以下测取原方电压的同时，测出副方电压，取三组数据记录于表3－1中。 图3－1 空载实验接线图 COSφ2=1 U1= U N= 220 伏
实验一单相变压器的特性实验 一、实验目的 通过变压器的空载实验和短路实验，确定变压器的参数、运行特性和技术性能。 二、实验内容 1．空载实验 （1）测取空载特性I0、P0、cos 0=f(U0) （2）测定变比 2．测取短路特性：U K=f(I K)，P K=f(I K) 三、实验说明 1．实验之前请仔细阅读附录中交流功率表（ZDL-565）的使用说明。 2．实验所用单相变压器的额定数据为：S N=1KVA，U1N/U2N=380/127V。 1) 单相变压器空载实验 （1）测空载特性 图1-1为单相变压器空载实验原理图，高压侧线圈开路， 低压侧线圈经调压器接电源。本实验采用交流功率表测量电 路中的电压、电流和功率。接线时，功率表A相电流测量线 圈串接在主回路中，功率表U a接到三相调压器输出端a端上， 功率表U b、U c和U n短接后接到三相调压器输出端n端上， 调压器的n端和电网的n端短接。 实验步骤： ①请参照图2-1正确接线 ②检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后合上实 验台上调压器开关，逐渐升高调压器的输出电压，使U0（低 压侧空载电压）由0.7U2N变到1.1U2N ，分数次（至少7次） 读取空载电压U0，空载电流I0及空载损耗P0，在额定电压 (127V)附近多做几点，测量数据记入表2-1。 * U0，I0，P0 可以从三相多功率表直接读取。 * 注意实验时空载电压只能单方向调节。 ③实验完毕后，调压器归零，断开调压器开关。 （2）测定变比 变压器副线圈开路，原线圈（此时一般用低压线圈作为原线圈）接至电源，经调压器调到额定电压，用万用表测出原、副边的端电压，从而可确定变比。
实验四 单相变压器的参数测定 一、实验目的 通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 二、实验项目 1. 空载实验 测取空载特性U 0=f(I 0)，P 0=f(U 0) , cosφ0=f(U 0)。 2. 短路实验 测取短路特性U K =f(I K )，P K =f(I K ), cosφK =f(I K )。 三、实验方法 1. 实验设备 D33、D32、D34-3、DJ11 图1 空载实验接线图 2. 空载实验 1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图1接线。I 0选用0.3A 档，U 0选用100V 档。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量 P N =77W ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =0.35/1.4A 。变压器的低压线圈a 、x 接电源，高压线圈A 、X 开路。 2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。 A X
3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U 0=1.2U N ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U N 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。 4）测取数据时，U=U N 点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表1中。 5）为了计算变压器的变比，在U N 以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表1中。 3. 短路实验 1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。I k 选用1A 档，U k 选用100V 档。
变压器运行特性分析与效率曲线 二、理论分析 2.效率和效率特性 变压器运行时将产生损耗。变压器的损耗分为铜耗和铁耗，每一类又包括基本损耗和杂散损耗。其中铁耗可视为不变损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。杂散铜耗主要是指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有效电阻增大所增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中所引起的涡流损耗等。 变压器的总损耗为 ''22 k Fe Cu Fe R mI p p p P +=+=∑ 式中，电阻。为归算到二次侧的短路为相数；'' R k m 变压器的输入有功功率为1P ，输出功率为2P ，总损耗功率为P ∑，所以效率为 P P P P P ∑+==2212η 由于电力变压器的效率很高，用直接负载法测量1P 和2P 在算出效率，很难得到准确的结果，因此工程上常采用间接法来计算效率，由空载试验测出铁耗，由短路试验测出铜耗在计算效率。此时效率为 kN O N kN O P I P I S P I P P P 2222221cos 11***+++-=∑-=?η 给定以上的参数即可绘制效率曲线。
图3.变压器的效率曲线 有数学分析 2 = dI dη 可知在变压器的铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最 大。 图4.效率曲线的最大值 说明：图中铁耗与铜耗值与对应的坐标值并不一一对应。 附程序源代码 3.变压器的效率曲线 function xiaolv1 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000; j=0.8; a=zeros(1,1000); b=zeros(1,1000); for i=2:1:1000 a(i)=a(i-1)+0.001; b(i)=1-(p0+(a(i)^2)*pk)/(a(i)*sn*0.8+p0+(a(i)^2)*pk); end hold on plot(a,b) xlabel('I2的标幺值 ') ylabel('效率 ') 4.效率曲线的最大值 function xiaolv2 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000;
实验题目类型：设计型 《电机与拖动》实验报告实验题目名称：单相变压器短路实验及负载实验实验室名称：电机及自动控制 实验组号：指导教师： 报告人：学号： 实验地点：实验时间： 指导教师评阅意见与成绩评定
一、实验目的 按预先设计的实验方案完成短路实验，求出有关参数。 掌握负载实验方法，测取变压器的运行特性。 提交实验成果。 二、实验设备 三、实验技术路线 1.实验前预习要点： 设备功能及使用操作规范；变压器短路实验和负载实验的目的；两个实验直接测得的相关数据（电流、电压、功率，测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)），间接获取的数值（铜损、励磁参数、变比）；变压器空载实验原理图、接线图，仪表正确选择。 短路实验: 1)在实验中各仪表量程的选择依据是什么？ 答：依据电压、电流及功率度的最大值选取仪表量程； 2)选好电表量程后，为什么要从0逐渐增大输入电压？ 答：防止烧坏。短路情况下，配电变压器在额定的电压的4%~6%时，其 短路电流将达到正常时的额定电流，如果全压，那么电流将是额定电流 额17-25倍，将导致变压器线圈烧毁。 3)为什么要尽快测量？ 答;实验要尽快进行，以免绕组发热，电阻增加，影响实验的准确性 4)为什么在高压侧进行？ 答：低压电压易采样，若在高压侧进行，还要通过中间变压器。短路实 验在高压侧进行，因为变压器阻抗很小，若在低压侧进行，几乎测不出 阻抗电压。
负载试验： 1)为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开 关或断开电源开关？ 答：主要是为了使输出电压为零，防止设备过电压。主要是为了防止 在高压下合闸产生产生较大的冲击损坏设备。其次是因为既然需要调压 器对负载进行调压，那么调压器后面的负载情况就是一个不确定因素， 就不能事先预料在较高电压下负载可能情况。因此，就需要从低电压慢 慢调高电压，观察负载的情况。而断开电源时，如果负载时隔较大的感 性负载，那么在高压状况下突然停电会产生很高的感应电势。 2.实验原理图 图1-1 短路实验 图1-2 负载实验
研究报告单相变压器的参数测定实验单相变压器实验设计方案 系别:工学院 专业:智能检测 姓名:关济凯 学号:2010016011 单相变压器实验 一、实验目的 1、通过空载试验确定单相变压器的励磁阻抗、励磁电阻和励磁电抗参数。 2、通过短路试验确定单相变压器的短路阻抗、短路电阻和短路电抗参数。 二、实验线路 单相变压器的空载试验和短路试验的接线图分别为图一、图二，功率表的内部等效结构如图三。 图一单相变压器空载试验 图二单相变压器短路试验
图三功率表内部等效结构图 三、实验内容 1、测定变比 接线如图一所示，电源经调压器Ty接至低压绕组，高压绕组开路，合上电源闸刀K，将低压绕组外加电压，并逐渐调节Ty，当调至额定电压U的50%附近N 时，测量低压绕组电压Uax及高压绕组电压U。调节调压器，增大U记录三，AXN 组数据填入表一中。 表一测变比数据 UAX 变比K=序号 U ( V ) Uax ( V ) AXUax 2、空载实验 接线如图一所示，电源频率为工频，波形为正弦波，空载实验一般在低压侧进行，即:低压绕组(ax)上施加电压，高压绕组(AX)开路，变压器空载电流Io = ( 2.5,10%)IN，据此选择电流表及功率表电流线圈的量程。变压器空载运行的功率因素甚低，一般在0.2以下，应选用低功率因素瓦特表测量功率，以减小测量误差。 变压器接通电源前必须将调压器输出电压调至最小位置，以避免合闸时，电流表功率电流线圈被冲击电流所损坏，合上电源开关K后，调节变压器从0.5UN到1.2UN，测量空载电压Uo，空载电流Io，空载功率Po，读取数据6,7组，记录到表二中。 表二空载试验数据
单相变压器实验报告 学院：电气工程学院班级：电气1204班 姓名：卞景季 学号：12291099 组号：22
一、实验目的 通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 通过负载实验测取变压器的运行特性。 二、实验预习 1、变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？ 答：空载试验的电压一般加在低压侧，因为低压侧电压低，电流大，方便测量。短路试验就是负载实验，高压加额定电流，低压短路，得到试验数据。 2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？ 答：在量程范围内，按实验要求电流表串联、电压表并联、功率表串联（同相端短接）。 3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 答：空载实验所测得的功率为铁耗，短路实验所测得的功率为铜耗。 三、实验项目 1、空载实验 测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。 四、实验方法 1、实验设备 2、屏上排列顺序 D33、DJ11、D32
图3-1 空载实验接线图 3、空载实验 （1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量P N=77V·A，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。 （2）选好所有测量仪表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。 （3）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2U N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.3U N的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。 （4）测取数据时，U=U N点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。 （5）为了计算变压器的变比，在U N以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中。 4、短路实验 （1）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
1、电力变压器的工作原理及工作特点 1.1 初始磁化曲线 当电流从0逐渐增加，线圈中的磁场强度H也随之增加，这样就可以测出若干组B,H值。以H为横坐标，B为纵坐标，画出B随H的变化曲线，这条曲线称为初始磁化曲线。当H增大到某一值后，B几乎不再变化，这时铁磁材料的磁化状态为磁饱和状态。此时的磁感应强度Bs叫做饱和磁感应强度。这种磁化曲线一般如下图中曲线所示： 1.2 磁滞回线 当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场H，介质的磁化强度M（或磁感应强度B）并不沿着起始磁化曲线减小，M（或B）的变化滞后于H的变化。这种现象叫磁滞。在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。如下图：
1.3 基本磁化曲线 铁磁体的磁滞回线的形状是与磁感应强度（或磁场强度）的最大值有关，在画磁滞回线时，如果对磁感应强度（或磁场强度）最大值取不同的数值，就得到一系列的磁滞回线，连接这些回线顶点的曲线叫基本磁化曲线。 如下图： B B m A B r R H e e H ' H -H m O H m R ' r B ' A '
1.4 变压器 1.4.1 定义：变压器（英语：Transformer）是应用法拉第电磁感应定律而升高或降低电压的装置。变压器通常包含两组或以上的线圈和铁心。主要用途是升降交流电的电压、改变阻抗及分隔电路。如下图： 1.4.2 基本原理：一个简单的单相变压器由两块导电体组成。当其中一块导电体有一些不定量的电流(如交流电或脉冲式的直流电) 通过，便会产生变动的磁场。根据电磁的互感原理，这变动的磁场会使第二块导电体产生电势差。假如第二块导电体是一条闭合电路的一部份，那么该闭合电路便会产生电流。电力于是得以传送。在通用的变压器中，有关的导电体是由(多数为铜质的) 电线组成线圈，因为线圈所产生的磁场要比一条笔直的电线大得多。变压器的原理是由
实验十八单相铁心变压器特性的测试 一、实验目的 1. 通过测量，计算变压器的各项参数。 2. 学会测绘变压器的空载特性与外特性。 二、原理说明 1. 图18-1为测试变压器参数的电路。由各仪表读得变压器原边（AX，低压侧）的 图18-1 U1、I1、P1及付边（ax，高压侧）的U2、I2，并用万用表R×1档测出原、副绕组的电阻R1和R2，即可算得变压器的以下各项参数值： U1I2 电压比Ku＝──，电流比K I＝──， U2I1 U1U2 原边阻抗Z1＝──，副边阻抗Z2＝──， I1 I2 Z1 阻抗比＝──，负载功率P2＝U2I2cosφ2， Z2 损耗功率P o＝P1－P2， P1 功率因数＝───，原边线圈铜耗P cu1＝I21R1， U1I1 副边铜耗P cu2＝I22R2，铁耗P Fe＝P o－(P cu1＋P cu2) 2. 铁芯变压器是一个非线性元件，铁心中的磁感应强度B决定于外加电压的有效值U。当副边开路（即空载）时，原边的励磁电流I10与磁场强度H成正比。在变压器中，副边空载时，原边电压与电流的关系称为变压器的空载特性，这与铁芯的磁化曲线（B-H曲线）是一致的。 空载实验通常是将高压侧开路，由低压侧通电进行测量，又因空载时功率因数很低，故测量功率时应采用低功率因数瓦特表。此外因变压器空载时阻抗很大，故电压表应接在电流表外侧。 3. 变压器外特性测试。 为了满足三组灯泡负载额定电压为220V的要求，故以变压器的低压(36V)绕组作为原边，220V 的高压绕组作为副边，即当作一台升压变压器使用。 在保持原边电压U1(＝36V)不变时，逐次增加灯泡负载（每只灯为15W），测定U1、●
单相变压器实验报告 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
单相变压器实验报告学院：电气工程学院 班级：电气1204班 姓名：卞景季 学号： 组号： 22 一、实验目的 通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 通过负载实验测取变压器的运行特性。 二、实验预习 1、变压器的空载和短路实验有什么特点实验中电源电压一般加在哪一方较合适 答：空载试验的电压一般加在低压侧，因为低压侧电压低，电流大，方便测量。短路试验就是负载实验，高压加，低压短路，得到试验数据。 2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小 答：在量程范围内，按实验要求电流表串联、电压表并联、功率表串联（同相端短接）。 3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 答：空载实验所测得的功率为铁耗，短路实验所测得的功率为铜耗。 三、实验项目 1、空载实验 测取空载特性U 0=f(I )，P =f(U ) , cosφ =f(U )。 2、短路实验 测取短路特性U K =f(I K )，P K =f(I K ), cosφ K =f(I K )。 四、实验方法1
2、屏上排列顺序 D33、DJ11、 3、空载实验 （1相组式变压器DJ11U 1N /U 2N =220/55V ，I 路。 （2 （3范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。 （4）测取数据时，U=U N 点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。 （5）为了计算变压器的变比，在U N 以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中。 表4、短路实验 （1）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 图3-2 短路实验接线图 （2）选好所有测量仪表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。 （3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于 为止，在～I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。 （4）测取数据时，I K =I N 点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。 X
单相变压器空载及短路实验 一、实验目的 1、通过空载实验测定变压器的变比和参数。 二、实验内容 1、空载实验 测取空载特性U 0=f(I 0)，P 0=f(U 0) , cos φ0=f(U 0)。 2、短路实验 测取短路特性U K =f(I K )，P K =f(I K ), cos φK =f(I K )。 三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、屏上排列顺序 D3 3、D32、D34-3、DJ11 四、实验说明及操作步骤 1、按图3-1接好实验设备 图3-1 空载实验接线图 X
2、空载实验 1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量P N=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。 2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。 3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节 =1.2U N，然后逐次降低电源电压，在1.2～三相调压器旋钮，使变压器空载电压U 0.2U N的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。 4）测取数据时，U=U 点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据 N 7-8组。记录于表3-1中。 以下测取原方电压的同时测出副方电压数 5）为了计算变压器的变比，在U N 据也记录于表3-1中。 3、短路实验 1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（以
后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 图3-2 短路实验接线图 2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。 3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1I N 为止，在(0.2～1.1)I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。 4）测取数据时，I K =I N 点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。 五、注意事项 1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。
实验三电磁式传感器 （一）差动变压器的性能实验 一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。 二、基本原理：差动变压器同一只初级线圈和二只次级线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式 和三段式，本实验采用三段式结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接(同名端连接)，就引出差动输出。其输出电势反映出被测体的移动量。 三、需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双线示波器、差动变压器、电感式传感器、音频信号源 (音频振荡器)、直流电源、万用表。 四、实验步骤： 1、根据图3-1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图3-1 差动变压器电容传感器安装示意图 2、在模块上近图3-2接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的L v端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率 为4～5KHz(可用主控箱的数显表的频率档Fin输入来监测)。调节幅度使输出幅度为峰一峰值V p-p=2V(可用示波器监测：X轴为0.25ms/div、Y轴CH1为1V/div、CH2为20mv/div)。判别初次级线圈及次级线圈同名端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端，按图3-2接线。当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅值变化很大，基本上能过零点，而且相位与初级圈波形(L v音频信号V p-p=2V波形)比较能同相和反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。图中(1)、(2)、(3)、(4)为模块中的实验插孔。 图3-2 双线示波与差动变压器连结示意图 3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰一峰值V p-p为最小。这时可以左右位移，假设其中一个方向 为正位移，则另一方向移为负。从V p-p最小开始旋动测微头，每隔0.2mm从示波器上读出输出电压V p-p 值填入下表(3-1)。再从V p-p最小处反向位移做实验，在实验过程中，注意左、右位移时，初、次级波形的
单相变压器实验报告 学院：电气工程学院 班级：电气1204班 姓名：卞景季 学号： 12291099 组号： 22
一、实验目的 通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 通过负载实验测取变压器的运行特性。 二、实验预习 1、变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？ 答：空载试验的电压一般加在低压侧，因为低压侧电压低，电流大，方便测量。短路试验就是负载实验，高压加额定电流，低压短路，得到试验数据。 2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？ 答：在量程围，按实验要求电流表串联、电压表并联、功率表串联（同相端短接）。 3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 答：空载实验所测得的功率为铁耗，短路实验所测得的功率为铜耗。 三、实验项目 1、空载实验 测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。 四、实验方法 1、实验设备 2、屏上排列顺序 D33、DJ11、D32、D34-3、D51、D42、D43
图3-1 空载实验接线图 3、空载实验 （1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量P N=77V·A，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。 （2）选好所有测量仪表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。 （3）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2U N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.3U N的围，测取变压器的U0、I0、P0。 （4）测取数据时，U=U N点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。 （5）为了计算变压器的变比，在U N以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中。 4、短路实验 （1）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 图3-2 短路实验接线图 （2）选好所有测量仪表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。
变压器的分类及特点 （1）变压器的分类 变压器按工作频率可分为低频变压器、中频变压器和高频变压器。 变压器按磁芯材料不同，可分为高频、低频和整体磁芯三种。 高频磁芯是铁粉磁芯，主要用于高频变压器，具有高导磁率的特性，使用频率一般在1~200kHz。低频磁芯是硅钢片，磁通密度一般在6000~16000，主要用于低频变压器；根据硅钢片的形状不同可分为EI（壳型、日型）、UI、口型和C 型，几种常见的硅钢片形状如图7所示。 图7 几种常见的硅钢片形状 整体磁芯分为三种类型，即环形磁芯（T CORE）、棒状铁芯（R CORE）和鼓形铁芯（DR CORE），这三种磁芯的外形如图8所示。
图8 三种整体磁芯外形 （2）低频变压器 低频变压器用来传输信号电压和信号功率，还可实现电路之间的阻抗匹配，对直流电具有隔离作用。低频变压器又可分为音频变压器和电源变压器两种；音频变压器又分为级间耦合变压器、输人变压器和输出变压器，其外形均与电源变压器相似。 音频变压器的主要作用是实现阻抗变换、耦合信号以及将信号倒相等。因为只有在电路阻抗匹配的情况下，音频信号的传输损耗及其失真才能降到最小。 （a）级间耦合变压器。级间耦合变压器用在两级音频放大电路之间，作为耦合元件，将前级放大电路的输出信号传送至后一级，并做适当的阻抗变换。 （b）输入变压器。在早期的半导体收音机中，音频推动级和功率放大级之间使用的变压器为输人变压器，起信号耦合、传输作用，也称为推动变压器。 输人变压器有单端输人式和推挽输入式。若推动电路为单端电路，则输人变压器为单端输人式；若推动电路为推挽电路，则输入变压器为推挽输入式。 （c）输出变压器。输出变压器接在功率放大器的输出电路与扬声器之间，主要起信号传输和阻抗匹配的作用。输出变压器也分为单端输出变压器和推挽输出变压器两种。 （d）电源变压器。电源变压器的作用是将50Hz、2⒛Ⅴ交流电压升高或降低，变成所需的各种交流电压。按其变换电压的形式，可分为升压变压器、降压变压器和隔离变压器等；按其形状构造，可分为长方体或环形（俗称环牛）等。 常见的低频变压器外形如图9所示。 （a）低频变压器外形
3号主变压器试验 3.1.1 绕组电阻测量 测量所有绕组的直流电阻，对于带分接的绕组，应测量每一分接位置的直流电阻。变压器绕组电阻不平衡率：相间应小于2%，三相变压器线间应小于1%。即 (R max –R min )/R ave ＜2%(1%) 3.1.2 电压比测量和联结组标号检定 应在所有绕组对间及所有分接位置进行电压比测量。电压比允许偏差应符合GB 1094.1中表1规定。应检定变压器的联结组标号。 3.1.3 短路阻抗及负载损耗测量 1）短路阻抗测量。应在各绕组对间，在主分接和最大、最小分接位置测量。短路阻抗的允许偏差不能超过合同规定值。并在主分接位置进行低电流（例如5A ）下的短路阻抗测量。 2）负载损耗测量。负载损耗应在各绕组对间，在主分接和最大、最小分接位置上，按GB 1094.1的方法进行测量。所用互感器的误差和试验接线的电阻损耗（包括线损和表损）必须予以校正。 短路阻抗和负载损耗应换算到参考温度75℃时的值。 3.1.4 空载损耗和空载电流测量 在10%～115%的额定电压下进行空载损耗和空载电流测量，并绘制出励磁曲线。 空载损耗和空载电流值应按照GB 1094.1中的方法进行测量，并予以校正。 提供380V 电压下的空载电流和空载损耗。 3.1.5 绕组连同套管的绝缘电阻测量 每一绕组对地及其余绕组之间的绝缘电阻都要进行测量，测量时使用5000V 兆欧表。吸收比6015R R ?? ???不小于1.3或极化指数60060R R ?? ??? 不小于1.5。当极化指数或吸收比达不到规定值时，而绝缘电阻绝对值比较高（例如＞10000M Ω），应根据绕组介质损耗因数等数据综合判断。 3.1.6 绕组连同套管的介质损耗因数（tan ）和电容测量 应在油温10℃～40℃之间测量。