实验十____差动变压器性能

差动变压器性能实验1差动变压器是电力系统中常用的一种电力变压器，其具有保护电力系统的重要作用。

差动变压器可用于检测电力系统中的故障，并在故障发生时及时切断电力系统，以防止事故的发生。

为了保证差动变压器的性能和可靠性，需要开展相应的实验以检测其性能。

本文就差动变压器性能实验逐一进行介绍。

I. 实验目的1. 学习差动变压器的原理和结构；2. 掌握差动变压器的性能测试方法；3. 理解差动保护的基本原理，了解保护系统的作用；4. 学会对差动变压器性能测试结果进行分析和处理。

差动变压器、电源、电压表、电流表、直线阻抗测试仪、开关等。

差动变压器的原理是将电流互感器的原理应用到电力变压器中。

在一定的工作电压下，电流互感器中的一侧绕绕组所产生的磁通会感应到另一侧绕绕组中的电势，从而将电流传送到另一侧。

差动变压器由采样变压器和比率变压器组成，其中采样变压器用于测量绕组中的电流，比率变压器用于将电压进行变形，从而使电流保持平衡。

差动保护是一种非常重要的保护方式，其基本原理是通过对差流进行检测，以判断电力系统中是否存在故障。

在正常运行时，电流经过差动变压器的两侧绕组时是相等的，由于采样变压器可采集绕组中的电流，因此通过对两侧绕组的电流进行比较，即可得出电力系统中是否存在故障。

当系统中发生故障时，绕组间会产生一定的差流，此时保护系统会将信号反馈给操作员，使其切断电力系统以保证电力系统的安全。

1. 搭建差动变压器测试电路，连接直线阻抗测试仪，检查电路是否连接正确；2. 检测差动变压器的电气参数，包括绕组阻抗、变比、绕组耦合系数、相位差等；3. 测试差动保护的作用，包括灵敏度试验、速动保护试验和完整性试验等；4. 对测试结果进行分析，分析差动变压器的工作状态和保护系统的工作状态，确定是否达到安全标准；5. 记录测试结果，撰写实验报告。

V. 实验结果通过测试差动变压器的工作状态和保护系统的工作状态，得到了以下重要参数：1. 差动保护的灵敏度：建议灵敏度位于1%至10%之间，且灵敏度应该能够检测到所有系统中可能出现的故障；2. 差动保护的速动系数：速动系数应该足够高，以确保在故障发生时能够及时切断电力系统；3. 差动保护的完整性：保护系统应该具有良好的完整性，能够在系统出现故障时正常工作，不受其他因素的影响。

实验三 差动变压器系列实验1.差动变压器基本性能实验：根据实验电路图连接好电路，设置音频振荡器输出频率为5KHz ，输出值Vp-p 为2V 。

原始数据记录表： 位 移(mm) -0.8 -0.6 -0.4-0.20 0.2 0.4 0.6 0.81.0 电 压(V)0.1810.1430.095 0.0520.0260.0570.1020.1470.1960.230根据表格中数据，画出V —X 曲线：0.050.10.150.20.25位移（mm）电压（V ）2. 差动变压器性能参数的标定：根据实验电路图连接好电路：旋动测微头，带动衔铁向上5mm ，向下5mm 位移，每旋一周（0.5mm ）记录一电压值并填入表格:位移/mm （向上） 3.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.0 电压（V ） 4.62 4.60 4.43 4.00 3.62 3.23 2.65 2.00 1.45 0.89 0.23 0.76 1.42 位移/mm （向下） 8.07.57.06.56.05.55.04.54.03.53.0电压（V ）0.220.751.432.102.633.153.624.064.304.514.60--0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.40.6 0.8 1.0由上表可知，当位移在8mm时，有最小电压值0.23V。

四、误差分析：由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等等因素，存在零点残余电动势，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，给测量带来误差。

差动变压器实验报告一、实验目的二、实验原理1.差动变压器的结构和工作原理2.差动保护的基本原理三、实验器材和仪器四、实验步骤及结果分析1.接线方法及注意事项2.实验步骤及数据记录3.结果分析及误差分析五、实验结论与体会一、实验目的1.掌握差动保护的基本原理，了解差动变压器在电力系统中的应用；2.熟悉差动变压器的结构和工作原理；3.学习使用实验仪器，掌握接线方法及注意事项。

二、实验原理1.差动变压器的结构和工作原理差动变压器由两个同等容量的互感器组成，其中一个互感器为主绕组，另一个为副绕组。

主绕组和副绕组中都有相同数量的匝数。

当主绕组中通以电流时，在副绕组中也会产生相应大小和方向相反的电流。

这是由于两个互感器之间有共同磁链所致。

2.差动保护的基本原理在电力系统中，发生故障时，通常会出现电流突变。

差动保护的基本原理是通过检测主绕组和副绕组中的电流差来判断电力系统是否发生故障。

如果两个绕组中的电流差超过了设定值，则认为电力系统发生了故障，保护装置将触发并切断故障部分。

三、实验器材和仪器1.差动变压器；2.交流电源；3.数字万用表；4.示波器。

四、实验步骤及结果分析1.接线方法及注意事项将主绕组和副绕组依次接入交流电源，数字万用表和示波器上分别接入主绕组和副绕组的两端。

注意接线顺序，避免短路或错误连接。

2.实验步骤及数据记录按照实验要求依次进行以下步骤，并记录数据：（1）在未发生故障时，记录主绕组和副绕组的电流值，并计算其差值。

（2）在发生故障时，记录主绕组和副绕组的电流值，并计算其差值。

（3）比较两次测量结果，分析误差来源。

3.结果分析及误差分析通过实验数据的比较和分析，可以得出以下结论：（1）在未发生故障时，主绕组和副绕组的电流值应该相等，差异应该为零。

（2）在发生故障时，主绕组和副绕组的电流值会有所变化，差异会增大。

（3）误差来源主要包括接线不当、测量仪器精度不足等。

五、实验结论与体会通过本次实验，我们掌握了差动保护的基本原理和差动变压器的结构和工作原理。

实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。

二、实验内容将应变式传感器的其中一个应变片接入电桥作为一个桥臂，构成直流电桥，利用应变式传感器实现重量的测量。

三、实验所用仪表及设备应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、数显表、±15V电源数、±4V电源、数字万用表。

四、实验步骤1、根据图1-1，应变式传感器已装于应变传感器模板上。

传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。

加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。

图1-1 应变片传感器安装示意图2、实验模板差动放大器调零，方法为：（1）接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，V o1输出端与数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源。

3、参考图1-2接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±5V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。

4、在传感器托盘上放置1只砝码，读取数显表显示值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表1-1。

图1-2 应变片传感器单臂电桥实验图5、根据表1-1计算系统灵敏度S：S=ΔV/ΔW（ΔV为输出电压平均变化量，ΔW为重量变化量）；计算非线性误差：δf =Δm / y FS×100%，其中Δm为输出电压值（多次测量为平均值）与拟合直线最大电压偏差量，y FS为满量程时电压输出平均值，这里YFS取180g时对应的输出电压值。

传感器实验报告陈晓东 12061302实验三 差动变压器性能、零残及补偿、标定实验一、 差动变压器性能实验目的：了解差动变压器的原理及工作情况。

实验准备：预习实验仪器和设备：音频振荡器、测微头、双踪示波器、差动式电感。

实验原理：交流电通过偶合的线圈产生感应电势。

实验注意事项：旋钮初始位置是，音频振荡器4KHz ～6 KHz 左右，幅度适中，双踪示波器第一通道灵敏度500mV/cm ，第二通道灵敏度10mV ／cm 。

其它还须注意的事项有： （1）差动变压器的激励源必须从音频振荡器的电源输出插口（LV 插口）输出。

（2）差动变压器的两个次级线圈必须接成差动形式，即，两个同名端短接，另两个同名端则构成输出。

（3）差动变压器与激励信号的连线应尽量短一些，以避免引入干扰。

实验内容：（1） 按图5接线，音频振荡器必须从LV 接出，LV 、GND 接差动式电感的Li ，2个L0构成差 动输出。

图 5 差动变压器接线方式（2）调整音频振荡器幅度旋钮，观察第一通道示波器，使音频LV 信号输入到初级线圈的电 压为VPP ＝2伏。

（3）调整测微头，使衔铁处于中间位置M （此时输出信号最小），记下此时测微头的刻度 值填入下表（4）旋动测微头，从示波器第二通道上读出次级差动输出电压的峰一峰值填入下表：*如果第二通道的信号实在太弱，可先接差放再行观察。

读数过程中应注意初、次级波形的相位关系：当铁芯从上至下过零位时,相位由 同 （同、反）相变为 反 （同、反）相；再由下至上过零位时，相位由反相变为同相；（5）仔细调节测微头使次级的差动输出电压为最小，必要时应将通道二的灵敏度打到最高档，这个最小电压叫做零点残余电压，可以看出它的基波与输入电压的相位差约为 90度。

(6) 根据所得结果，画出（Vop-p一X）曲线，指出线性工作范围，求出灵敏度：76.50mV/mm，更一般地，由于灵敏度还与激励电压有关，因此：19.125mV/mm二、差动变压器零点残余电压的补偿实验目的：了解零点残余电压的补偿及其方法。

一、实验目的1、了解差动变压器的基本结构。

2、掌握差动变压器及整流电路的工作原理。

3、掌握差动变压器的调试方法。

二、实验原理1、差动变压器由一个初级线圈和两个次级线圈及一个铁芯组成，当铁芯移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化使次级线圈的感应电势产生变化，一个次级线圈的感应电势增加，另一个则减少，将两个次级线圈反向串接，就可以引出差值输出，其输出电势反映出铁芯的位移量。

2、差动变压器实验电路图如图1-1所示。

图1-1传感器的两个次级线圈(N2、N3)电压分别经 UR1、UR2两组桥式整流电路变换为直流电压，然后相减，经过差动放大器放大后，由电压表显示出来R1、R2为两桥臂电阻，RP1为调零电位器，R3、R4、C1组成滤波电路，R5为负载电阻，采用这种差动整流电路可以减少零点残余电压。

三、实验过程与数据处理1.固定好位移台架，将电感式传感器置于位移台架上。

调节测微器使其指示12mm左右，将测微器装入台架上部的开口处，再将测微器的测杆与电感式传感器的可动铁芯旋紧。

然后调节两个滚花螺母，使铁芯离开底面 10mm，注意要使铁芯能在传感器中轻松滑动，再将两个滚花螺母旋紧。

2.差动放大器调零，用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V 档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮使电压表指示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器 RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。

3.按图1-1将信号源的两输出端 A，B接到传感器的初级线圈N1上，传感器次级线圈 N2、N3分别接到转换电路板的 C、D 与 H、I上，并将F与L用导线连接，将差动放大器与数字电压表连接好。

这样构成差动变压器实验电路。

4、接通电源，调节信号源输出幅度电位器RP2到较大位置，平衡电位器RP1处于中间位置，调节测微器使输出电压接近零，然后上移或下移测微器 1mm，调节差动放大器增益使输出电压的值为300mV左右，再回调测微器使输出电压为 0mV。

实验五 差动变压器的性能测定一、 实验目的：1、了解差动变压器的工作原理和特性。

2、了解三段式差动变压器的结构。

二、 基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及铁芯组成，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，即同名端接在一起，就引出差动输出，其输出电势则反映出被测体的位移量。

差动变压器的输出电压的有效值可以近似用关系式：222Pi210R )(PLU M M U ωω+-=表示,式中L P 、R P 为初级线圈电感和损耗电阻，Ui 、ω为激励电压和频率，M 1、M 2为初级与两次级间互感系数，由关系式可以看出，当初级线圈激励频率太低时，若R P 2＞ω2L P 2，则输出电压Uo 受频率变动影响较大，且灵敏度较低，只有当ω2L P 2＞＞R P 2时输出Uo 与ω无关，当然ω过高会使线圈寄生电容增大，对性能稳定不利。

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、音频信号源。

四、 实验内容与步骤：1、将差动变压器及测微头按装在差动变压器实验模板上。

2、将传感器引线插头插入实验模板的插座中，在模块上按图5-1接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的音频振荡器的端子（正相或反相）输出，调节音频振荡器的频率，使输出频率为4-5KHZ （可用主控箱的频率计来监测）。

调节输出幅度为峰—峰值Vp-p=2V （可用示波器监测）。

3、旋动测微头，使示波器第二通道显示的波形峰峰值Vp-p为最小，这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向为负位移，从Vp-p 最小开始旋动测微头，每0.2mm 从示波器上读出输出电压Vp-p 值，填入下表5-1，再从Vp-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、次级波形的相位关系。

机械工程《传感器与检测技术》测试技术实验指导书机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术罗烈雷编机械工程系机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术一、测试技术实验的地位和作用《传感器与检测技术》课程，在高等理工科院校机械类各专业的教学打算中，是一门重要的专业基础课，而实验课是完成本课程教学的重要环节。

其要紧任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容的明白得，把握常用传感器的工作原理和使用方法，提高学生的动手能力和学习爱好。

其目的是使学生把握非电量检测的差不多方法和选用传感器的原则，培养学生独立处理问题和解决问题的能力。

二、应达到的实验能力标准1、通过应变式传感器实验，把握理论课上所讲授的应变片的工作原理，并验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

2、通过差动变压器静态位移性能测试和差动变压器零点残余电压的补偿电路设计，把握理论课上所讲授的差动变压器的工作原理和零点残余电压的补偿措施。

3、通过电涡流式传感器的静态标定和被测体材料对电涡流式传感器特性的阻碍实验，把握理论课上所讲授的电涡流式传感器的原理及工作性能，验证不同性质被测体材料对电涡流式传感器性能的阻碍。

4、通过差动面积式电容传感器的静态及动态特性测试，了解差动面积式电容传感器的工作原理及其特性。

5、通过磁电感应式传感器的性能和霍尔式传感器直流静态位移特性的测试方法，把握磁电感应式传感器的工作原理及其性能和霍尔式传感器的工作原理及其特能。

6、通过压电式传感器的动态响应和引线电容对电压放大器与电荷放大器的阻碍实验，把握压电式传感器的原理、结构及应用和验证引线电容对电压放大器的阻碍，了解电荷放大器的原理和使用方法。

7、通过光敏三极管和光敏电阻的性能测试，把握光电传感器的原理与应用方法。

8、热电偶和热敏电阻的性能测试的方法，把握热电偶的原理和 NTC 热敏电阻的工作原理和使用方法，并对传感器灵敏度线性度进行分析。

9、通过差动放大器和低通滤波器设计和测试，把握差动放大器和滤波器的设计方法和性能测试方法。

2010 级《信号与控制综合实验》课程实验报告(检测技术实验)指导教师日期实验成绩实验评分表基本实验实验编号名称/内容（此列由学生自己填写）实验分值评分电气学科大类差动变压器性能检测10 差动变压器零残电压的补偿20 差动变压器的标定40设计性实验实验名称/内容实验分值评分超声波测距40创新性实验实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分目录实验一差动变压器性能检测 ..................................................................实验二差动变压器零残电压的补偿....................................................... 实验三差动变压器的标定 ...................................................................... 实验四超声波测距 ................................................................................... 总结............................................................................................................ 参考书目 ....................................................................................................实验二十二.差动变压器的标定一．差动变压器的基本结构：差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。

初级线圈作为差动变压器激励用，相当于变压器的原边；次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的相同线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。