变压器参数测定及运行特性

黄河科技学院
实验报告
实验课程
实验名称
院系班级
姓名
学号
指导老师
实验日期
实验报告要求
一、实验报告是实验小组的成果小结，须以认真负责、实事求
是的态度完成。

二、对所实验的内容和数据应实事求是记录，如实报告实验结
果。

三、要求独立完成报告，在原报告的基础上也可自行设计报告
形式和内容。

四、实验结果应如实写在实验报告上，并绘制相应的实验曲线，
字迹工整、书写规范。

五、根据实验结果应作出实验数据处理和实验分析，并写出体
会与总结。

实验名称单相变压器
成绩
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、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)。

3、纯电阻负载实验
三、实验设备
四、实验数据
表3-1 空载实验数据
表3-2 短路实验数据室温℃
表3-3 纯电阻负载实验数cosφ2=1 ,U1=U N= V
五、实验结果分析
1、计算变比K
2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数r m、z m、x m。

3、绘出短路特性曲线和计算短路参数r k、z k、x k。

4、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“T”型等效电路。

5、变压器的电压变化率u。

课程设计名称：电机与拖动课程设计题目：变压器运行特性分析计算专业：班级：姓名：学号：课程设计成绩评定表变压器在我们的生活中无处不在，为了适应不同的使用目的和工作条件，现实生活中有很多种类型的变压器，常用的变压器有：电力变压器、特殊用途的电源变压器、测量用变压器、控制变压器，且这些类型的变压器在结构和性能上的差别也很大。

虽然这些变压器有所不同，但是它们的基本原理是相同的。

本设计通过对变压器的变换关系即电压变换、电流变换、阻抗变换，分析研究出变压器运行时的基本方程式，并通过相应的折算得出变压器的等值电路，从而完成对变压器空载，变压器负载运行，变压器空载合闸，变压器副边突然短路时的分析与计算。

为了简化计算、减少计算量，本设计在相应的计算上使用MATLAB软件进行辅助。

通过本设计的研究计算能对变压器的分析和计算方法有初步的了解，对变压器出现空载、负载运行、空载合闸、副边突然短路时的电压、电流变化有准确的认识。

关键词：变压器；基本方程式；折算；等值电路；MATLAB计算1 变压器结构及其组成部分 (1)1.1变压器的基本结构 (1)1.1.1铁芯 (1)1.1.2绕组 (1)1.1.3油箱和冷却装置 (2)1.1.4绝缘套管 (2)1.1.5其他构件 (2)1.2变压器的额定值 (2)2变压器的变换关系 (4)2.1电压变换 (4)2.2电流变换 (4)2.3阻抗变换 (5)3变压器等值电路及其折算关系 (6)4变压器空载时的分析与计算 (8)5变压器负载运行时的分析与计算 (9)6变压器副边突然短路时分析计算 (10)7结论 (11)8心得体会 (12)参考文献 (13)1 变压器结构及其组成部分1.1 变压器的基本结构电力变压器主要由铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管组成组成。

铁芯和绕组是变压器的主要部分，二者装配到一起称为变压器的器身。

图1-1为油浸式变压部结构示意图。

图1-1 油浸式变压部结构示意图1.1.1 铁芯铁芯是变压器的主磁路，又是变压器器身的骨架。

变压器参数解读变压器作为电力系统中常用的电气设备，起着电压变换、电能互换、电力配送的重要作用。

在实际应用中，了解变压器的参数对于设计、运行和维护都非常重要。

本文将围绕变压器的参数进行解读，帮助读者更好地理解变压器的工作原理和特性。

一、变压器的基本参数1. 额定容量变压器的额定容量是指变压器设计时能够正常连续运行的功率大小，通常以千伏安（kVA）为单位。

变压器的额定容量直接影响着电力系统中的功率传输和分配能力，是变压器参数中最基本的一个。

2. 额定电压变压器的额定电压包括高压侧额定电压和低压侧额定电压，分别用于表示变压器在额定容量下的高压侧和低压侧的电压值。

额定电压是指变压器设计时所规定的标称电压值，在实际运行中应该尽量接近这个数值。

3. 额定频率变压器的额定频率是指变压器设计时所规定的工作频率，通常为50Hz或60Hz，不同的地区有所不同。

在实际应用中，变压器的额定频率需要与电网的工作频率匹配，否则会影响变压器的正常运行。

4. 短路阻抗变压器的短路阻抗是指在额定容量下，变压器高、低压侧之间在短路状态下的等效电阻值。

短路阻抗是一个重要的参数，它决定了变压器在短路状态下的电流限制能力，直接影响着系统的短路电流水平。

5. 联结组别变压器的联结组别是指变压器高、低压侧绕组的相对位置关系和绕组接法。

根据不同的相对位置和接法，变压器的联结组别可以分为Y型联结、△型联结等多种，不同的联结组别具有不同的特性和适用范围。

6. 负载损耗和空载损耗变压器的负载损耗是指在额定容量下，变压器绕组中传输电流时产生的铜损耗；空载损耗是指在额定电压下，变压器绕组中流过的漏磁电流产生的铁损耗。

负载损耗和空载损耗是变压器的重要参数，直接影响变压器的效率和经济性。

二、变压器参数的意义和影响1. 额定容量的意义和影响变压器的额定容量直接决定了变压器在电力系统中的功率传输和分配能力。

合理选择变压器的额定容量既能够满足系统对电能的需求，又可以减少系统的损耗和投资成本。

实验一单相变压器一．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．实验项目1.空载实验测取空载特性U O=f(I O)，P O=f(U O)。

2.短路实验测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I)。

3.负载实验(1)纯电阻负载保持U1=U1N，cosϕ=1的条件下，测取U2=f(I2)。

2(2)阻感性负载保持U1=U1N，cosϕ=的条件下，测取U2=f(I2)。

2三．实验设备及仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3．三相组式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4．三相可调电阻900Ω（MEL-03）变压器T选用MEL-01三相组式变压器中的一只或单独的组式变压器。

实验时，变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。

A、V1、V2分别为交流电流表、交流电压表。

具体配置由所采购的设备型号不同由所差别。

若设备为MEL-I系列，则交流电流表、电压表为指针式模拟表，量程可根据需要选择；若设备为MEL-II系列，则上述仪表为智能型数字仪表，量程可自动也可手动选择。

仪表数量也可能由于设备型号不同而不同。

若电压表只有一只，则只能交替观察变压器的原、副边电压读数，若电压表有二只或三只，则可同时接上仪表。

W为功率表，根据采购的设备型号不同，或在主控屏上或为单独的组件（MEL-20或MEL-24），接线时，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额定容量P N=77W，U1N/U2N=220V/55V，I1N/I2N=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U0=c．然后，逐次降低电源电压，在~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。

三相变压器的参数测定原理简述变压器是用来变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。

变压器的工作原理是建立在电磁感应原理基础之上的。

变压器铁芯内产生的总磁通分为两个部分，其中主磁通是以闭合铁心为路径，它同时匝链原、副绕组，分别感应电势，磁通是变压器传递能量的主要因素。

还有另一部分磁通通过非磁性物质而形成闭合回路，变压器负载运行时，原、副方都存在这部分磁通，分别用和表示。

而变压器空载运行时仅原方有，这部分磁通属于非工作磁通，其量值约占总磁通的，故把这部分磁通称为漏磁通。

漏磁通和分别单独匝链变压器的原绕组和副绕组，并在其中感应电势和。

实际变压器中既有磁路问题又有电路问题，这样将会给变压器的分析、计算带来困难。

为此，对变压器的电压、电流和电势的关系进行等值变换（即折算），可将同时具有电路和磁路的问题等值简化为单一的电路问题，以便于计算。

图4–1为双绕组变压器的“型”等值电路。

变压器的参数即为图中的等。

对于三相变压器分析时化为单相，也使用图4–1的等值电路。

因此，等值电路中所有参数包括各电压、电流、电势的值均为单相数值。

变压器归算的基本方程式为：式中式(4–1)为原来的电压平衡方程式；式(4–2)为折算到原边的副边电压平衡式；式(4–3)为电流平衡方程式。

分析变压器性能的方法通常使用等效电路、方程式和相量图。

一般若作定性分析，用相量图较方便；若作定量计算，则用等值电路较方便，故通常就是利用等效电路来求取变压器在不同负载时的效率、功率因数等指标的。

要得到变压器的等效电路，一般是通过变压器的空载实验和负载损耗实验（也叫短路实验），再经计算而得出其参数的。

由变压器空载实验，可以测出变压器的空载电流和铁心损耗，以及变压器的变比，再通过计算得到变压器励磁阻抗。

空载时变压器的损耗主要由两部分组成，一部分是因为磁通交变而在铁心中产生的铁耗，另一部分是空载电流在原绕组中产生的铜耗。

由于空载电流数值很小，此时铜耗便可以略去，而决定铁耗大小的电压可达到正常值，故近似认为空载损耗就是变压器的铁耗。

第2章变压器实验实验二三相变压器一.实验目的1．通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。

2．通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。

二.预习要点1．如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。

2．三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。

4．变压器空载和短路实验应注意哪些问题？电源应加在哪一方较合适？三．实验项目1．测定变比2．空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosϕ0=f(U0)。

3．短路实验：测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K)，cosϕK=f(I K)。

4．纯电阻负载实验：保持U1=U1N，cosϕ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。

四．实验设备及仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3．三相心式变压器（MEL-02）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4．三相可调电阻900Ω（MEL-03）5．波形测试及开关板（MEL-05）6．三相可调电抗（MEL-08）五．实验方法1.测定变比21实验线路如图2-4所示，被试变压器选用MEL-02三相三线圈心式变压器，额定容量P N=152/152/152W,U N=220/63.5/55V,I N=0.4/1.38/1.6A，Y/Δ/Y接法。

实验时只用高、低压两组线圈，中压线圈不用。

U3V1.3W1、表2-6b．然后，逐次降低电源电压，在1.2~0.5U N的范围内；测取变压器的三相线电压、电流和功率，共取6~7组数据，记录于表2-7中。

其中U=U N的点必须测，并在该点附近测的点应密些。

c．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。

表2-723O2411Nb．在保持U1=U1N的条件下，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取变压器三相输出线电压和相电流，共取5～6组数据，记录于表2-9中，其中I2=0和I2=I N两点必测。