实验03(差动变压器的性能)实验报告

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：差动变压器的工作原理电磁互感原理。

差动变压器的结构如图所示，由一个一次绕组1和二个二次绕组2、3及一个衔铁4组成。

差动变压器一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化。

由于把二个二次绕组反向串接（＊同名端相接），以差动电势输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。

当差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响），它的等效电路如图所示。

图中U1为一次绕组激励电压；M1、M2分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感：L1、R1分别为一次绕组的电感和有效电阻；L21、L22分别为两个二次绕组的电感；R21、R22分别为两个二次绕组的有效电阻。

对于差动变压器，当衔铁处于中间位置时，两个二次绕组互感相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同。

由于两个二次绕组反向串接，所以差动输出电动势为零。

当衔铁移向二次绕组L21，这时互感M1大，M2小，差动变压器的结构示意图差动变压器的等效电路图因而二次绕组L21内感应电动势大于二次绕组L22内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。

在传感器的量程内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。

同样道理，当衔铁向二次绕组L22一边移动差动输出电动势仍不为零，但由于移动方向改变，所以输出电动势反相。

因此通过差动变压器输出电动势的大小和相位可以知道衔铁位移量的大小和方向。

由图可以看出一次绕组的电流为：二次绕组的感应动势为：由于二次绕组反向串接，所以输出总电动势为：其有效值为：差动变压器的输出特性曲线如图所示.图中E21、E22分别为两个二次绕组的输出感应电动势，E2为差动输出电动势，x表示衔铁偏离中心位置的距离。

其中E2的实线表示理想的输出特性，而虚线部分表示实际的输出特性。

E0为零点残余电动势，这是由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素所造成的。

差动变压器实验报告差动变压器实验报告引言：差动变压器是一种常用的电力设备，用于保护电力系统中的变压器。

本次实验旨在深入了解差动变压器的原理和工作机制，并通过实验验证其性能。

一、实验目的：1. 掌握差动变压器的基本原理和结构；2. 了解差动保护的工作原理；3. 通过实验验证差动变压器的性能。

二、实验仪器与设备：1. 差动变压器实验装置；2. 电源；3. 电流互感器；4. 电压互感器；5. 示波器。

三、实验原理：差动变压器是由两个或多个互感器组成的，其中一个为主互感器，其余为副互感器。

主互感器的一侧与电源相连，另一侧与负载相连。

副互感器的一侧与主互感器的相同端子相连，另一侧与差动继电器相连。

差动保护的基本原理是通过比较主互感器和副互感器的输出信号来判断系统是否发生故障。

在正常情况下，主互感器和副互感器的输出信号相等，差动继电器不动作；而在发生故障时，由于主互感器和副互感器的输出信号不同，差动继电器会动作，从而实现对系统的保护。

四、实验步骤：1. 将差动变压器实验装置接入电源，调整电压和电流的大小；2. 通过电流互感器和电压互感器分别测量主互感器和副互感器的输出信号；3. 将测得的信号输入示波器，观察波形；4. 通过改变电流和电压的大小，以及引入不同的故障情况，观察差动继电器的动作情况。

五、实验结果与分析：通过实验观察，我们可以得到以下结论：1. 在正常情况下，主互感器和副互感器的输出信号相等，差动继电器不动作；2. 在发生故障时，主互感器和副互感器的输出信号不同，差动继电器会动作；3. 不同类型的故障会导致差动继电器的动作时间和动作方式不同。

六、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了差动变压器的原理和工作机制，并通过实验验证了其性能。

差动变压器作为一种重要的保护设备，在电力系统中起着至关重要的作用。

掌握差动保护的原理和应用，对于保障电力系统的安全运行具有重要意义。

在今后的学习和工作中，我们应该进一步加深对差动变压器的理解和应用，不断提高自己的技能和知识水平。

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。

实验三-差动变压器的性能实验1：差动变压器位移测量实验一、实验目的了解差动变压器的工作原理和特性二、实验原理差动变压器由一个初级线圈和二个次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。

当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使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），就引出差动电势输出。

其输出电势反映出被测体的移动量。

三、实验器械主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。

四、实验电路以及接线图五、实验数据及处理X为差动变压器衔铁在线圈中移动的距离，X>0为衔铁正向移动，X<0为衔铁反向移动V p-p为次级输出电压，初级输入电压为Vi=3V,f=4.5kHz的正弦波。

由数据和图像可得零点残余电压为80mV。

实验数据如下：数据拟合如下：左侧红线为衔铁反向移动，右侧蓝线为衔铁正向移动。

横轴为衔铁的位移量，单位为mm。

纵轴为次级线圈输出电压值，单位为mV。

正向移动拟合直线方程为y=457.03x+45.143反向移动拟合直线方程为y=-460x+47灵敏度和非线性误差分析：X=+1mm时，灵敏度为500.00(V/m)，非线性误差为0.125%X=-1mm时，灵敏度为500.00(V/m)，非线性误差为0.933%X=+3mm时，灵敏度为466.66(V/m)，非线性误差为0.402%X=-3mm时，灵敏度为473.33(V/m)，非线性误差为0.402%六、思考题差动式变压器和一般电源变压器的异同？相同点：两种变压器均采用电磁感应原理作为工作原理，变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

它可以变换交流电压、电流和阻抗。

不同点：差动变压器是将非电量的位移变化变换成线圈的互感变化，它本身是一种互感式变压器。

实验三电磁式传感器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)。

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。

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)。

差动变压器实验报告引言差动变压器是一种常用的电力设备，广泛应用于电力系统中的保护和控制中。

本次实验旨在通过实验方法验证差动变压器的工作原理，并研究其性能参数与实验条件的关系。

实验装置及原理介绍实验装置实验中使用的差动变压器实验装置包括两台单相变压器、一个调控盘、一个电压表和一个电流表。

其中，单相变压器的一侧通过调控盘和电流表连接至电源，另一侧通过调控盘和电压表连接至负载。

差动变压器原理差动变压器由两个单相变压器组成，分别为主变和副变。

主变和副变的原边和副边通过差动连接，主变的原边和副变的副边分别与电源和负载相连。

差动变压器主要通过相互感应作用来实现信号的传递和转换。

当主、副变的副边电流完全平衡时，差动变压器工作正常；当主、副变的副边电流不平衡时，差动变压器工作异常，可能引发保护动作。

实验步骤及结果分析实验步骤1.将调控盘设定为主变边额定电压，记录电压表示数。

2.在负载侧接入适当的负载，记录电流表示数。

3.将调控盘逐渐扩大到副变边额定电压，记录电压表和电流表示数。

4.逐渐减小负载或将主、副变的原边电压调至额定值，记录电流表示数。

5.根据记录的数据，计算差动电流、变比和误差等。

实验结果分析根据实验记录的数据，我们可以计算差动电流、变比和误差等参数。

差动电流是差动变压器工作正常与异常的重要指标，其大小与主、副变的副边电流平衡程度相关，主、副变的副边电流完全平衡时，差动电流为0；当主、副变的副边电流不平衡时，差动电流不为0，此时需要进行保护动作。

变比是差动变压器主变与副变的变压比，它是电压传输的重要性能指标，也是差动保护装置的参数之一。

误差是主变和副变的测量值与理论值之间的差异，其大小直接影响差动保护装置的灵敏度。

实验结果与讨论差动电流根据实验数据计算得到的差动电流如下： 1. 主变电流：10A 2. 副变电流：10.2A 3. 差动电流：0.2A变比由实验数据计算得到的变比为：1：1.02误差根据实验数据计算得到的误差为：0.02实验结论通过本次实验，我们验证了差动变压器的工作原理，并得到了差动电流、变比和误差等参数。

一、实训目的1. 了解差动变压器的工作原理和特性。

2. 掌握差动变压器的安装、调试和测试方法。

3. 培养动手操作能力和分析问题的能力。

二、实训器材1. 差动变压器实验模板2. 差动变压器3. 测微头4. 双线示波器5. 音频信号源（音频振荡器）6. 直流电源7. 万用表8. 连接线、插头等辅助器材三、实训原理差动变压器是一种将机械位移转换为电信号的传感器。

它由一个初级线圈和两个次级线圈及一个铁芯组成。

当被测物体移动时，差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使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），就引出差动电势输出。

其输出电势反映出被测物体的移动量。

四、实训步骤1. 差动变压器的安装：将差动变压器装在差动变压器实验模板上，确保连接牢固。

2. 实验接线：根据实验模板图，正确连接差动变压器、测微头、双线示波器、音频信号源、直流电源和万用表等设备。

3. 调节实验参数：调节音频振荡器的频率，使其输出频率为45kHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。

调节输出幅度为峰峰值Vp-p 2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。

4. 测试差动变压器性能：a. 调整测微头，使其处于初始位置，观察示波器上的输出波形，记录初始电压值。

b. 逐步调整测微头，使其沿轴向移动，观察示波器上的输出波形变化，记录不同位置下的电压值。

c. 分析差动变压器输出电压与位移之间的关系，计算线性度、灵敏度等性能指标。

5. 数据处理与分析：将实验数据整理成表格，绘制曲线图，分析差动变压器的性能。

五、实验结果与分析1. 记录实验数据，包括测微头位移X、次级输出电压vp-、初级输入电压Vi等。

2. 分析差动变压器的线性度、灵敏度等性能指标，与理论值进行比较。

3. 分析实验过程中可能存在的问题，如接线错误、设备故障等，并提出改进措施。