电机与拖动-变压器

《电机与拖动》变压器---单相变压器实验一、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．负载实验保持U1=U1N，cos =1的条件下，测取U2=f(I2)。

2四、实验设备及仪器1．交流电压表、电流表、功率、功率因数表（NMCL-001）2．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）3．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）4．单相变压器Array五、实验方法1．空载实验实验线路如图2-1。

图2-1 空载实验接线图实验时，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。

其中用一只电压表，交替观察变压器的原、副边电压读数。

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．未上主电源前，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 U1N/U2N=220V/110V，I1N/I2N=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U0=1.2U N。

c．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U N以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表2-1中。

e．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。

表2-12．短路实验实验线路如图2-2。

完整版)大工《电机与拖动实验》实验报告实验报告实验名称：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。

实验项目：1.空载实验测取空载特性Uo=F(uo)，P=F(uo)2.短路实验测取短路特性Yk=F(Ik)，PK=F(I)3.负载实验保持U1=U2，cosφ2=1的条件下，测取U2=F(I2)实验设备表：名称。

型号和规格。

用途及使用注意事项电机教学实验台。

NMEL-II。

为实验室提供电源，使用前需调节输出电压和固定电机压为三相组式变压器。

用于实验，操作时需快，以免线路过热功率表、功率因数表。

NMEL-03，NMEL-20.改变输出电流大小时需注意量程运用，测量功率及功率因数不得超过量程，线素不能接错交流电压表、电流表。

NMEL-05.测量交流电压和交流电流值时需适当选择量程且注意正反接线旋转指示灯及开关板。

MEL-001C。

通断电路时需连完后闭合，拆电路前需断开空载实验：1.填写空载实验数据表格表1-1序号。

实验数据。

计算数据U(V)。

I(A)。

P(W)。

U1/U2.cosφ21.224.4 119.7 0.133.1.00.1.942.212.7 113.0 0.089.0.95.1.623.206.3 109.9 0.007.0.92.1.484.196.9 105.2 0.066.0.88.1.315.185.8 99.07 0.057.0.83.1.146.161.3 86.08 0.043.0.72.0.847.139.6 74.79 0.035.0.62.0.632.根据上面所得数据计算得到铁损耗PFe、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、电压比k表1-2序号。

实验数据。

计算数据U(V)。

I(A)。

P(W)。

PFe(W)。

Rm(Ω)。

Xm(Ω)。

U1/U2.k1.224.4 119.7 0.133.6.29.183.8.55.4.1.00.0.532.212.8 113.1 0.089.4.52.195.6.52.5.0.95.0.5313.206.3 109.9 0.007.0.36.566.9.15.5.0.92.0.534.196.9 105.2 0.066.3.31.219.6.42.1.0.88.0.535.185.8 99.07 0.057.2.62.262.7.33.8.0.83.0.536.161.3 86.08 0.043.1.52.449.9.18.2.0.72.0.537.139.6 74.79 0.035.1.17.583.6.13.2.0.62.0.53改写后的实验报告：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。

《电机与拖动》一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题)1．电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场(A) 不存在(B) 存在(C) 不好确定正确答案：B2. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。

(A) 线性磁路(B) 非线性磁路(C) 任何磁路正确答案：A二、判断题(判断正误，共4道小题)3. 电机和变压器常用硅钢片做铁芯材料，是因为它们是软磁材料。

正确答案：说法正确4. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。

正确答案：说法错误5. 铁芯叠片越厚，铁耗越小。

正确答案：说法错误6. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。

正确答案：说法错误三、主观题(共2道小题)7. 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？参考答案：答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。

由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。

8. 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？试比较交流磁路和直流磁路的异同点。

参考答案：答：电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。

直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其交链的导体中感应电势电机与拖动I第2次作业一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题)1. 直流电动机的额定功率指（）(A) 转轴上吸收的机械功率(B) 转轴上输出的机械功率(C) 电枢端口吸收的电功率(D) 电枢端口输出的电功率正确答案：B2. 一台四极直流发电机，单迭绕组，额定功率为20kW，现将其改接为单波绕组，则电机的额定功率为（）(A) 减少一半(B) 保持不变(C) 增大一倍(D) 增大二倍正确答案：B二、判断题(判断正误，共1道小题)3. 直流电机工作在任何运行状态下，感应电动势总是反电动势。

实验报告（理工类）开课学院及实验室:电气信息学院6A203 实验时间：2015年4月25日一、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、实验原理三、实验设备、仪器及材料四、实验步骤1、空载实验1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图2-4-1接线。

被测变压器选用三相组式变压器DJ1O中的一只作为单相变压器，其额定容量P N=48.4W,U IN∕U2N=121∕31.8V,I√I2N=0.4/1.6A0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。

调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U O=1.2U N,然后逐次降低电源电压，在1.2〜0.2UN的范围内，测取变压器的U。

、I。

、P0o 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2-4-1中。

5）为了计算变压器的变比，在UN以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表2-4-1中。

测取短路特性Uκ=f（Iκ）,Pκ=f（Iκ）,cosΦκ=f（Iκ）o2、短路实验D按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图2-4-2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。

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.II N为止，在（0.2〜1.1）IN范围内测取变压器的U K、I K、P KO4）测取数据时，IK=IN点必须测，共测取数据6-7组记录于表2-4-2中。

五、实验过程记录（数据、图表、计算等）六、实验结果分析及问题讨论。

第二部分 变压器9－3 为了得到正弦感应电势，当铁心不饱和时，空载电流各成何种波形？为什么？ 9－4 试说明磁势平衡 的概念及其在分析变压器中的作用。

9－5 为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？ 9－6 变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化±10％，试问对x σ1和xm的影响怎样？如果仅将外施电压变化±10％，其影响怎样？如果仅将频率变化±10％，其影响又怎样？9－8 一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额定电压不变。

试问对激磁电流，铁哈，漏抗，电压变化率有何影响？9－13 将一台1000匝的铁心线圈接到110伏，50赫兹的交流电源上，由安培表的读数得知A I5.01=，w P 101=，把铁心抽去后电流和功率为100A 和10kw 。

假设不计漏磁，试求：（1）两种情况下的参数、等效电路和矢量图（用同一尺寸画）（2）磁化电流和铁耗电流；（3）两种情况下的相同最大值。

9－14 有一台单相变压器，额定容量100=S NKV A ，原副边额定电压230600021=UU NN 伏，50=fN赫兹。

原副线圈的电阻及漏抗为32.41=r 欧，Ω=0063.02r ，Ω=9.81x σ，Ω=013.02x σ。

试求：（1）折算到高压边的短路电阻r k，短路电抗xk及阻抗Zk；（2）折算到低压边的短路电阻rk'，短路电抗xk'及阻抗Zk'；（3）将（1）、（2）求得的参数用标么值表示；（4）计算变压器的短路电压百分比uk及其分量ukr，ukx。

（5）求满载及8.0(8.0,1222===ϕϕϕCos Cos Cos滞后）及超前等三种情况下的电压变化率,u ∆并讨论计算结果。

9－15 一台单相变压器，已知Ω=19.21r，Ω=4.151x σ，Ω=15.02r ，Ω=964.02x σ，，Ω=1250rm，Ω=12600x m ，T W 8761=，T W 2602=，当8.02=ϕCos滞后时，副边电流A I1802=，V U 60002=。

0-1 基本磁化曲线与初始磁化曲线有何区别？磁路计算时用哪种磁化曲线？基本磁化曲线是铁磁材料被反复磁化时，B-H 曲线不是单值，而是一条磁滞回线，磁滞回线平均后得到基本磁化曲线；将未经磁化的铁磁材料进行磁化，磁场强度H 由零增大时，磁通密度B 随之增大，所得B =ƒ(H )曲线称为初始磁化曲线；在进行磁路计算时，为了简化计算，不考虑磁滞现象，而用基本磁化曲线来表示B 与H 之间的关系，故通常所说的铁磁材料的磁化曲线是指基本磁化曲线。

0-2 铁心中有哪些损耗？这些损耗是如何产生的？又与哪些因素有关？ 交流磁路中存在着铁心损耗，铁心损耗又分为磁滞损耗和涡流损耗。

磁滞损耗：指铁磁材料在交变的磁场中反复磁化，磁畴间相互摩擦，产生的损耗。

h h m np k fB V=，磁滞损耗与交变磁场的频率f 、铁心的体积V 、磁滞回线的面积成正比。

涡流损耗：指涡流产生的损耗。

222w w mp k f B V =∆，k w 为与材料有关的比例系数，∆为铁磁材料的厚度。

0-3 电机的磁路通常采用什么材料制成？这些材料有什么特点？铁磁材料是组成磁路的主要部分，其特点是能在外磁场中呈现很强的磁性，磁化曲线具有饱和性，其磁导率远大于非铁磁材料磁导率，且不是常数，随磁场强度的变化而变化。

铁磁材料具有剩磁和矫顽力，饱和性、磁滞现象是其基本特性。

0-4 磁路与电路在物理本质上有何区别？在物理本质上磁路与电路的区别：电路中存在的漏电现象通常是极小的，可忽略不计；磁路中存在的漏磁现象较漏电现象严重，一般在电机和变压器设计中，为了提高计算精度，需要考虑漏磁的影响，只有在不需精确计算或为了简化计算时，才不考虑漏磁影响。

第一章 变压器1-1变压器有什么用途？其铁心为什么要用硅钢片叠成？ 1-2变压器铭牌有哪些主要额定数据？各额定值的含义是什么？ 1-3短路电压的大小由什么因素决定？它对变压器运行有什么影响？1-4为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损？为什么变压器的短路损耗可近似看成铜损？1-5变压器的空载试验为什么一般在低压侧做？短路试验时，一次侧所加的电压至短路电流为额定电流为止，为什么？1-6什么是引起变压器负载运行时二次侧端电压变化的原因？电压变化率能为零吗？如果能，则带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？答：由于变压器内部存在漏阻抗，当有负载电流时，会产生电压降，所以输出电压是随负载电流变化而变化的，其变化规律与负载的性质有关。

网络教育学院电机与拖动实验报告学习中心：陕西礼泉奥鹏学习中心层次：专升本专业：电气工程及其自动化学号： 151547409401 学生：刘洁完成日期： 2017 年 2 月 27 日实验报告一实验名称： 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。

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11NU =U ，2cos 1ϕ=的条件下，测取22U =f(I )。

（一）填写实验设备表（二）空载实验1．填写空载实验数据表格2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗Fe P 、励磁电阻m R 、励磁电抗m X 、电压比k（三）短路实验1.填写短路实验数据表格表2 室温θ=25O（四）负载实验1. 填写负载实验数据表格（五）问题讨论1. 什么是绕组的同名端？答：铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过在任意瞬间当变压器一个绕组的某一出线端为高电位时则在另一个绕组中也有一个相对应的出线端为高电位那么这两个高电位如正极性的线端称同极性端而另外两个相对应的低电位端如负极性也是同极性端。

即电动势都处于相同极性的线圈端就称为绕组的同名端。

2. 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。

3. 实验的体会和建议录间隔相同的一段数据。

使得实验结果比较有普遍性。

建议：数据结果可以用图表显示。

电机与拖动上节课第三节变压器的负载运行1111U E I Z =−+ 2222U E I Z =−一、变压器的基本方程第四节变压器的基本方程、等效电路和相量图•基本方程式组•按照方程的类别列1U 1I mφ 2I 2U 1E 2E 1E σ2E σ•原端电压方程式•副端电压方程式•原副端电势联系•原副端磁势联系•激磁方程•负载方程•六个基本方程式111122221212122/1mm m LU E I Z U E I Z EE k I I I k E I Z UI Z =−+=−=+=−== 1U •已知：，Z 1，Z 2，k ，Z m ，Z L•求解：I 1, I 2, E 1, E 2, I m , U 2•正好可以求出来唯一解二、归算1U 1I mφ 2I 2U 1E 2E 1E σ2E σ目的：-原来的电路复杂，想办法去掉变压器→纯电路问题方法：-线性变换-用一个假想的和原方匝数N 1 一样的绕组N 2´代替N 2原则：-电磁本质不变-磁势，磁通，功率………归算过程：-注意归算前匝数N2，归算以后：'21N N=.''2222N I N I=（1）电流-磁势不变（2）电势-磁通不变（3）电阻-有功功率不变.'221I Ik=2..'12E E k E== ()E N∝22''2222I r I r=2'22r k r='222x k x σσ='222Z k Z =（4）漏抗-无功功率不变-可以有多种方法理解（5）漏阻抗2x Nσ∝.''22221,E k E I I kσσ==（1）物理概念（2）电势电流（3）量纲：与电阻相同'''222Z r xσ=+..''2222U I U I =.'22U kU =.2.2L U Z I =（6）负载电压-输出功率不变（7）负载阻抗-根据定义'2LLZ k Z =...1111U E I Z =−+..''''2222U E I Z=−...'12m I I I=+..'12E E=..1m mE I Z −=..'''22LU I Z =k 归算匝数归算系数原匝数=21k k k 电压、电势归算值实际值 电流 阻抗⎧⎪⎪⎪⎪⎪=×⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩•其中： 归算以后的方程式：三、变压器的等值电路1N 1U 1I 1E 1Zm Z'2I '2Z '2E A BDC'2N'2U 采用逐步简化的方法k=1 的理想变压器1U 1I 1Z m Z'2I '2Z '2U 1、T 型等值电路1U 1I 1Z m Z-'2I '2Z-'2U d Z1、T 型等值电路1、T型等值电路命名的方法，拿掉电源和负载的拓扑命名法注意正方向的调整验证了副端感性负载的去磁效应性质，即有负载后必须增大电流才能维持磁通不变从能量上讲，验证了副方能量肯定来自原方，可以画出能量图..11dU I Z =121211''111()''md L m L Z Z Z Z Z Z Z Z Z =+=++++¾等效阻抗：¾优点：物理意义清楚¾缺点：并联支路多求解麻烦1U 1I 1Z m Z-'2I '2Z -'2U d Z11m m mE U I Z Z =≈1Z •很小2、Г型等值电路•可以移出励磁回路，误差在允许范围内1U 1I 1Z m Z-'2I '2Z-'2U '12''12LU I Z Z Z −=++电力变压器中电流↑↑，相对地I m 的比例更小 略去不计1U 1I 1Z-'2I '2Z -'2U 1U 1I =-'2I kZ '2U −3、最简化等值电路'1112'''12L k LU U I I Z Z Z Z Z =−==+++'12k Z Z Z=+k k kZ r jx =+¾定性分析时常用¾短路参数的概念¾定义短路阻抗： 物理意义（2）短路阻抗对负载来说，相当于变压器的“内阻”（1）由于很小，所以变压器稳定短路时电流↑↑3、最简化等值电路'12k r r r=+'12k x x x σσ=+第一部分电机原理第三章变压器四、相量图1、画相量图的依据（2）不同量之间的相位关系，如电势和磁通（1）基本方程式组：相量之间的关系，如何叠加（3）不同元件的电压和电流的关系-电阻、电容、电感-相位角，电阻时=0，电容时<0、电感时>0（4）基本相量关系--11,I jI jI E E −如和和-2、T 型等值电路的相量图2I 2U 2cos ϕ.1U .1I 最常见的，已知，，求： 步骤：（1）按比例画出，，-依据：'2U 2ϕ'22/I I k='22U kU ='2I'2U '2I2、T型等值电路的相量图（2）求出来，，，并按比例画出-依据：2..''''222...'''''22222E U I Z U I r j I x=+=++.1E −'21E E =.'2E .1E （3）求-方向：超前E 1相量90 度-大小：4.44公式.mΦ'2U'2I ''22I r ''22jI xσ'21E E = mφ 1E −2、T型等值电路的相量图（4）求I m 相量-方向：-大小：1m mr tgx α−=1m mE I Z =...'12()m I I I =+−（5）求I 1相量-依据：'2U '2I '21E E = mI '2I− 1I mφ 1E − ''22jI x σ''22I r2、T型等值电路的相量图（6）求U 1相量-依据：..1111..11111U E I Z E I r j I x =−+=−++'2U '2I''22I r''22jI xσ'21E E = mI '2I − 1I mφ 1E − 11I r 11jI x σ1U3、对应简化等值电路的相量图方程：...'112kU U I Z =−+12I I ′=− 2U ′− 1kI r 1kjI x 1U 2ϕ1U 1I =-'2I kZ '2U −五、变压器的分析方法比较¾基本方程式组-原始；准确-定量计算¾等值电路-简化；场→路，-定量计算、定性分析¾相量图-对应于等值电路-定性分析思考问题：1、变压器为什么要采用归算的方法处理？归算完了以后计算结果会不会有误？2、何时可以用最简化等效电路计算？。