《电机与拖动》课程设计_小型单相变压器设计

《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》变压器---单相变压器的并联运行实验一、实验目的1．学习变压器投入并联运行的方法。

2．研究阻抗电压对负载分配的影响。

二、预习要点1．单相变压器并联运行的条件。

2．如何验证两台变压器具有相同的极性。

3．阻抗电压对负载分配的影响。

三、实验项目1．将两台单相变压器投入并联运行。

2．阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配情况。

3．阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配情况。

四、实验设备及仪器1．电机教学实验台主控制屏；2．功率及功率因数表；3．三相心式变压器；4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）；5．波形测试及开关板（NMEL-05B）。

五、实验线路和操作步骤实验线路如图2-19所示。

图中单相变压器Ⅰ和Ⅱ选用三相心式变压器中任意两台，变压器的高压绕组并联接电源，低压绕组经开关S1并联后，再由开关S3接负载电阻R L。

由于负载电流较大，R L可采用并串联接法（选用NMEL-04的90Ω与90Ω并联再与180Ω串联，，则首端1U1与1V1为同极性端，反之为异极性端。

2U2-U2V1。

2V2(2)投入并联：检查两台变压器的变比相等和极性相同后，合上开关S1，即投入并联。

若KI与KⅡ不是严格相等，将会产生环流。

2．阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行。

a．投入并联后，合上负载开关S3。

b．在保持原方额定电压不变的情况下，逐次增加负载电流，直至其中一台变压器的输出电流达到额定电流为止，测取I、I I、IⅡ，共取5～6组数据记录于表2-24中。

表2-243．阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行。

打开短路开关S2，变压器Ⅱ的副方串入电阻R，R数值可根据需要调节（一般取5~10Ω之间），重复前面实验测出I、I I、IⅡ，共取5～6组数据，记录于表2-25中。

表2-25六、实验报告1．根据实验(2)的数据，画出负载分配曲线I I=f(I)及IⅡ=f(I)。

2．根据实验(3)的数据，画出负载分配曲线I I=f(I)及IⅡ=f(I)。

河南理工职业学校电工电子与电机拖动教案：变压器的工作原理及分类、单相变压器的空载运行作业P 111、 1、5、P 141、1、2、3 板书布置备注第六章 变压器的基本工作原理和构造 § 6-1变压器的工作原理及分类（第八次课）变压器的主要功能是把一种电压的电能转换为同频率的另一种电压的电能，故称变压器。

实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和相数。

一． 一．变压器的工作原理变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图3－1所示。

一个绕组接电源，称为原绕组（一次绕组、初级），另一个接负载，称为副绕组（二次绕组、次级）。

原绕组各量用下标1表示，副绕组各量用下标2表示。

原绕组匝数为N 1，副绕组匝数为N 2。

图3-1理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压1u ，产生电流1i ，建立磁通φ，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势1e 和2e 。

dt d N e u φ111=-= dt d N e u φ222=-=k N N E E U U ===212121 k U U 12=说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。

又∵ 2211I U I U =∴k II U U I 22121==说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。

二．变压器的分类按用途分：电力变压器和特种变压器 按相数分：单相、三相、多相变压器按每相绕组数目分：双绕组、三绕组、自耦变压器§ 6-2．变压器的基本结构 （一）（一） 铁心作用、材料、基本形式（心式和壳式） （二）（二） 绕组作用、材料、型式 高压绕组和低压绕组 同心式和交叠式（三）（三） 油箱及其附件油箱、储油柜、散热器、分接开关、套管、气体继电器等 （四）（四） 铭牌及额定值 1．型号2．额定容量N S kV A3．额定电压N NU U 21 V ，kV4．额定电流N iNI I 2 A5．额定频率N f H Z 额定值之间的关系：单相变压器：N N N U S I 11= N NN U S I 22= 三相变压器：N N N U S I 113= N NN U S I 223=例2-1§7、1 单相变压器的空载运行空载运行：原绕组加额定电压，副绕组开路的运行情况称为空载运行。

小型单相变压器设计小型单相变压器简介变压器是通过电磁耦合关系传递电能的设备，用途可综述为：经济的输送电能、合理的分配电能、安全的使用电能。

实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和相数。

小型变压器指的是容量1000V.A 以下的变压器。

最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁心(构成磁路)和绕在铁心上的两个匝数不同、 彼此绝缘的绕组(构成电路)构成。

这类变压器在生活中的应用非常广泛。

一、 变压器的工作原理变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁心形状一般有E 型和C 型铁心。

变压器（transformer ）是利用电磁感应原理将某一电压的交流换成频率相同的另一电压的交流电的能量的变换装备。

变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图（1）所示。

一个绕组接电源，称为原绕组（一次绕组、初级），另一个接负载，称为副绕组（二次绕组、次级）。

原绕组各量用下标1表示，副绕组各量用下标2表示。

原绕组匝数为1N ，副绕组匝数为2N 。

图（1）变压器结构示意图理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压1u ，产生电流1i ，建立磁通φ，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势21e e 和。

（1） 电压变换当一次绕组两端加上交流电压1u 时，绕组中通过交流电流1i ，在铁心中将产生既与一次绕组交链，又与二次绕组交链的主磁通φ。

（1-1）（1-2）（1-3）（1-4）说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。

（2） 电流变换变压器在工作时，二次电流2I 的大小主要取决于负载阻抗模|1Z |的大小，而一次电流1I 的大小则取决于2I 的大小。

2211I U I U = 又（1-5）K II U U I 22121==∴（1-6）说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。

小型变压器的原理：小型单相变压器一般是指工频小容量单相变压器。

二、 变压器的基本结构1、 铁心：铁心是变压器磁路部分。

题目：小型单相变压器设计
1.设计任务：
设计一个小型单相变压器，能够满足不同小型设备的电源要求。

小型变压器的一次侧/二次侧电压为220V/24V（或48V）。

2.设计要求：
1）根据变压器的基本原理，设计出变压器的基本结构
2）选定铁芯尺寸、绕组匝数以及导线规格
3）完成单相变压器的参数测定，并分析运行特性
4）撰写设计报告、总结以及心得
3.设计用设备和器件：
功率表、万用表、交流电流表、交流电压表
4.设计计划安排：
5.主要参考文献：
1)《电机与拖动》，戴文进编著，清华大学出版社，2008
2)《电机与拖动基础》，杨文焕编著，西安电子科技大学出版社，2008
3)《电机与拖动》，杨天明编著，中国林业出版社出版社，2008。

教案正页序号2教案附页2、小型变压器的设计四、课题所需的相（一）自耦变压器1、单相自耦变压器2、三相自耦变压器自压仅降压，只要入、输出对下，就变成压器。

入低压侧，这是很不安全的，所以低压侧应有防止过电压的保护措施。

2)如果在自耦变压器的输入端把相线和零线接反，虽然二次侧输出电压大小不变，仍可正常工作，但这时输出“零线”已经为“高电位”，是非常危险的。

（3）. 自耦变压器输出功率S2=U2I2=U2(I+I1)=U2 I +U2I1=S’2+S’’2S’2为绕组之间电磁感应传递的能量，而S’’2为电路直接从一次侧传递的能量。

从U2I1= S’’2可导出：S’’2=S2/K通常，自耦变压器变比K=1.2~2的状态下，优点明显。

（二）仪用互感器1、电流互感器工作原理电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一次侧、二次侧绕组，但它的一次侧绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗。

电流互感器的二次侧绕组匝数较多，它与电流表或功率表的电流线圈串联成为闭合电路，由于这些线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。

由于二次侧近似于短路，所以互感器的一次侧的电压也几乎为零，因为主磁通正比于一次侧输入电压，总磁势为零。

2、电压互感器工作原理路中，流电流，被电压互感器的原理和普通降压变压器是完全一样的，不同的是它的变压比更准确；电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪表(如功率表、电能表等)的电压线圈。

因为这些负载的阻抗都很大，电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态， U2为二次侧电压表上的读数，只要乘变比K就是一次侧的高压电压值。

仪用互感器的结构和使用注意事项比较比较内容电流互感器电压互感器结构一次绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中; 二次绕组匝数较多，二次侧近似于短路状态。

运行中二次侧不得开路。

一次侧接有高电压，而二次侧近似开路状态，运行中，二次侧不能短路。

左右(即电弧上电压)。

项目一单相变压器一、教学目标1.能正确描述的单相变压器的特点、用途、类型、结构等基本知识。

2.能掌握单相变压器的原理。

3.能正确掌握单相变压器的绕组重新绕制的方法和步骤。

二、课时分配本章共3个任务，本章安排8课时。

三、教学重点我们通过本项目的实施，了解单相变压器的特点和结构，掌握其工作原理，并能对单相变压器的绕组进行重新绕制。

四、教学难点1.能掌握单相变压器的原理。

2.能正确掌握单相变压器的绕组重新绕制的方法和步骤。

五、教学内容任务一认识单相变压器一、变压器的分类1. 按相数分类按电源供电的相数分类，可分为单相变压器和三相变压器。

2. 按用途分类按变压器的用途分类，可分为电力变压器、仪用变压器、电炉变压器、自耦变压器和电焊变压器。

3. 按冷却方式分类按冷却方式分类，可分为油浸式变压器、风冷式变压器、自冷式变压器和干式变压器。

4. 按铁心结构形式分类二、单相变压器的结构1. 铁心2. 绕组（1）同心式绕组：（2）交叠式绕组：三、单相变压器的用途四、特殊用途变压器1. 自耦变压器2. 仪用互感器（1）电流互感器：电流互感器的使用注意事项：（1）电流互感器在运行中二次侧不得开路。

（2）电流互感器的铁心和二次侧要同时可靠接地，以免在高压绝缘击穿时危及仪表或人身的安全。

（3）电流互感器的一次、二次绕组有“＋”“－”或“*”标记，表示同名端，当二次侧接功率表或电度表的电流线圈时，一定要注意极性。

（4）电流互感器的负载大小，影响到测量的准确度，一定要二次侧的负载阻抗小于要求的阻抗值，并且所用电流互感器的准确度等级比所接仪表的准确度等级高两级，以保证测量的准确度。

（2）电压互感器：电压互感器的使用注意事项：（1）电压互感器运行中，二次侧不能短路，否则会烧坏绕组。

因此，二次侧要装熔断器保护。

（2）铁心和二次侧绕组的一端要可靠接地，以防绝缘破坏时，铁心和绕组带高压电。

（3 二次侧绕组接功率表或电能表的电压线圈时，极性不能接错；三相电压互感器和三相变压器一样，要注意连接法，接错会造成严重后果。

电机拖动课程设计任务书
一、设计课程题目
单相变压器的设计
二、设计要求
设计一台单相变压器，要求额定值S N=（1000+学号后两位）W，U1N/ U2N = 220/ 110 V。

要求合理设计变压器一次侧和二次侧（等效）电阻、电感、绕组匝数及其主磁通。

课程设计的主要内容如下：
（1）介绍变压器的工作原理和基本结构；
（2）分析T型等效电路的理论知识并画出T型等效电路；
（3）依据T型等效电路分析所给参数，设计并计算一次侧参数、二次侧参数和主磁通；
（4）最后写出本次课设的总结。

要求：设计中注意培养运用所学电机拖动知识和创造性思维方式和创造能力，要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。

等效电路应有计算和说明。

课称设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路。

设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。

设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。

报告要求手写。

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。