上海开放大学电气传动技术及应用实验三单相变压器空载和短路实验实验报告分校：_____ ______班级：__________________学生姓名：__________________学号：__________________实验成绩：__________________批阅教师：__________________实验日期年月日实验三单相变压器空载和短路实验一、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、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、负载实验（选做）（1）纯电阻负载保持U1=U N，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
（2）阻感性负载保持U1=U N，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。
三、实验方法1、实验设备2、屏上排列顺序D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43图3-1 空载实验接线图3、空载实验1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。
被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量 P N =77W ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =0.35/1.4A 。
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 0=1.2U N ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U N 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。
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3-1中。
5）为了计算变压器的变比，在U N 以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中。
4、短路实验1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2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。
图3-2 短路实验接线图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1.1I N 为止，在(0.2～1.1)I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。
4）测取数据时，I K=I N点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。
实验时记下周围环境温度(℃)。
5、负载实验实验线路如图3-3所示。
变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1和S2，接到负载电阻RL 和电抗XL上。
RL选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值，XL选用D43，功率因数表选用D34-3，开关S1和S2选用D51挂箱图3-3 负载实验接线图（1）纯电阻负载1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S1、S2打开，负载电阻值调到最大。
2）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=U N。
3）保持U1=U N，合上S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻R L的值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。
4）测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据6-7组，记录于表3-3中。
12 1）用电抗器X L 和R L 并联作为变压器的负载，S 1、S 2打开，电阻及电抗值调至最大。
2）接通交流电源，升高电源电压至U 1=U 1N3）合上S 1、S 2，在保持U 1=U N 及cos φ2=0.8条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U 2和I 2。
4）测取数据时，其I 2=0，I 2=I 2N 两点必测，共测取数据6-7组记录于表3-4中。
四、注意事项1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。
2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
五、实验报告1、计算变比由空载实验测变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K 。
K=U AX /U ax2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数（1）绘出空载特性曲线U 0=f(I 0)，P 0=f(U 0)，cos φ0=f(U 0)。
式中：0000cos I U P =Φ（2）计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于U 0=U N 时的I 0和P 0值，并由下式算出激磁参数3（1）绘出短路特性曲线U K =f(I K ) 、P K =f(I K )、cos φK =f(I K )。
（2）计算短路参数从短路特性曲线上查出对应于短路电流I K =I N 时的U K 和P K 值由下式算出实验环境温度为θ(℃)时的短路参数。
折算到低压方由于短路电阻r K 随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值。
2'2'2'''KK K K K K KK K r Z X I P r I U Z -===222'''K X X K r r K Z Z KK K K K K ===2202mm m m m r Z X I UZ I P r -===式中：234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。
计算短路电压(阻抗电压)百分数I K =I N 时短路损耗P KN = I N 2r K75℃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 ∆（1）绘出cos φ2=1和 cos φ2=0.8两条外特性曲线U 2=f(I 2)，由特性曲线计算出I 2=I 2N 时的电压变化率%10020220⨯-=∆U U U u 227575755.234755.234K C K C K K C K X r Z r r +=++=︒︒︒θθ%100%100%1007575⨯=⨯=⨯=︒︒NK N KX N C K N Kr NC K N K U XI u U r I u U ZI u（2）根据实验求出的参数，算出I 2=I 2N 、cos φ2=1和I 2=I 2N 、cos φ2=0.8时的电压变化率Δu 。
将两种计算结果进行比较,并分析不同性质的负载对变压器输出电压U 2的影响。
6、绘出被试变压器的效率特性曲线(1)用间接法算出cos φ2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表3-5中。
式中：P KN 为变压器I K =I N 时的短路损耗(W)； P 0为变压器U 0=U N 时的空载损耗(W)。
为副边电流标么值(2)2(3)计算被试变压器η=ηmax 时的负载系数βm 。
%100)cos 1(22022220⨯+++-=***KN N KN P I P P I P I P ϕη22sin cos ϕϕKX Kr u u u +=∆KNm P P 0=β)(cos 222W P P I N =*ϕN I I I 22*2=六、思考题1、变压器空载和短路实验应注意哪些问题？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？答：（1）空载试验：①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。
②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U0=1.2U N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U N的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。
③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3-1中。
短路试验：①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。
②接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1I N为止，在(0.2～1.1)I N范围内测取变压器的U K、I K、P K。
③测取数据时，I K=I N点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。
实验时记下周围环境温度(℃)。
（2）空载试验时：可在高压侧或低压侧进行，考虑到空载试验电压要加到额定电压，当高压侧的额定电压较高时，为了便于试验和安全起见，通常在低压侧进行试验，即：变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。
短路试验时：由于短路试验电流较大，而外加电压却很低，一般电力变压器为额定电压的4%~10%，因此为便于测量，一般在高压侧试验，低压侧短路。
即：变压器的高压线圈A、X接电源，低压线圈a、x短路。
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？答：空载试验时：电压表V1放在功率表W前，电流表A放在功率表W后。
短路试验时：电流表A放在功率表W前，电压表V1放在功率表W后。
这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。
答：空载试验时：由于空载电流I0很小，绕组损耗I20R很小，所以认为变压器空载时的输入功率P0完全用来平衡变压器的铁芯损耗，即P0≈ΔP Fe。
短路试验时:由于外加电压很低，主磁通很小，所以铁损和励磁电流均可忽略不计，这时输入的功率P K可认为完全消耗在绕组的电阻损耗上，即P K≈ΔP Cu。
