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实验一 单相变压器实验

【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。
【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。

【实验项目】
1. 空载实验 测取空载特性。
2. 短路实验 测取短路特性。
3. 负载实验 保持，的条件下，测取。

【实验设备及仪器】
序号
名称
型号和规格
数量
1
电机教学实验台
NMEL-II
1
2
三相组式变压器

1
3
三相可调电阻器
NMEL-03
1
4
功率表、功率因数表
NMEL-20
1
5
交流电压表、电流表
MEL-001C
1
6
旋转指示灯及开关板
NMEL-05
1

图1 空载实验接线图
【实验说明】
1. 空载实验
实验线路如图1所示，变压器T选用单独的组式变压器。实验时，变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。
A、、分别为交流电流表、交流电压表。
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．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 ，
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
c．然后，逐次降低电源电压，在1.2~0.5的范围内；测取变压器的、、，共取6~7组数据，记录于表1中。其中U=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，在以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表1中。
d．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验做好准备。
表1
序 号
实 验 数 据
计算数据
U0（V）
I0（A）
P0（W）
U1U1。1U2

1

2

3

4

5

6

7

2. 短路实验
实验线路如图2.（每次改接线路时，都要关断电源）

图2 短路实验接线图
实验时，变压器T的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
A、V、W分别为交流电流表、电压表、功率表，选择方法同空载实验。
a．断开三相交流电源，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底，即使输出电压为零。
b．合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源，逐次增加输入电压，直到短路电流等于1.1为止。在0.5~1.1范围内测取变压器的、、，共取6~7组数据记录于表2中，其中的点必测。并记录实验时周围环境温度（）。
表2 室温θ=
序 号
实 验 数 据
计算数据

1

2

3

4

5

6

3．负载实验
实验线路如图3所示。
变压器T低压线圈接电源，高压线圈经过开关接到负载电阻上。选用NMEL-03的两只900Ω电阻相串联。开关、采用NMEL-05的双刀双掷开关，电压表、电流表、功率表（含功率因数表）的选择同空载实验。
a．未上主电源前，将调压器调节旋钮逆时针调到底，断开，负载电阻值调节到最大。
b．合上交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压。

图3 负载实验接线图
c．在保持的条件下，合下开关，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻的值，从空载到额定负载范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。
d．测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.4A必测，共取数据6~7组，记录于表3中。

表3 =1
序 号
1
2
3
4
5
6
7
U2（V）

I2（A）

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U0=f(I0),P0=f(U0).
2.短路实验 测取短路特性Uk=f(Ik),Pk=f(I).
3.负载实验 保持U1=U1N,COS=1的条件下，测取U2=f(I2)

（一）填写实验设备表
名称
型号和规格
用途
使用注意事项
电机教学实验台
NMEL-II
用于实验
使用前调节输出电压为0
三相组式变压器

实验设备
短路实验时操作要快，以免线路过热
三相可调电阻器
NMEL-03
改变输出电流
实验开始时置于电阻为零位置
功率表、功率因数表
NMEL-20
测量功率及功率因数
不得超量程
交流电压表、电流表
MEL-001C
测量交流电压和电流
接线正确
旋转指示灯及开关板
NMEL-05
通断电及指示
电路连完后闭合拆电路前断开

（二）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

U1U1。1U2

1
119.8
0.135
1.94
224.7
0.12
2
113.5
0.089
1.62
212.7
0.16
3
109.9
0.077
1.48
206.2
0.17
4
105.2
0.066
1.31
196.9
0.19
5
99.07
0.057
1.14
185.8
0.20
6
86.10
0.043
0.84
161.0
0.23
7
74.75
0.035
0.63
139.6
0.24
2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗、励磁电阻、励磁电抗、电压比
表1-2
序 号
实 验 数 据
计 算 数 据

U1U1。1U2

1
119.7
0.132
1.93
224.4
1.93
110.8
900
0.53
2
113.5
0.089
1.62
212.8
1.62
204.5
1258.8
0.531
3
109.9
0.077
1.48
206.3
1.48
249.6
1405.3
0.53
4
105.2
0.066
1.31
196.9
1.31
300.7
1565.3
0.53
5
99.06
0.057
1.14
185.8
1.14
350.9
1702.1
0.53
6
86.03
0.043
0.84
161.3
0.84
454.3
1948.4
0.53
7
74.78
0.035
0.63
139.6
0.63
514.3
2073.8
0.53

（三）短路实验
1. 填写短路实验数据表格
表2 室温θ= 25OC
序 号
实 验 数 据
计算数据

1
8.27
0.211
1.68
0.97
2
10.05
0.258
2.52
0.97
3
11.78
0.302
3.47
0.98
4
13.66
0.349
4.68
0.98
5
15.81
0.403
6.24
0.98
6
16.90
0.43
7.14
0.98

（四）负载实验
1. 填写负载实验数据表格
表3 =1 U1=UN=110V
序 号
1
2
3
4
5
6
7
U2（V）
200.4
198.2
196.4
194.4
192.1
190.3
188.9
I2（A）
0.142
0.202
0.253
0.301
0.355
0.406
0.441

（五）问题讨论
1. 在实验中各仪表量程的选择依据是什么？
答： 依据电压、电流及功率度的最大值选取仪表量程；

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：主要是为了使输出电压为零，防止设备过电压；

3. 实验的体会和建议
答：通过该实验我不仅仅达到了实验目的和学会本次实验的操作接线，而且使我对变压器的参数有了进一步的认识和理解，对变压器的特性有了更具体深刻的体会，同时学会了在实验时应根据需要正确选择各仪表量程保护实验设备。同时也深深体会到实践的重要性，提高了自己对该课程的学习兴趣！建议以后老师多增强我们的技能水平！

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、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U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。
2、短路实验
测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK), cosφK=f(IK)。
3、负载实验
（1）纯电阻负载
保持U1=UN，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
（2）阻感性负载
保持U1=UN，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。
四、实验方法
1、实验设备

序号
型 号
名 称
数 量
1
MET01
电源控制屏
1台
2
D34-2
智能型功率、功率因数表
1件
3
DJ11
三相组式变压器
1件
4
D51
波形测试及开关板
1件
2、屏上排列顺序
DJ11、D34-2、D51

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 PN=77V·A，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=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）选好所有测量仪表量程。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“启动”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=1.2UN ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.3UN 的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。
（4）测取数据时，U=UN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3-1中。
表3-1
序号
实 验 数 据
计算数据
U0(V)
I0(A)
P0(W)
UAX(V)
cosφ0
1
66
0.1091
2.1
263.6
0.292
2
60
0.0669
1.7
237.7
0.424
3
55
0.053
1.5
220.1
0.515
4
50
0.0439
1.3
199.2
0.592
5
40
0.032
0.7
159.4
0.647
6
30
0.024
0.5
121.1
0.709
7
20.5
0.018
03
82.6
0.856
8
16.5
0.015
0.3
66.1
0.937
4、短路实验
（1）按下控制屏上的“停止”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）选好所有测量仪表量程，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1.1IN 为止，在(0.2～1.1)IN范围内测取变压器的UK、IK、PK。
（4）测取数据时，IK=IN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(℃)。
表3-2 室温 24 ℃
序号
实 验 数 据
计 算 数 据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
cosφK
1
25.7
0.385
4.9
0.495
2
24.2
0.361
4.3
0.492
3
23.3
0.35
4.1
0.503
4
19.6
0.293
2.9
0.505
5
16.93
0.251
2.1
0.494
6
13.70
0.203
1.3
0.467
7
10.18
0.152
0.7
0.452
8
5.97
0.09
0.3
0.56
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R1 、R3上4只900Ω变阻器相串联共3600Ω阻值，XL选用RL，功率因数表选用D34-2，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=UN。
3）保持U1=UN，合上S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻RL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。
表3-3 cosφ2=1 U1=UN= 55 V
序 号
1
2
3
4
5
6
7
U2（V）
207.5
208.5
210.4
212.8
214.6
216.5
219.1
I2（A）
0.35
0.30
0.25
0201
0.149
0.095
0
（2）阻感性负载（cosφ2=0.8）
1）用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载，S1、S2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U1=U1N，且保持不变。
3）合上S1、S2，在保持U1=UN及cosφ2=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U2和I2。
4）测取数据时，其I2=0，I2=I2N两点必测，共测取数据6-7组记录于表3-4中。
表3-4 cosφ2=0.8 U1=UN= 55 V
序 号
1
2
3
4
5
6
7
U2（V）
199.3
200.5
204.5
207
210
211.8
220
I2（A）
0.35
0.302
0.251.
0.200
0.153
0.115
0
五、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。
六、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=UAX/Uax
2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数
（1）绘出空载特性曲线U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。
式中：

（2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式算出激磁参数

3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
（1）绘出短路特性曲线UK=f(IK) 、PK=f(IK)、cosφK=f(IK)。
（2）计算短路参数
从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK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rK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。

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

IK=IN时短路损耗PKN= IN2rK75℃

4、绘出cos2=1外特性曲线U2=f(I2)

5、绘出cos2=0.8外特性曲线U2=f(I2)