单相变压器空载和短路实验.docx
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单相变压器空载和短路实验
第三章变压器实验
3-1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
D33
交流电压表
1件
2
D32
交流电流表
1件
3
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
1件
序号
型号
名称
数量
4
DJ11
三相组式变压器
1件
5
D42
三相可调电阻器
1件
6
D43
三相可调电抗器
1件
7
D51
波形测试及开关板
1件
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PN=77W，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U0=1.2UN，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
2
3
4
5
6
7
8
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。
AaxX
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1.1IN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℃
序
号
实验数据
计算数据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
cosφK
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=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3-3cosφ2=1U1=UN=V
序号
U2（V）
I2（A）
（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
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3-4cosφ2=0.8U1=UN=V
序号
U2（V）
I2（A）
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：
cos0P0
0U0I0
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
P0rm2
I0
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。
ZK'
rK
折算到低压方
ZZK'
ZKK2rK'
rKKK2
XKXK'
XKK2
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
X
K
基准工作温度
75℃时的阻值。
234.575rK75CrK234.5
ZK75CrK75CXK
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
uKINZK75C100%
UNuKrINrK75C100%
KrUNuKXINXK100%
KXUN
2
IK=IN时短路损耗PKN=INrK75℃
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cosφ2=1和cosφ2=0.8两条外特性曲线U2=f（I2），由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率
uU20U2100%U20
（2）根据实验求出的参数，算出I2=I2N、cosφ2=1和I2=I2N、cosφ2=0.8时的电压变化率Δu。
uuKrcos2uKXsin2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U2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cosφ2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表3-5
（1I2PNcos2P0I22PKN）100%
式中：
I2PNcos2P2（W）
PKN为变压器IK=IN时的短路损耗（W）；P0为变压器U0=UN时的空载损耗（W）。
I2*I2I2N为副边电流标么值
表3-5cosφ2=0.8P0=WPKN=W
I*2
P2（W）
η
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
（2）由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f（I*2）
（3）计算被试变压器η=ηmax时的负载系数βm。
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