1、1 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 。00U=f(I), Pf() 2. 短路实验 测取短路特性 。kkI 3. 负载实验 保持 ， 的条件下，测取 。1N2cos12U=f(I) 【实验设备及仪器】 序号 名称 型号和
2、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 2 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。1V2 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
3、钮逆时针方向旋转到底。并 合理选择各仪表量程。变压器 T ，1N2U/=0V/11N2I/=0.4A/8 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 0=. c然后，逐次降低电源电压，在 1.20.5 的范围内；测取变压器的 、N0U 、 ，共取 67 组数据，记录于表 1 中。其中 U= 的点必须测，并在该点0IP U 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 实 验 数 据 计算数据 序 号 U 0（V） I0（A） P0（W
4、） U1U1。1U2 2cos 1 2 3 4 5 6 7 3 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 0.51.1 范围内测取变压器的 、NINI kU 、 ，共取 67 组数据记录于表 2 中，其中 的点必测。并记录实验时kIP k 周围环境
5、温度（ ） 。0C 表 2 室温 = 0C 实 验 数 据 计算数据 序 号 U(V)I(A)P(W) kcos 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。1SLR 选用 NMEL-03 的两只 900 电阻相串联。开关 、采用 NMEL-05 的双刀双掷LR 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1 调节到最大。 4 b合上交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压 。1NU=0V 图 3 负载实验接线图 c在保持 的
6、条件下，合下开关 ，逐渐增加负载电流，即减小负1NU=1S 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LR I2。 d测取数据时，I 2=0 和 I2=I2N=0.4A 必测，共取数据 67 组，记录于表 3 中。 表 3 =1 2cos1N=0V 序 号 1 2 3 4 5 6 7 U2（V） I2（A） 5 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
7、),Pk=f(I). 3.负载实验 保持 U1=U1N,COS =1 的条件下，测取 U2=f(I2) 2 （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）
8、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 6 0U(V) 0I(A) 0P(W)U1U1。1U2 2cos 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
9、耗 、励磁电阻 、励磁电抗 、电压FePmRmX 比 k 表 1-2 实 验 数 据 计 算 数 据序 号 0U(V)0I(A)0P(W)U1U1。1U2 FePmRXk 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
10、 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 = 25 OC 实 验 数 据 计算数据 序 号 U(V)I(A)P(W) kcos 1 8.27 0.211 1.68 0.97 2 10.05 0.258 2.52 0.97 7 3 11.78 0.302 3.47 0.98 4 13.66 0.349 4.68 0.98 5 15.81 0.4
11、03 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=110V2cos 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
12、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！ 8 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
13、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)，P 0=f(U0) , cos 0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性 UK=f(IK)，P K=f(IK), cos K=f(IK)。 3、负载实验 （1）纯电阻负载 保持 U1=UN，cos 2=1 的条件下，测取 U2=f(I2)。 （2）阻感性负载 保持 U1=UN，cos 2=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
14、 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 9 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=77VA，U 1N/U2N=220/55V，I 1N/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
15、）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 1.20.3U N 的范围 内，测取变压器的 U0、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 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 实 验 数 据 计算数据序 号 U0(V) I0(A) P0(W) UAX(V) cos 0 1 66 0.1091 2.1 263.6 0.292 2 6
16、0 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 0.3 82.6 0.856 8 16.5 0.015 0.3 66.1 0.937 10 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
17、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 (0.21.1)I N范围内测取变压器的 UK、I K、P K。 （4）测取数据时，I K=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 实 验 数 据 计 算 数 据序 号 U K（V） IK（A） PK（W） cos K 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.
18、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。R L选用 R1 、R3 上 4 只 900 变阻器相串联共 3600 阻值，X L选用 RL，功率因数表选用 D34-2，开关 S1和 S2选用 D51 挂箱 11 图 3-3 负载实验接线图 （1）纯电阻负载
19、 1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S 1、S 2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，I 2=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 cos 2=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（
20、A） 0.35 0.30 0.25 0201 0.149 0.095 0 （2）阻感性负载（cos 2=0.8） 1）用电抗器 XL和 RL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 U1=U1N，且保持不变。 3）合上 S1、S 2，在保持 U1=UN及 cos 2=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，I 2=I2N两点必测，共测取数据 6-7 组记录于表 3-4 中。 表 3-4 cos 2=0.8 U1=UN= 55 V 序 号 1 2 3 4 5
21、6 7 U2（V） 199.3 200.5 204.5 207 210 211.8 220 12 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(
22、I0)，P 0=f(U0)，cos 0=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 0cosI202mmmrZXIPr 13 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) 、P K=f(IK)、cos K=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 ()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 22KKKrZXIPr22XrK 227575.34KCKCXrZr%101075KXNCrKNUIuIu 14 4、绘出 cos2=1 外特性曲线 U2=f(I2) 15 5、绘出 cos2=0.8 外特性曲线 U2=f(I2)
