实验三单相变压器空载和短路实验

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1、 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1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)，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（选做）（1）纯电阻负载保持 U1=UN，cos

2、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)。三、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V1D01三相调压交流电源 W AI0 V2X* *U0UVW三相调压交

3、流电源UAXx5VA23、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，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1.20.2U N 的范围内，测取变压器的 U0、

4、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 01 66 0.1 2.1 260 0.332 61 0.06 1.7 240 0.403 55 0.05 1.5 215 0.464 51 0.04 1.1 200 0.55 41 0.03 0.7 160 0.756 31 0.02 0.5 120 1.07 21 0.015

5、0.3 85 1.08 11 0.01 0.0 45 1.04、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 1.1IN 为止，3在(0.2 1.1)IN 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 18 实

6、验 数 据 计 算 数 据序号 UK（V） IK（ A） PK（W） cos K1 25.5 0.385 4.7 0.472 23 0.35 3.9 0.453 19.5 0.3 2.9 0.484 16 0.25 2.1 0.55 13 0.2 1.2 0.486 10 0.15 0.6 0.467 6 0.1 0.2 0.48 4 0.07 0.1 15、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 D42 上 900 加上 900 共 1800阻值

7、，X L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，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。WAV1* *UVW V215Va COSA2XL1aS2S1 RL

8、AD01三相可调交流电源 Ax x4表 3-3 cos 2=1 U1=UN= V序 号U2（V）I2（A）（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=U1N3）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= V序 号U2（V）I

9、2（A）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=UAX/Uax2、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)，P 0=f(U0)，cos 0=f(U0)。式中：00cosIP5（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

10、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22KKKrZXIPrU22XrK2020mmmrZXIPr6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= IN2rK754、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变

11、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 2=1 和 cos 2=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%1020U227575.34KCKCXrZr%101075KXNCrKNUuIu7（2）根据实验求出的参数，算出 I2=I2N、cos 2=1 和 I2=I2N、cos 2=0.8 时的电压变化率 u。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 cos 2=

12、0.8 不同负载电流时的变压器效率,记录于表 3-5中。式中：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)。为副边电流标么值 表 3-5 cos 2=0.8 P0= W PKN= WI*2 P2(W) 0.20.40.60.81.01.2(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线 =f(I *2)。(3)计算被试变压器 = max 时的负载系数 m。%10)cos1(2022 KNPIIsincoKXKruKNmP0)(2INI2*8六、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：选好所有

13、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。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1.20.2U N 的范围内，测取变压器的 U0、I 0、P 0。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： 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。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、I K、P K

14、。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()。（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 P0P 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 PK 可认为完全消耗在绕组的电阻损耗上，即 PKP Cu9