实验四 单相变压器实验
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、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、纯电阻负载实验：保持U1=UN，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。 四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
实验设备及屏上排列顺序：D33、D32、D34-3、DJ11、D51、D42、D43。
五、实验说明及操作步骤
1、空载实验
1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图4-1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（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4-1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4-1中。
*US*WAI0aA三相调压交流电源DD01三VV1U055VV2UAX
WxX图4-1 空载实验接线图
表4-1 序号 U0(V) 2、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4-2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。
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4-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。
实 验 数 据 I0(A) P0(W) UAX(V) 计算数据 cosφ0 *US*WPKAIKAa三相调压交流电源DD01三VUKWV155V
Xx图4-2 短路实验接线图
表4-2 室温 ℃
实 验 数 据 序号 UK（V） 3、纯电阻负载实验
三相调压交流电源DD01三A1UI1aA*COSФ*WA2PIS1VV155VV2U0计 算 数 据 PK（W） cosφK IK（A） RL
WxX图4-3 负载实验接线图
1）实验线路如图4-3所示。变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1，接到负载电阻RL上。RL选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值，功率因数表选用D34-3，开关S1选用D51挂箱。
2）将调压器调到输出电压为零的位置，S1打开，负载电阻值调到最大。 3）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN。 4）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。
5）测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据5-6组，记录于表4-3中。
表4-3 cosφ2=1 U1=UN= V 序 号 U2（V） I2（A） 六、注意事项
1、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。
七、实验报告
1、计算变比
由空载实验测变压器的原副边电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均
UAX值作为变压器的变比K。 式中：K?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)。
P0式中：cos?0?
U0I0（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：
PU0220rm?2 Zm? Xm?Zm?rmI0I03、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'?UKP'2'2 rK'?K X'?Z?r KKK2IKIKUKP'2'2 rK'?K X'?Z?rKKK 2IKIK折算到低压方：
ZK'?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。
rK75?C?rK?234.5?7522 ZK75?C?rK?X75?CK234.5??
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
uK?INZK75?CIrIX?100% uKr?NK75?C?100% uKX?NK?100%
UNUNUNIK=IN时短路损耗PKN= IN2rK75℃
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
U20?U2?100% 时的电压变化率：?u?U20?uKXsin?2
（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：?u?uKrcos?2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4-4中。 式中： I2PN?cos?2?PW) 2(*I2?I2I2N
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4-4 cosφ2=0.8 P0= W PKN= W
I*2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 P2(W) η