单相变压器实验方案设计

单相变压器实验方案设计班级：10智能检测姓名：王朋程学号：20100160342单相变压器实验方案设计一、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)。3四、实验方法1、实验设备序号型号名称数量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ11三相组式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D43三相可调电抗器1件7D51波形测试及开关板1件2、屏上排列顺序D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D433、空载实验图2-1空载实验接线图1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图2-1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V1DD01三相调压交流电源WAI0V2X**U0UVWV1DD01三相调压交流电源WAV2UAXx**UVW55VA4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2-1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)cosφ054、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2-2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2-2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IN为止，在(0.2～1.0)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2-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。表2-2室温℃序号实验数据计算数据UK（V）IK（A）PK（W）cosφK5、负载实验V1DD01三相调压交流电源WA**UVWV1DD01三相调压交流电源WAIKPKX**UKUVWAax6实验线路如图2-3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2-3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2-3中。表2-3cosφ2=1U1=UN=V序号U2（V）I2（A）WAV1**UVWV2WA155V**UVWaCOSФAA2XL1aS2S1RLADD01三相可调交流电源Axx7（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=U1N3）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2-4中。表2-4cosφ2=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/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)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。式中：0000cosIUP8（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。2'2'2'''KKKKKKKKKrZXIPrIUZ222'''KXXKrrKZZKKKKKK227575755.234755.234KCKCKKCKXrZrr%100%100%1007575NKNKXNCKNKrNCKNKUXIuUrIuUZIu2200200mmmmmrZXIUZIPr9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、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（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。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2-5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2-5cosφ2=0.8P0=WPKN=W%100)cos1(22022220KNNKNPIPPIPIP22sincosKXKruuu%10020220UUUu)(cos222WPPINNIII22*210I*2P2(W)η0.20.40.60.81.01.2(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：KNmPP0