实验报告课程名称�电机与拖动 指导老师�史岑溦 成绩�__________________ 实验名称�单相变压器 实验类型�操作实验 同组学生姓名�陈辰、庞晋永 一、实验目的和要求�必填� 二、实验内容和原理�必填� 三、主要仪器设备�必填� 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析�必填� 七、讨论、心得一、实验目的和要求 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、实验内容和原理 Ⅰ. 实验内容 1. 空载实验�测取空载特性00()U f I ��0()P f U �。
2. 短路实验�测取短路特性()k k U f I ��()k k P f U �。
3. 纯电阻负载实验�保持11N U U ��2c o s 1��的条件下�测取22()U f I �。
Ⅱ. 实验原理 1. 空载实验 目的�测激磁电阻R m �激磁电抗X m 。
方法�为了便于测量和安全�通常将电源电压加在低压绕组上�高压绕组开路。
操作�先将电源电压升高至1.2U N �再逐渐单调下降�依次分别测出空载电流I 0和空载损耗p 0。
2. 短路实验 目的�测短路电阻R k �短路电抗X k 。
方法�将电源电压加在高压绕组上�低压绕组短接。
操作�为了避免过大的短路电流�试验应在低电压下进行。
调节电源电压使短路电流I k 从0逐渐增加至(1.2~1.3)I N �依次分别测出短路电流I k 和短路损耗p k 。
3. 纯电阻负载实验 目的�测定单相变压器运行特性。
方法�将电源电压加在高压绕组上�低压绕组接负载。
操作�保持高压边输入电压为额定值�即U 1=U 1N �逐渐减小R L �增加负载电流�从I 2=0到I 2=I 2N �测U 2和I 2�其中空载和额定负载必测。
三、主要仪器设备 1. D T S Z -1型电机实验系统四、操作方法和实验步骤 1. 空载实验实验线路如图1所示。
被试变压器选用D T40三相组式变压器�实验用其中的一相�其额定容量P N=76W�U1N/U2N=220/55V�I1N/I2N=0.345/1.38A。
变压器的低压线圈接电源�高压线圈开路。
低压边交流电压表选用D T01B�100V档�交流电流表选用D T01B�0.5A档�功率表选用D T01B�量程选择75V、0.5A档。
接通电源前�选好所有电表量程�将电源控制屏D T01的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置�然后打开钥匙开头�按下D T01面板上“通”的按钮�此时变压器接入交流电源�调节交流电源调压旋钮�使变压器空载电压U0=1.2U N�然后�逐渐降低电源电压�在1.2�0.2U N的范围内�测取变压器的U0、I0、P0�计算功率因数�为了计算变压器的变化�共取6�7组数据�记录于表1中�其中U=U N的点必测�并在该点附近测的点应密些。
为了计算变压器的变化�在U N附近测取三组原方电压和副方电压的数据�记录于表1中。
2.短路实验变压器的高压线圈接电源�低压线圈直接短路�实验线路如图2所示。
电压表选择50V档�电流表选择0.5A档�功率仍选择75V、0.5A档。
接通电源前�先将交流调压旋钮调到输出电压为零的位置�选好所有电表量程�按上述方法接通交流电源。
逐次增加输入电压�直至短路电流等于1.1I N为止。
在0.3�1.1I N范围内测取变压器的U K、I K、P K共取4�5组数据记录于表2中�其中I k=I N的点必测。
需要注意的是�短路实验操作要快�否则线圈发热会引起电阻变化。
3.纯电阻负载实验实验线路如图3所示。
变压器高压线圈接电源�低压线圈接到负载电阻R L上。
R L选用D T20�由四个电阻两串两并后再串联而成。
接通电源前�将交流电源调节旋钮调到输出电压为零的位置�负载电阻调至最大�按下接通交流电源的按钮�逐渐升高电源电压�使变压器输入电压U1=U1N�在保持U1=U1N的条件下�逐渐增加负载电流�即减少负载电阻R L的阻值�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�共取5�6组数据�记录于表3中�其中I2=0和I2=I2N两点必测。
五、实验数据记录和处理Ⅰ.实验数据记录为了便于对数据进行分析和处理�我们将实验数据和计算数据均记录于表格中。
1.空载实验表一空载实验数据记录序号实验数据计算数据U�V�0I(m A)0P(W)A X U(V)0c o s�K=A X U/0U166.0132.03.55270.00.414.09 260.6108.42.95248.10.454.09 358.0932.71238.20.504.11 455.088.62.43226.00.504.11 550.075.32.01206.50.534.13 641.958.01.45173.80.604.15 732.544.00.93136.50.654.20 824.134.30.57102.80.694.27 915.5525.50.2461.20.613.94 1011.0820.90.1243.30.523.912.短路实验表二短路实验数据记录序号实验数据计算数据)(VU K)(m AI K)(WP K K�c o s17.75102.90.360.45 213.49178.81.110.46318.79 244 2.17 0.47 4 23.88 311 3.52 0.47 5 26.45 345 4.31 0.47 6 27.47 359 4.66 0.47 7 28.85 377 5.11 0.473. 纯电阻负载实验保持1220NU U V ���得到下表� 表三纯电阻负载实验实验数据 序号 )(2V U)(1m A I 2()IA154.3 21.0 02 54.2 70.9 0.230 3 53.7 81.3 0.274 4 53.4 116.1 0.417 5 52.8 180.6 0.680 6 51.9 268 0.934 7 51.7 285 1.104 8 51.4 312 1.212 9 51.0 348 1.355 10 51.0 355 1.380Ⅱ. 数据处理已知实验所用变压器的额定容为量P N =76W �U 1N / U 2N =220/55V �I 1N /I 2N =0.345/1.38A 。
1. 计算变比 根据空载实验测取原副方电压的数据�分别计算其变比�取平均值作为变压器的变比K � 1014.10AX i ia x i UKU ����测2. 绘制空载特性曲线 �1�)(0I f U o�图1 �2�)(0U f P o�图2 �3�)(c o s 0U f o��图3 3. 计算激磁参数 从上述空载特性曲线中�我们可以得到当0255N U U V ��时�有02.45P W ��086I m A ��计算激磁参数如下� 0220331.3m PRI���20639.5m UZI���22222547.0m m m XZR ����折算到高压边激磁阻抗为� 225.57mm Rk Rk ���2210.75mm Z k Z k ��� 229.20mm X k Xk ���4. 绘制短路特性曲线 �1�)(KKI f U �图4 �2�)(KKI f P �图5 �3�)(c o s KKI f ��图6 5. 计算短路参数 从上述短路特性曲线中�我们可以得到当1345KN I I m A ��时�有4.3kP W ��26.5kU V ��计算短路参数如下� 76.8kkk UZI ���236.1kkkPRI���2267.8kkkXZR ����由于短路电阻R k 随温度而变化�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。
实验室室温取16℃�有 75234.57544.6234.5kC Krr ��������7567.8kC KXX �����22757581.2kC K C KZ rX ������阻抗电压� 751100%12.7%NkC kN IZUU ����751100%7.0%NkC kR N IrUU ����751100%10.6%NkC kX N IXUU ����1345KN II m A ��时的短路损耗为02755.31kN NkCP I rW ��。
6. 用空载和短路实验测定的参数�画出被试变压器折算到高压方的“�”型等效电路。
之前已经计算出等效电路参数为�225.57mm Rk Rk ����229.20mm Xk Xk ����7544.6KC r����7567.8KC X��<。
由此可得“�”型等效电路如下图所示� Rk 44.6ΩRm 5.57k ΩZl ‘Xm 9.2kΩXk 67.8Ω235V1I147. 绘制纯电阻负载外特性曲线 )(22I f U�图78. 变压器电压变化率的计算 当221.38N II A ��时�从负载特性曲线可知251U V �。
由此可以利用特性曲线的方法计算电压变化率� 222100%7.27%N N UU u U����<。
而利用参数法计算电压变化率�对于纯电阻负载�有� **2co s 7%kk R u R U �����9. 绘制纯电阻负载下效率特性曲线 已知76NS W ��2.45PW ��5.31kN P W ��根据公式 *202**2202(1)100%co s k N NkN PI P IS P I P��������列写如下表格� 序号 2()IA*2I�1 0 0.000 0.000 20.23 0.167 0.830 3 0.274 0.199 0.850 4 0.417 0.302 0.887 5 0.68 0.493 0.909 6 0.934 0.677 0.913 7 1.104 0.800 0.912 8 1.212 0.878 0.911 9 1.355 0.982 0.908 10 1.38 1.000 0.907 绘制效率特性如下�图8 令*2*200.68d d I I ����由此可以计算m a x ���时的负载系数00.68k N P P ���。
六、实验结果与分析 1. 变比 从理论上分析�21=4N N U K U �理。
而实际测得的变比4.10K �测�相对误差为2.5%�存在着一定的误差。
这可能是由于当外电压变化时�没有及时调节电压表电流表量程�使误差较大。
但在之后的实验中�我们更加注重调整电表的量程为最合适�所以之后的误差有所减小。
2. 空载特性曲线 )(0I f U o ��由图1可知�当0I 增大时0U 也随之增大�但由于磁路的非线性增长以及原边的漏磁压降的影响所以其变化规律也为非线性。