实验二 变压器空载和短路实验
一、实验目的和要求
1．通过空载实验，测定三相变压器的变比和参数。 2．通过短路实验，测取三相变压器的参数。
预习要求：
1．如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。2．三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？ 3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗？
4．变压器空载和短路实验应注意哪些问题？电源应加在哪一方较合适？
二、实验内容
1．测定变比；
2．空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos?0=f(U0)； 3．短路实验：测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK)，cos?K=f(IK)；
三、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明
1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表） 2．功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）
3．三相心式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方） 4．三相可调电阻900Ω（MEL-03） 5．波形测试及开关板（MEL-05） 6．三相可调电抗（MEL-08）
四、实验原理
1．三相变压器变比实验接线图，如图2-1所示。 2．三相变压器空载实验接线图，如图2-2所示。
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3．三相变压器短路实验接线图，如图2-3所示。 主控制屏三相交流电源输出图2-4 三相变压器变比实验接线图图2-1 三相变压器变比实验接线图 主控制屏交流电源输出图2-2 三相变压器空载实验接线图 图2-5a 三相变压器空载实验接线图（MEL-I、MEL-IIA） 主控制屏交流电源输出图2-6a 三相变压器短路实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）图2-3 三相变压器短路实验接线图 五、实验方法与步骤 1．测定变比 实验线路如图2-1所示，被试变压器选用MEL-02三相三线圈心式变压器，额定容 6 量PN=152/152/152W，UN=220/63.5/55V，IN=0.4/1.38/1.6A，Y/Δ/Y接法。实验时只用高、低压两组线圈，中压线圈不用。
a．在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。
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U0=0.5UN，测取高、低压线圈的线电压U1U1.1V1、U1V1.1W1、U1W1.1U1、U3U1.3V1、U3V1.3W1、U3W1.3U1，记录于表2-1中。 表2-1 U（V） U1U1.1V1 U3U1.3V1 KUV U（V） U1V1.1W1 U3V1.3W1 KVW U（V） U1W1.1U1 U3W1.3U1 KWU K=1/3(KUV +KVW+KWU) KUV= U1U1.1V1/U3U1.3V1 KVW= U1V1.1W1/U3V1.3W1 KWU= U1W1.1U1/U3W1.3U1 2.空载实验
实验线路如图2-2所示，变压器T选用MEL-02三相心式变压器。实验时，变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。
A、V、W分别为交流电流表、交流电压表、功率表。若交流电流表、电压表为三组指针式模拟表，量程可根据需要选择，若上述仪表为智能型数字仪表，量程可手动选择，功率表含在主控屏上。功率表接线时需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。
a．接通电源前，先将交流电源调到输出电压为零的位置。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U0=1.2UN
b．逐次降低电源电压，在1.2~0.5UN的范围内测取变压器的三相线电压、电流和功率，共取4~5组数据记录于表2-2中。其中U=UN的点必须测并在该点附近测点应密些。
c．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。 表2-2 序号 1 2 3 4 5 U0(V) 实 验 数 据 I0(A) PO(W) 计 算 数 据 UO IO PO cos?0 U3U1.3V1 U3V1.3W1 U3W1.3U1 I3U10 I3V10 I3W10 PO1 PO2 (V) (A) (W) 3.短路实验
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实验线路如图2-3所示，变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
接通电源前，将交流电压调到输出电压为零的位置，接通电源后，逐渐增大电源电压，使变压器的短路电流IK=1.1IN。然后逐次降低电源电压，在1.1～0.5IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率，共取4～5组数据，记录于表2-3中，其中IK=IN点必测。实验时，记下周围环境温度（0C），作为线圈的实际温度。
表2-3 θ= OC 序号 1 2 3 4 5 实 验 数 据 UK（V） IK（A） I1V1 I1W1 PK（W） 计 算 数 据 UK IK PK cos?K PK1 PK2 （V） （A） （W） U1U1.1V1 U1V1.1W1 U1W1.1U1 I1U1 六、实验报告要求
1．计算变压器的变比
根据实验数据，计算出各项的变比，然后取其平均值作为变压器的变比。 KUV?U1U1.1V1UU,KVW?1V1.1W1,KWU?1W1.1U1
U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U12．根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数 （1）绘出空载特性曲线U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0) 。 式中 UO?(U3U1.3V1?U3V1.3W1?U3W1.3U1)/3
I0?(I3U1O?I3V10?I3W10)/3
P0?P01?P02
cos?0?PO3UOIO
（2）计算激磁参数
从空载特性曲线查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式求取激磁参数。
rm?PO23IO,Zm?UO3IO22 ,Xm?Zm?rm3．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)，cos?K=f(IK)。 式中 UK?(U1U1.1V1?U1V1.1W1?U1W1.1U1)/3
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IK?(I1U1?I1V1?I1W1)/3
PK?PK1?PK2
cos?K?PK3UKIK
（2）计算短路参数
从短路特性曲线查出对应于IK=IN时的UK和PK值， 并由下式算出实验环境温度?OC时的短路参数
'rK?PK23IN,ZK?UK3IN''2'2 ,XK?ZK?rK折算到低压方
ZK?'ZKK2,rK?'rKK2,XK?'XKK2
换算到基准工作温度的短路参数为rK75OC和ZK75OC，计算出阻抗电压。
3INZK750CUNUK??100%
UKr?3INrK750CUN?100%
UKX?23INXK?100% UNIK=IN时的短路损耗PKN=3INrK75OC
4．利用由空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的”Γ”型等效电路。
七、实验注意事项
在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。
八、参考资料
1．林瑞光. 电机与拖动基础. 第二版. 杭州：浙江大学出版社，2003年 2．电机教学实验台实验指导书. 浙江求是科教设备有限公司，2005年
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《电机与拖动》实验指导书(现用)
