单相变压器空载和短路实验
4.变压器的参数测定与标幺值
1、空载实验1）实验目的：求出变比k 、空载损耗p 0和激磁阻抗Z m 。
变压器的参数测定1U三相调压器2）实验原理图：3）实验步骤：高压边开路，低压边加额定电压U 1N ，测量副边开路电压U 20、空载电流I 10及空载输入功率p 0（铜耗很小，大部分为铁损）。
单相变压器2022111NU N E k N E U ==≈4）参数计算：1010N m U Z Z I ≈=低低00210m p r r I ≈=低低m x =①单相变压器（认为降压变压器）U 2m =m Z k Z 低2m =m r k r 低（归算到高压侧）②副边Y 连接三相变压器（归算到高压侧）③副边△连接三相变压器（归算到高压侧）21010/N m U Z Z kI ≈=202103m p r r k I ≈=m x =20m U Z Z k≈=()202103/m p r r k I ≈=m x =对于三相变压器，计算变比时要把测量出的线电压换算成相电压来进行计算，计算时一定要注意变压器原副边的接线方法。
5）绘制空载特性曲线0(U V U 问：比较空载特性曲线和磁化特性曲线的区别与联系？6）实验注意事项(1) 变压器空载运行的功率因数甚低，一般在0.2以下，应选用低功率因数瓦特表测量功率，以减小测量误差。
(2) 变压器接通电源前必须将调压器输出电压调至最小位置，以避免合闸时电流表及功率表电流线圈被冲击电流损坏。
空载特性曲线注意：（1）计算三相变压器激磁阻抗时，要用一相的功率、电压和电流值计算。
（2）激磁阻抗Z m 随外加电压大小而变化，为使测出的参数符合变压器的实际运行情况，空载试验应在额定电压下进行。
问题：1)实验目的：求出负载损耗p、短路阻抗Z k2、稳态短路实验axab c三相调压器2)实验原理图：3)实验步骤：副边短路，原边加电压使原边电流达到或接近额定值，测量电压U k ，原边电流I k 和输入功率p k （短路电压较小，铁损很小，大部分为铜损）单相变压器kk kU z I =4)参数计算：2kk kp r I =k x =①单相变压器'U U LZ '②原边Y 连接三相变压器③原边△连接三相变压器k U z =23kk kp r I=k x =k U z=k p r=k x =4)参数计算：5) 短路特性曲线1I kkI 问题：为何短路特性曲线是直线？=0m m Z I 认为支路开路：'2<<mZ Z ''1212()()k Z r r j x x =+++为常数k kI U ∝'U阻抗电压(短路电压)：短路阻抗与原边额定电流的乘积用原边额定电压的百分数表示。
电力变压器空载试验方法及注意事项
电力变压器空载试验方法及注意事项摘要：近年来，随着人们对电能需求量的不断增加，电力行业取得了较快的发展。
在电网运行过程中，电力变压器作为极其关键的设备，其能否安全稳定的运行是关系到电网正常运行的根本。
所以需要采用空载试来确保电力变压器的安全运行。
空载试作为电力变压器绝缘预防性试验的重要项目，对于保证变压器安全、稳定的运行具有极为重要的意义。
文章从空载损耗进行分析，并进一步对变压器空载试验的目的和意义、试验方法及注意事项进行了具体的阐述。
关键词：电力变压器；空载损耗；试验方法；注意事项引言变压器空载试验报是从变压器任意一侧施工加正弦波形和额定电压，从而测量出变压器空载损耗和空载电流，及时发现磁路中铁芯硅钢片的是否存在局部不良或是有整个缺陷问题的存在。
另外还可以根据试验过程中所测得的空载损耗进行对比，从而及时对存在匝间击穿情况能够准确的进行判断。
1 空载损耗在变压器空载损耗中，其最为主要的是铁芯损耗，因为铁芯在磁化过程中会有磁滞损耗和涡流损耗发生，而且在空载损耗过程中不可避免的会存在着铜损耗和附加损耗，尽管铜损耗和附加损耗较小，其所占比例为总损耗的百分之三左右。
电网中所使用的变压器容量上存在一定的差异，这就导致其铁芯内部构造、硅钢片的质量和铁芯制造工艺等都存在着差别，其空载损耗及空载电流的大小必然也会有所不同，而当变压器内部的铁芯硅钢片所选择的材质存在差异时，其所导致的空载电流大小也会存在较大的不同。
2 变压器空载试验的目的和意义在变压器运行过程中，其所要进行的试验较多，所有的试验都是为了确保变压器能够处于稳定的运行状态。
空载损耗作为变电器性能好坏的重要参数，充分的体现了变压器运行的效率及制造的性能要求，所以在变压器运行过程中对其进行空载试验是必不可少的一个环节，试验中所测量到的空载损耗及空载电流可以及时判断出变压器的绝缘情况和整体缺陷，对变压器能否安全稳定的运行具有极为重要的意义。
在进行空载试验时需要利用高压侧来进行开路，而加压则利用低压侧来完成，通过低压侧的额定电流来进行试验，这充分的说明了空载试验是在额定电压下进行的，由于试验电压较低，所以试验时电流也远远低于额定电流的数值，所以空载试验时也是在额定电压下所测得的空载损耗和空载电流。
变压器开路短路实验
实验报告课程名称：变压器实验实验项目：空载试验、短路实验、负载实验实验地点：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日一、 实验目的和要求（必填）目的：1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2、通过负载试验测取变压器的运行特征。
要求：试验电压一般应为额定频率、正弦波形，并使用一定准确等级的仪表和互感器。
如果施加电压的线圈有分接，则应在额定分接位置。
试验中所有接入系统的一次设备都要按要求试验合格，设备外壳和二次回路应可靠接地，与试验有关的保护应投入，保护的动作电流与时间要进行校核。
三相变压器，当试验用电源有足够容量，在试验过程中保持电压稳定。
并为实际上的三相对称正弦波形时，其电流和电压的数值，应以三相仪表的平均值为准。
联结短路用的导线必须有足够的截面，并尽可能的短，连接处接触良好。
二、 实验内容和原理（必填）1、 空载试验测取空载特性)(00I f U =，)(00U f P =，)(cos 00U f =φ。
2、 短路实验测取短路特性)(K K I f U = ，)(K K I f P =，)(cos K K I f =φ。
3、 负载试验（1） 纯电阻负载保持N I U U =，1cos 2=φ的条件下，测取)(22I f U =。
三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法与实验步骤（可选）1、空载试验（1）在三相调压交流短点的条件下，按图3-1接线。
被测变压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P N =77V A ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =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）选好所有测量仪表量程。
将控制屏左侧调压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“启动”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U 0=1.2U N ，然后逐次降低电压源电压，在1.2~0.3U N 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。
电机实验
实验一单相变压器的特性一、实验目的通过变压器的空载实验和短路实验，确定变压器的参数、运行特性和技术性能。
二、实验内容1．空载实验（1）测取空载特性I0、P0、cos 0=f(U0)（2）测定变比2．测取短路特性：U K=f(I K)，P K=f(I K)三、实验说明1．实验之前请仔细阅读附录中交流功率表（ZDL-565）的使用说明。
2．实验所用单相变压器的额定数据为：S N=1KV A，U1N/U2N=380/127V。
3．调压器的n端和电网的n端短接。
1)单相变压器空载实验（1）测空载特性图1-1为单相变压器空载实验原理图，高压侧线圈开路，低压侧线圈经调压器接电源。
本实验采用交流功率表测量电路中的电压、电流和功率。
接线时，功率表A相电流测量线圈串接在主回路中，功率表U a 接到三相调压器输出端a端上，功率表U b、U c和U n 短接后接到三相调压器输出端n端上。
实验步骤：①请参照图1-1正确接线V4A4WK2合分a xA X调压器a b c n图1-1 单相变压器空载实验接线原理图② 合上总电源开关和操作电源开关，按下操作电源合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。
③ 检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后合上实验台上调压器开关，逐渐升高调压器的输出电压，使U 0（低压侧空载电压）由0.7U 2N （U 2N =127V ）变到1.1U 2N ，分数次（至少7次）读取空载电压U 0，空载电流I 0及空载损耗P 0，在额定电压附近多做几点，测量数据记入表1-1。
* 注意实验时空载电压只能单方向调节。
④ 实验完毕后，调压器归零，断开调压器开关。
（2）测定变比变压器副线圈开路，原线圈（此时一般用低压线圈作为原线圈）接至电源，经调压器调到额定电压，用电压表测出原、副边的端电压，从而可确定变比。
axAXU U K2) 单相变压器短路实验实验接线原理如图1-2所示，低压线圈短路，高压线圈经调压器接至电源。
单相变压器实验报告
单相变压器实验报告学院：电气工程学院班级：电气1204班*名：***学号： ******** 组号： 22一、实验目的通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
通过负载实验测取变压器的运行特性。
二、实验预习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？答：空载试验的电压一般加在低压侧，因为低压侧电压低，电流大，方便测量。
短路试验就是负载实验，高压加额定电流，低压短路，得到试验数据。
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：在量程范围内，按实验要求电流表串联、电压表并联、功率表串联（同相端短接）。
3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。
答：空载实验所测得的功率为铁耗，短路实验所测得的功率为铜耗。
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U K=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。
四、实验方法1、实验设备序号型号名称数量1 D33 数/模交流电压表1件2 D32 数/模交流电流表1件3 D34-3 智能型功率、功率因数表1件4 DJ11 三相组式变压器1件5 D51 波形测试及开关板1件2、屏上排列顺序D33、DJ11、D32、D34-3、D51、D42、D43图3-1 空载实验接线图3、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P N=77V·A，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）选好所有测量仪表量程。
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“启动”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=1.2U N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.3U N的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。
变压器空负载试验测试介绍
变压器空负载试验测试介绍基本概念空载试验：从变压器的某一绕组（一般从二次低压侧）施加正弦波额定频率的额定电压，其余绕组开路，测量空载电流和空载损耗。
如果试验条件有限，电源电压达丌到额定电压，可在非额定电压条件下试验，这种试验方法误差较大，一般只用于检查变压器有无故障，只有试验电压达到额定电压的80%以上才可用来测试空载损耗。
短路试验：将变压器低压大电流侧人工短联接，从电压高的一侧线圈的额定分接头处通入额定频率的试验电压，使绕组中电流达到额定值，然后测量输入功率和施加的电压（即短路损耗和短路电压）以及电流值。
通常试验电源的容量应为被试品容量的30％。
零序阻抗：一台变压器对各相序（正、负、零）电压、电流所变现的阻抗叫做序阻抗，它们分别为正序、负序和零序阻抗。
正序阻抗实际上就是正常运行时所表现的阻抗，当系统丌对称运行时，就会产生零序电流，变压器的正序阻抗和负序阻抗相等，并等于变压器的短路阻抗。
对零序阻抗而言，由于任一瞬间，所有三相的零序电流的大小和方向都是一样的，即它们的总和丌等于零，所以零序阻抗不正序阻抗和负序阻抗有本质的区别，它的大小丌仅不绕组的连接方式有关，还不铁芯结构有关，因此，零序阻抗必须由实测确定。
测试方法⑴单相空载测试单相空载测试项目通常用来测试单相变压器的空载损耗和空载电流百分比。
也可用来对三相变压器迚行逐相测试（主要用来检测被测变压器有没有单相故障）。
在现场无三相电源的情况下，也需要用到这种试验方法。
单相空载用仪器的A 相电压和A 相电流迚行测试。
如图所示，用一单相电源作为测试电源，火线接到测试仪的A 相电流端子正端，黄钳子粗线接到A 相电流端子的负端，细线接到 A 相电压端子Ua，红钳子粗线直接接到测试电源的零线，细线接到B 相电压端子Ub，两把钳子分别夹到低压侧两个接线柱上。
高压侧开路。
这种方法也适用于用单相电源对三相变压器迚行空载损耗的测量。
当做三相空载试验后发现损耗超过标准时，应分别测量三相损耗，通过对各相空载损耗的分析比较，观察空载损耗在各相的分布情况，以检查各相绕组或磁路中有无局部缺陷。
变压器的短路试验
第3章 变 压 器
3.6.2
通过变压器的短路试验(short－circuit test)可以求得变压 器的负载损耗Pk和短路阻抗Zk。图3.6.2所示为变压器短路试 验线路图。短路试验可以在任何一侧进行, 但由于试验过程电 流较大, 可达到额定电流, 而所加电压Uk很低, 因而通常将高 压线圈接至电源, 而将低压线圈直接短路。
第3章 变 压 器
（3） 电容性负载时, φ2<0, cosφ2为正值而sinφ2为负值, 并且一般情况下, |I1′rkcosφ2|<|I1′xksinφ2|, 故Δu也为负值, 因此 外特性曲线上翘。也就是说, 二次电压U2随负载电流I2的增加 而升高, 而且|φ2|越大, U2与空载电压U20相比就越大。
第3章 变 压 器 2.
变压器在能量转换过程中产生损耗, 使输出功率小于输入
功率。变压器的输出功率P2与输入功率P1之比称为效率, 用百
分数表示, 即
P2 100%
P1
（3.7.5）
效率的大小反映了变压器运行的经济性, 是表征变压器运 行性能的重要指标之一。
第3章 变 压 器
由式（3.7.5）可知, 变压器的效率可用直接负载法, 通过测 量输出功率P2和输入功率P1来确定。但由于变压器的效率一般 较高, P2与P1相差很小, 测量仪器本身的误差相对较大, 故直接 测量很难获得准确结果。工程上大都采用间接法来计算变压器 的效率, 即通过空载试验和短路试验求出变压器的铁耗pFe和铜 耗pCu, 然后按下式计算效率:
进行短路试验时, 使短路电流为额定电流时一次侧所加的 电压称为短路电压（short circuit voltage）, 即 UkN=I1NZk(75℃), 它为额定电流在短路阻抗上的压降, 亦称为
实验三 单相变压器空载和短路实验
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)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。
2、短路实验测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。
3、负载实验（选做）（1）纯电阻负载保持U1=U N，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
（2）阻感性负载保持U1=U N，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。
三、实验方法1、实验设备2、屏上排列顺序D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43图3-1 空载实验接线图3、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 P N =77W ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =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U 0=1.2U N ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U N 的范围内，测取变压器的U 0、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。
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第三章变压器实验
3-1单相变压器
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U K=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。
3、负载实验
（1）纯电阻负载
，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
保持U1=U
N
（2）阻感性负载
保持U1=U N，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。
四、实验方法
1、实验设备
2、屏上排列顺序
D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43
图3-1 空载实验接线图
3、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 P N =77W ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =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U 0=1.2U N ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U N 的围，测取变压器的U 0、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U N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。
4、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1.1I N为止，
在(0.2～1.1)I N围测取变压器的U K、I K、P K。
4）测取数据时，I K=I N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(℃)。
5、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S
1和S
2
，
接到负载电阻R
L 和电抗X
L
上。
R
L
选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值，X
L
选用D43，功率因数表选用D34-3，开关S
1和S
2
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，S1、S2打开，负载电阻值调到最大。
1
2）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=U N。
3）保持U1=U N，合上S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻R L的值，从空载到额定负载的围，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3-3中。
（2）阻感性负载（cosφ2=0.8）
1）用电抗器X L和R L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=U1N
3）合上S1、S2，在保持U1=U N及cosφ2=0.8条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的围，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3-4中。
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=U AX /U ax
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U 0=f(I 0)，P 0=f(U 0)，cos φ0=f(U 0)。
式中： （2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U 0=U N 时的I 0和P 0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U K =f(I K ) 、P K =f(I K )、cos φK =f(I K )。
（2）计算短路参数
从短路特性曲线上查出对应于短路电流I K =I N 时的U K 和P K 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r K 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'''K
K K K K
K K
K
K
r Z X I P
r I U Z -===2
2
2
'''
K X X K r r K Z Z K
K K K
K K
===0
00
cos I U P =Φ2
2755.23475
5.234K C K r r ++=︒θ
θ
2
200
20
m
m m m m r Z X I U Z I P r -=
==
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
I K =I N 时短路损耗P KN = I N 2r K75℃
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cos φ2=1和 cos φ2=0.8两条外特性曲线U 2=f(I 2)，由特性曲线计算出I 2=I 2N 时的电压变化率
（2）根据实验求出的参数，算出I 2=I 2N 、cos φ2=1和I 2=I 2N 、cos φ2=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U 2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 φ2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表3-5中。
式中：
P KN 为变压器I K =I N 时的短路损耗(W)； P 0为变压器U 0=U N 时的空载损耗(W)。
%100)cos 1(2
20222
20⨯+++-=***KN N KN P I P P I P I P ϕη2
2sin cos ϕϕKX Kr u u u +=∆%
100202
20⨯-=∆U U U u %
100%100%
1007575⨯=⨯=⨯=︒︒N
K N KX N
C
K N Kr N C K N K U X
I u U r I u U Z I u )(cos 222W P P I N =*ϕ
为副边电流标么值
(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 。
KN
m P P 0=
βN I I I 22*2=。