三相变压器的空载和短路实验
变压器的空载试验和短路试验主要注意问题
变压器的空载试验和短路试验主要注意哪些问题？一、变压器空载试验和负载试验的目的和意义变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。
变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。
变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。
空载电流用它与额定电流的百分数表示，即：进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。
变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的：此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示：变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。
进行负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。
二、变压器空载和负载试验的接线和试验方法对于单相变压器，可采用图1所示的接线进行空载试验。
对于三相变压器，可采用图2和图3所示的两瓦特表法进行空载试验。
图2为直接测量法，适用于额定电压和电流较小，用电压表和电流表即可直接进行测量的变压器。
当变压器额定电压和电流较大时，必须借助电压互感器和电流互感器进行间接测量，此时采用图3接线方式。
空载试验时，在变压器的一侧（可根据试验条件而定）施加额定电压，其余各绕组开路。
短路试验的接线方式和空载试验的接线基本相似，所不同的是要将非加压的线圈三相短接而不是开路。
空载和短路试验 (1)
5）参数计算
Zs
Us Is
U sN I1N
RS
Ps
I
2 s
PSN I12N
Xs
Z
2 s
Rs2
对T型等效电路：
R1
R2'
1 2
Rs
X1
X
' 2
1 2
Xs
6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度 时的数值。 7）若要得到低压侧参数，须折算； 8）对三相变压器，各公式中的电压、电 流和功率均为相值；
磁参数；
6）若要得到高压侧参数，须折算；
7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；
课后问题讨论
• 空载试验的目的是要测量哪几个参数？
• 为什么说空载试验所测的功率 P0 近似
为铁损？
1.3.2 短路实验
一、目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压 器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。
100%
短路电压电抗(无功)分量百分值:
us %
I1N X S U1N
100%
短路电压的大小直接反映 短路阻抗的大小，而短路阻抗 又直接影响变压器的运行性能。
从正常运行角度看，希望 它小些，这样可使副边电压随 负载波动小些；从限制短路电 流角度，希望它大些,相应的短 路电流就小些。
1.3变压器参数的测定
1.3.1变压器的空载试验 1.3.2变压器的短路试验
变压器负载时等效电路
X 2
X 2Βιβλιοθήκη X K X1 X 2rK r1 r2
rK r1 r2
X K X1 X 2
1.3 变压器的参数测定 U1
U2
1.3.1空载实验
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。
三相变压器的空载试验
三相变压器的空载试验变压器空载损耗主要是铁芯损耗，即由于铁芯的磁化所引起的磁滞损耗和涡流损耗。
变压器空载试验指从变压器任意一侧绕组（一般为低压绕组）施加正弦波形、额定功率的额定电压，在其他绕组开路的情况下测量变压器空载损耗和空载电流。
该试验可以发现磁路中的铁芯硅钢片的局部绝缘不良或整体缺陷，如铁芯多点接地、铁芯硅钢片整体老化等；根据交流耐压试验前后两次空载试验测得的空载损耗相比较、判断绕组是否有匝间击穿情况等。
标签：三相变压器；空载试验；分析《规程》规定，对容量为3150kV A及以上的变压器应进行此项试验，测量得出的空载电流和空载损耗数值与出厂试验值相比应无明显变化。
在电力系统10kV～330kV的范围内，绝大多数使用三相共体变压器，三相变压器空载试验在人们的工作中占有很大比例，故本文主要讨论三相变压器的空载试验方法及注意事项。
1 试验方法和接线1.1 双瓦特表法1.1.1 当试验电压和电流不超出仪表的额定值时，可直接将测量仪表接入测量回路。
1.1.2 当试验电压和电流超过仪表的额定值时，可通过电压互感器及电流互感器接入测量回路。
1.2 三瓦特表法三相变压器的损耗也可以用三瓦特表法测量，变压器的损耗等于三个瓦特表之和。
2 三相变压器的单相空载试验当现场没有三相电源或变压器三相空载试验数据异常时，一般进行单相空载试验，对各相空载损耗的比较，可了解空载损耗在各相的分布状况，对发现绕组与铁芯磁路有无局部缺陷，判断铁芯故障的部位较为有效。
进行三相变压器单相空载试验时，将三相变压器中的一相依次短路，按照单相变压器的空载试验接线图接好线，在其他两相上施加电压，测量空载损耗和空载电流。
一相短路的目的是使该相没有磁通过，因而也没有损耗。
3 降低电压下的空载试验受试验条件的限制，现场常需要在低电压（5～10%的额定电压）下进行空载试验。
由于施加的试验电压较低，相应的空载损耗也很小，因此应注意选择合适量程的仪表，以保证测量的准确度，并应考虑仪表、线路等附加损耗的影响。
电气测量技术B(一)三相变压器空载与短路的原理
电气测量技术B（一）
三相变压器空载与短路的原理
3.1 变压器的工作原理
变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用， 变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与 电流转换成另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。 电流转换成另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。
20 2
(3.6) (3.7)
8
3.2 变压器的空载运行
1. 感应电动势 首先研究主磁通所产生的感应电动势。 首先研究主磁通所产生的感应电动势。 由于漏磁通远小于主磁通， 空载时的原边绕组压降也很小。 由于漏磁通远小于主磁通，故 e1σ ≪e1 ，空载时的原边绕组压降也很小。 忽略这两者(它们之和只有 它们之和只有u1的 左右)的影响时 忽略这两者 它们之和只有 的0.2%左右 的影响时，可认为 左右 的影响时，可认为u1≈e1。可见当 。可见当u1 是正弦波时， 和 也按正弦规律变化。 是正弦波时，e1和 Φm 也按正弦规律变化。 设 Φm = Φm sinωt，则 ，
图3.1 单相双绕组变压器原理图
2
变压器的工作原理
与电源相连的绕组，接受交流电能，通常称为原边绕组(初级绕组、原边绕 与电源相连的绕组，接受交流电能，通常称为原边绕组 初级绕组、 初级绕组 标注其出线端； 组)，以A、X标注其出线端；与负载相连的绕组，送出交流电能，通常称为副边 ， 、 标注其出线端 与负载相连的绕组，送出交流电能， 绕组(次级绕组 副边绕组)， 次级绕组、 标注其出线端。 绕组 次级绕组、副边绕组 ，以a、x标注其出线端。与原边绕组相关的物理量均 、 标注其出线端 以下角标“ 来表示 与副边绕组相关的物理量均以下标“ 来表示 来表示， 来表示。 以下角标“1”来表示，与副边绕组相关的物理量均以下标“2”来表示。例如原边 的匝数、电压、电动势、电流分别以N1、 、 、 来表示 副边的匝数、电压、 来表示； 的匝数、电压、电动势、电流分别以 、u1、e1、i1来表示；副边的匝数、电压、 电动势、电流分别以N2、u2、e2、i2来表示。对一台降压变压器而言，原边绕组 电动势、电流分别以 、 、 、 来表示。对一台降压变压器而言， 来表示 即为高压绕组，副边绕组则是低压绕组；与此相反， 即为高压绕组，副边绕组则是低压绕组；与此相反，升压变压器的高压绕组指的 是副边绕组。 是副边绕组。 当原边绕组接通电源，便会在铁心中产生与电源电压同频率的交变磁通。 当原边绕组接通电源，便会在铁心中产生与电源电压同频率的交变磁通。忽 略漏磁，该磁通便同时与原、副边绕组相交链，耦合系数kc=1，这样的变压器称 略漏磁，该磁通便同时与原、副边绕组相交链，耦合系数 ， 为理想变压器。根据电磁感应定律，在原、副边绕组便会感应出电动势， 为理想变压器。根据电磁感应定律，在原、副边绕组便会感应出电动势，分别为
三相变压器的空载及短路实验实验报告
三相变压器的空载及短路实验实验报告实验报告：三相变压器的空载及短路实验一、实验目的1.理解和掌握三相变压器的空载特性和短路特性；2.测定三相变压器的空载电流、空载损耗和短路电压；3.分析和比较实验结果，验证理论的正确性。
二、实验设备1.三相变压器；2.电源（可调节电压）；3.电流表；4.电压表；5.功率表；6.保险丝；7.电源滤波器；8.实验记录本。
三、实验原理1.空载实验：当变压器一次侧开路，二次侧接入额定电压时，变压器消耗的功率为空载功率，空载电流为一次侧电流。
通过测量空载电压和空载电流，可以得到变压器的空载损耗。
2.短路实验：当变压器一次侧短路，二次侧接入额定负载时，变压器消耗的功率为短路功率，短路电压为一次侧电压。
通过测量短路电流和短路电压，可以得到变压器的短路阻抗。
四、实验步骤1.准备阶段：检查实验设备完好无损，确认电源接入正确；2.空载实验：将变压器二次侧接至额定电压，一次侧开路，记录空载电压和空载电流。
逐渐调高电源电压，重复以上操作，得到多组数据；3.短路实验：将变压器一次侧短路，二次侧接入额定负载，记录短路电流和短路电压。
逐渐调高电源电压，重复以上操作，得到多组数据；4.数据处理：将实验数据整理成表格，计算空载损耗和短路阻抗；5.结果分析：将实验结果与理论值进行比较，分析误差原因。
五、实验结果六、结果分析根据实验数据，我们发现实验结果与理论值存在一定误差。
这主要是由于以下原因：1.测量误差：由于实验过程中使用仪表进行测量，可能存在读数误差和仪表误差；2.电路连接：由于变压器线圈电阻和线路电感的存在，可能导致电路连接阻抗和实际测量结果存在偏差；3.温度影响：实验过程中，由于线圈发热等原因，可能影响变压器性能参数的稳定性；4.非线性特性：对于非线性变压器，其空载特性和短路特性可能随电源频率变化而变化。
为了提高实验精度，可以采取以下措施：1.使用高精度仪表进行测量；2.在稳定的室温环境下进行实验；3.对不同类型的变压器分别进行实验，以综合评估误差影响。
实验一三相变压器
实验一三相变压器一、实验目的1．通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。
2．通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。
二、预习要点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。
答：在一个三相系统中,任何一相都可以成为另一相的参考点(或基准点)。
Y 型接法通常选择中性点作为参考点，即便是三相三线制也将中性点作为参考点。
Y型接法的好处是每一相的电压、电流和功率都可以独立测量。
如果将三相中的某一相作为参考点，就可以用两只瓦特计测量整个三相系统的功率。
空载实验：低压侧接电源，功率表、电流表，高压侧开路。
短路实验：高压侧接电源、功率表、电流表，低压侧短路。
2．三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？答：不对称。
根据磁势与励磁电流的关系式、磁通与磁阻的关系式可知：当外施三相对称电压时,三相空载电流不相等,中间相B相较小,A相和C相较大. B 相磁路较短→B相磁阻较小→空载运行时,建立同样大小的主磁通所需的电流就小.3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。
答：空载实验测铁耗，短路实验测铜耗。
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？答：空载实验：空载实验要加到额定电压，当高压侧的额定电压较高时，为了方便于试验和安全起见，通常在低压侧进行实验，而高压侧开路。
短路试验:由于短路试验时电流较大，而外加电压却很低，一般电力变压器为额定电压的4%～10%，为此为了便于测量，一般在高压侧试验，低压侧短路。
三、实验项目1．测定变比2．空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosϕ0=f(U0)。
3．短路实验：测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K)，cosϕK=f(I K)。
4．纯电阻负载实验：保持U1=U1N，cosϕ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
四、实验设备及仪器1．MEL－1电机教学实验台主控制屏（含指针式交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20）3．三相心式变压器（MEL-02）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）五、实验方法OO O oI U P 3cos =ϕ4.纯电阻负载实验 实验线路如图2-7所示六、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。
三相变压器空载和短路实验
三相变压器空载和短路实验南京工程学院电力工程学院/11学年第二学期实验报告课程名称电机实验实验名称三相变压器空载、短路实验班级名称建筑电气学生姓名学号同组同学实验时间2022实验地点实验报告成绩：评阅教师签字：年月日电力工程学院二〇〇七年制一、实验目的1、通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。
2、通过负载实验，測取三项变压器的运行特性。
二、实验项目1、测定变比2、空载实验测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0),cosφ0=f(U0)。
3、短路实验测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosφK=f(IK)。
4、纯电阻负载实验：保持U1=U1n,cosφ=1的条件下，測取U2=f(I2)。
三、实验方法1、实验设备1、BMEL系列电机系统教学实验台2、交流电压表，电流表，功率因数表3、三相可调电阻器4、三相变压器5、开关板2、短路实验1)是实验线路如图1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，将交流电压跳到输出电压为零的位置，接通电源后，逐渐增大电源电压，达到20V左右，使变压器的短路电流Ik=1.1—0.5In的范围内，測取变压器的三箱输入电压、电流、功率共取几组数据，记录于表中，其中Ik=In点必测。
实验时，记下周围环境温度，作为线圈的实际温度。
图1三相变压器短路实验接线图表2-1室温19℃序号实验数据计算数据UK(V)IK(A)PK(W)UK(V)IK(A)PK(W)cosΦKU1u1.1v1U1v1.1w1U1w1.1u1I1u1I1v1I1w1PK1PK2118.9418.7119.193.53.3643.361506918.946666673.4083 333331190.614258012216.5915.8916.353.02.8922.818355316.276666672 .903333333880.620724729314.0013.4413.932.52.4312.387253813.792.4 39333333630.624286406411.1111.0311.072.01.962.1.934172311.071.96 5333333400.61285099558.207.648.121.51.3971.3628137.9866666671.41 9666667210.6173708163、空载实验1)测定变比1实验接线图如图，被试变压器选用三相变压器，1.在三湘交流电源断开的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋到底，并合理选择仪表量程2.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，測取高，低压线圈的线电压U1u1.1v1,U2u1.2v1UvU1u1.1v1U2u1.2v1220.781.69Kuv==1.69三相变压器变比实验接线图图2三相变压器空载实验接线图2)空载实验a)空载实验接线图如图,变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。
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三相变压器的空载和短路实验
一、实验目的
1、通过空载实验，测定变压器的变比和参数。
2、通过短路实验，测定变压器的变比和参数。
二、实验仪器和设备
三、实验内容及操作步骤
1、测定变比
（1）实验线路如图1所示，被测变压器选用DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量
A 2V 152/152/15P N ⋅=，5V 220/63.6/5U N =，.6A 0.4/1.38/1I N =I ，Y/△/Y 接法。
实验时只用
高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。
将三相交流电源调到输出电压为零的位置。
开启控制屏上钥匙开关，按下“启动”按钮，电源接通后，调节外施电压27.5V 0.5U U N ==测取高、低线圈的线电压ca bc ab CA BC AB U U U U U U 、、、、、，记录于表1中。
图1 三相变压器变比实验接线图
表1 变比的测定
2、空载实验
(1) 将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮逆时针旋转到底使输出电压为零，按下“停止”按钮,在断电的条件下，按图2接线。
变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。
图2 三相变压器空载实验接线图
(2) 按下“启动”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压N 0L 1.2U U =。
(3) 逐次降低电源电压，在N 0.2)U ~(1.2范围内， 测取变压器三相线电压、线电流和功率。
(4) 测取数据时，其中N 0U U =的点必测,且在其附近多测几组。
共取数据8-9组记录于表2中。
3、短路实验
(1) 将控制屏左侧的调压旋钮逆时针方向旋转到底使三相交流电源的输出电压为零值。
按下“停止”按钮，在断电的条件下，按图3接线。
变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
(2) 按下“启动”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流
N KL 1.1I I =。
图3 三相变压器短路实验接线图
(3) 逐次降低电源电压，在N 0.3I ~1.1的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。
(4) 测取数据时，其中N KL I I =点必测，共取数据5-6组。
记录于表3中。
实验时记下周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。
四、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。
五、实验报告
1、计算变压器的变比
根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。
ca
CA CA bc BC BC ab AB
AB U U K U U K U U K ===
,, 2、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)(00L L I f U =，)(00L U f P =，)(cos 00L U f =φ，其中
OL
OL c
b a L ca
bc ab L I U P P P P I I I I U U U U 3cos 330
002
01000=
+=++=++=
φ
(2)计算激磁参数
从空载特性曲线查出对应于N 0L U U =时的0L I 和0P 值，并由下式求取激磁参数。
2
2000200330m
m m L
L
m m r Z X I U I U Z I P r -===
=
ϕ
ϕϕ 式中：00L 000P ,I I , 3
==
ϕϕL
U U ——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率（注：
Y 接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。
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)(K K L L I f U =，)(P K K L I f =，)(cos K KL I f =φ
式中：
KL
KL K
K K K K CK
BK AK
KL CA
BC AB KL I U P P P P I I I I U U U U 3cos 33
2
1=
+=++=++=
φ
(2) 计算短路参数
从短路特性曲线查出对应于N KL I I =时的KL U 和K P 值，并由下式算出实验环境温度θ℃时的短路参数
2'2'''2'33K
K K KL
KL
K K K
K K
K r Z X I U I U Z I P r -==
=
=
ϕ
ϕϕ 式中： P , I I I , 3
K N KL K ===
ϕϕKL
K U U ——短路时的相电压、相电流、三相短路功率。
折算到低压方
2
'2'2
'K
X X K r r K Z Z K
K K
K K
K ===
换算到基准工作温度下的短路参数C K r ο75和C K Z ο75，计算短路电压百分数
%100%100%
1007575⨯=
⨯=⨯=︒︒ϕ
ϕϕ
ϕN 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
计算N K I I =时的短路损耗C K N KN r I P ︒=752
3ϕ。