三相变压器的空载和短路实验
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
变压器的空载试验和短路试验
变压器的空载试验和短路试验空载试验----->铁损短路试验----->铜损变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。
一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。
通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。
为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。
变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。
一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。
变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。
由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。
用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。
原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。
通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。
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。
4变压器的空载和短路实验
解: (1)励磁阻抗和短路阻抗标幺值:
Z
* m
U
* 1
I
* 10
1 20 0.05
rm*
p1*0
I
* 10
4.9
1000 (0.05)2
1.96
x
* m
Z
* m
2 rm* 2
202 1.962 19.9
二、短路试验 亦称为负载试验。
试验接线图：如图所示。
试验方法：二次绕组短路，一次绕组上加一可调的低电压。
调节外加的低电压，使短路电流达到额定电流，测量此时的一
次电压
U
输入功率
k
P和k 电流
Ik ，由此即可确定等效漏阻抗。
短路试验常在高压侧加电压，低压侧短路。
数据处理：
电阻应折算到７５℃： 若为铜线，则：
标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的 同一单位的基准值的比值,即
标么值
实际值 基准值
二、基准值的确定
1、通常以额定值为基准值。
2、各侧的电压、电流以各自侧的额定值为基准；
线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；
单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；
3、阻抗的基值为
Z1N
I1N
SN 1000 A 57.74 A
3U 1 N
3 10
Z1N
U1N 3I1N
10 103 100
3 57.74
于是归算到高压侧时各阻抗的实际值:
Zm
Z
* m
Z1 N
三相变压器的空载及短路实验实验报告
电机学实验之三相变压器的空载及短路实验实验报告学院：电气信息学院专业：电气工程及其自动化班级：电力102班小组成员：一、实验目的1、用实验方法求取变压器的空载特性和短路特性。
2、通过空载及短路实验求取变压器的参数和损耗。
3、计算变压器的电压变化百分率和效率。
4、掌握三相调压器的正确联接和操作。
5、复习用两瓦特法测三相功率的方法。
二、实验仪器1、钳形谐波小功率表2、变压器综合实验台3、连接导线若干实验仪器介绍：钳形谐波小功率表用于测量测量交流电压、交流电流、交流电压峰值、交流电流峰值、有功功率、无功功率、视在功率（单相或三相）、功率因数、相角。
交流电压谐波（达20次），交流电路谐波（达20次）及总谐波失真度。
低电压指示、数据保持、自动关机。
变压器综合实验台：额定容量6N S KVA=额定电压12/660/380N N U U V V=额定电流12/ 5.26/9.09N N I I A A =变压器接法Y/Y三、实验原理四、实验内容1测变比K 。
2空载实验，测取空载特性。
U 0＝f(I 0)P 0＝f(u 0)co sØ0＝f(u 0)3短路实验，测取短路特性U k ＝f(I k )P k ＝f(I k )co sØk ＝f(I k )五、实验线路及步骤（一）测量变压器变比：按图7—1调压器原边接电源，副边接电流插合一边，电流插合另一边接变压器低压绕组，高压绕组开路，合上电源开关K，调节调压器副边输出电压,使外施电压为低压绕组额定电压的一半左右（即U 20≈0.5U 2N ）对应不同的外施电压，测量高低压绕组的U AB、U BC、U CA、U ab、U bc、U ca 对应不同外施电压测量三组数据。
记录于下表7—1中：表7—1序号ABU abU A K BCU bcU B K ACU acU cK K伏伏伏伏伏伏1174.51001.745172.499.71.729173.099.81.733 1.7362156.490 1.738155.299.6 1.732155.389.7 1.731 1.7343138.8801.735138.079.81.729137.779.51.7321.732最后取3次计算的平均值，所以K=1.734(二)空载实验实验线路如7—1所示，空载实验在低压侧进行，调压器原边接电源，副边接电流插合一端，电流插合另一端接低压侧首端a,b,c,，高压侧开路。
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。
变压器空载试验和短路(负载)试验的目的
变压器空载试验和短路(负载)试验的目的变压器空载试验和短路(负载)试验的目的：所谓的空载试验和短路试验就是：空载试验----->铁损短路试验----->铜损变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。
一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。
通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。
为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。
HZBS-V 变压器空载负载特性测试仪 变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。
一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。
HZBS-V 变压器空载负载特性测试仪变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。
由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。
用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。
原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。
通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。
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。
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。
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
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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 75和C K Z 75,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。