上海交通大学本科学位课程-电路实验-变压器

变压器实验目的实验原理实验仪器实验步骤实验报告要求实验现象实验结果分析实验相关知识实验标准报告实验目的1.学习、掌握测量变压器的变比的方法。2.学习、掌握变压器副边绕组的相对极性的判别方法。3.学习了解变压器阻抗性质的变化。4.测定变压器的外特性曲线。实验原理在交流电路中变压器不仅能改变电压、电流，还能改变电阻、阻抗。变压器在空载时其原边与副边的电压比等于它们的匝数比，也称为变压器的变比ku。把电阻RL接在理想变压器的副边，变压器的原边的输入电阻为。当ku1（即升压变压器）时，电阻变换后，数值减小，反之则增大。即从匝数少的一边所得的输入电阻是减少的；匝数多的一边所得的输入电阻是增大的。2LuRk当变压器副边具有二个或两个以上绕组时，可以将副边绕组进行串联获得较高的电压；当副边绕组的端电压相等时，可以将副边绕组并联，得到较大电流。但在串联和并联时必须先测定副边绕组的相对极性,以确定两个绕组的同名端。当两个绕组的异名端相连时，两个绕组的连接方式为串联，其端电压为两个绕组的输出电压之和。当两个绕组的同名端相连时，其连接方式为并联，输出电流为两个绕组的输出电流之和。变压器接负载时，原边电流随副边电流的增大而增加，原、副边的电流比等于变比的倒数即1/ku。由于原边和副边绕组都有电阻和漏抗压降，使输出电压u2随负载电流i2的大小以及负载的性质而改变。当负载为电阻或电感性时，输出电压随负载电流增加而下降，当负载为电容时，输出电压u2会随负载电流i2的增加而上升。变压器输出电压u2与负载电流i2之间的关系称为外特性。电压变化率是变压器的一个质量指标，在额定负载时的变压器电压变化率定义为：其中u2o为空载时的副边输出电压，u2为额定输出时的副边输出电压。20220%100%uuuu−∆=×实验仪器�变压器1台�单相调压器1台�交流电流表2只�交流电压表2只�单相功率表1只�滑线变阻器1只�电工实验台1台变压器单相调压器交流电流表交流电压表单相功率表滑线变阻器电工实验台实验步骤1.测定变压器的变比按图5.12.1接线，把变压器的原边接380V的电源上，接通电源后，测量变压器原边和副边电压，计算变压器的变比。uuu122ⅠⅡ380V″′图5.12.1测定变压器变比电路表5.12.1变压器的变比测定副边绕组Ⅱ副边绕组Ⅰkuu2/Vu1/V2.测定变压器的阻抗将调压器的输出电压分别调至110V、150V，分别测量变压器原边电压u1、原边电流i1、副边电压u1、副边电流i2。根据测量所得数据，计算原、副边的阻抗值。图5.12.2变压器的阻抗测试电路，将数据填入表5.12.2内。u12ⅠⅡ**AA1u2R220V1i2i图5.12.2变压器的阻抗测试电路表5.12.2变压器的阻抗测试150110i2/Au2/Vi1/A)u1/V222uRi==111uRi==ΩΩ3.测定副边绕组的相对极性方法一：如图5.12.3(a)所示，测量连接后的端口电压，此时，若电压表的读数为两个绕组开路时的电压之和，那么用导线相连的端点为异名端。若电压表的读数为零，则用导线相连的端点为同名端。1ⅠⅡ380VV1ⅠⅡ380VV1ⅠⅡ380VV(a)测定副边绕组的异极(b)测定副边绕组的同极性(c)副边绕组的并联图5.12.3测定副边绕组的相对极性方法二：如图5.12.3(b)所示，测量连接后的端口电压，此时，若电压表的读数为零，那么用导线相连的端点为同名端并且两个绕组的输出电压相等，此时可以连接成并联接法。若电压表的读数为两个绕组开路时的电压之和，则用导线相连的端点为异名端。在测定变压器的同名端之后，副边绕组的并联联接如图5.12.3(c)所示以。4.测定变压器的外特性按图5.12.4接线，把变压器的原边接380V电源，副边的两个绕组串联后接白炽灯负载，测量在不同负载时的电流、电压和功率记录在表5.12.3中。ⅠⅡ380VVAWA********V图5.12.4变压器外特性测量表5.12.3变压器外特性的测试P∆43210/WP2/Wi2/Au2/VP1/Wi1/Au1/V白炽灯组数实验报告要求1.在毫米方格纸是作出变压器的外特性曲线。2.计算变压器的电压变化率△u%，额定负载时的效率21100%PPη⎛⎞=×⎜⎟⎝⎠实验现象1.当两个副边绕组电压差为零时，说明两个副边绕组电压相等，可以把同极性连成并联接法。2.在测量变压器外特性时，负载增加时原边电流和功率及副边的电流和功率增大，副边电压不变。实验结果分析1.为什么在变压器绕组在串联或并联之前先测定相对极性？答：变压器的串、并联所得电流，电压差异很大，所以必先测定绕组相对极性以确定线圈始、末端。串联：把一个线圈末端与另一个线圈始相接；并联：两个始端相接，末端相接且两绕组的输出电压必须相等。2.变压器负载的变化对原边电流和功率的有什么影响？答：变压器的负载增加，原边电流增大，原边功率增大。实验相关知识预习要求相关知识点注意事项预习要求1.预习单相变压器相对极性的含义，了解原边与副边绕组间相对极性的测定方法。2.预习单相变压器外特性的测定方法。相关知识点空心变压器理想变压器注意事项1.测定变压器外特性时，测定原边电流的电流表和测定原边功率的功率表电流线圈的不能直接接在电路中，因为变压器是一个感性负载，在电源合上的瞬间，电路中会产生一个是额定工作电流2～5倍的冲击电流，使电表受损。2.在合电源时，所有负载必须断开。3.注意遵守安全实验操作规范，注意人身安全。实验标准报告一、实验目的1.学习、掌握测量变压器的变比的方法。2.学习、掌握变压器副边绕组的相对极性的判别方法。3.学习了解变压器阻抗性质的变化。4.测定变压器的外特性曲线。二、实验内容1.测量变压器的变比2.测量变压器副边绕组的相对极性3.测定变压器的阻抗4.测定变压器的外特性三、实验仪器、设备变压器1台单相调压器1台交流电流表2只交流电压表1只单相功率表1只电工实验台1台四、实验用详细电路图1.测量变压器变比uuu122ⅠⅡ380V″′2.测量变压器副边绕组的相对极性1ⅠⅡ380VV（a）1ⅠⅡ380VV1ⅠⅡ380VV(b)(c)3.测定变压器的阻抗u12ⅠⅡ**AA1u2R220V4.测定变压器的外特性ⅠⅡ380VVAWA********V五、实验原理、计算公式1.变压器变比变压器在空载时其原边与副边的电压比等于它们的匝数比，也称为变压器的变比ku。把电阻RL接在理想变压器的副边，变压器的原边的输入电阻为RL/ku2。当ku1（即升压变压器）时，电阻变换后，数值减小，反之则增大。即从匝数少的一边所得的输入电阻是减少的；匝数多的一边所得的输入电阻是增大的。2.测量变压器副边绕组的相对极性方法一：如图(a)所示，测量连接后的端口电压，此时，若电压表的读数为两个绕组开路时的电压之和，那么用导线相连的端点为异名端。若电压表的读数为零，则用导线相连的端点为同名端。方法二：如图(b)所示，测量连接后的端口电压，此时，若电压表的读数为零，那么用导线相连的端点为同名端并且两个绕组的输出电压相等，此时可以连接成并联接法。若电压表的读数为两个绕组开路时的电压之和，则用导线相连的端点为异名端。在测定变压器的同名端之后，副边绕组的并联联接如图(c)所示以。3.测定变压器的阻抗2121212uuuukuRRikik===六、实验数据1、测定变压器的变比按图5.12.1接线，把变压器的原边接380V的电源上，接通电源后，测量变压器原边和副边电压，计算变压器的变比。表5.12.1变压器的变比测定uk0.3120副边绕组Ⅱ0.3120398副边绕组Ⅰu2/Vu1/V2.测量变压器副边绕组的相对极性1ⅠⅡ380VVU＝240V（a）1ⅠⅡ380VVU＝0V1ⅠⅡ380VVU＝121V（b）（c）3．测定变压器的阻抗表5.12.2变压器的阻抗测试100.81.18119301.40.73220102.90.5859.67297.30.37110R2/Ωi2/Au2/VR1/Ωi1/Au1/V4.测定变压器的外特性表5.12.3变压器外特性的测试P∆13.65129.750.55235.9143.40.38399.6413.097.500.41237.8110.50.30399.6313.1764.580.27239.277.750.27399.6212.4733.730.14240.946.20.16399.6111.9300242.611.930.12399.60/WP2/Wi2/Au2/VP1/Wi1/Au1/V白炽灯组数七、实验结果分析1．变压器变比测定21211200.303981200.30398uuukuuku′′′′===′′===2．测量变压器副边绕组的相对极性图（a）电压表的读数为副边绕组输出电压之和，所以电压表两极接线的端点为变压器的异名端。3．测定变压器的阻抗211222121221159.670.54211059.67102.90.58110102.9297.3330.80.370.542ukuuRiuRRik======Ω===Ω≈==Ω22122212122121190.54220119100.81.18220100.8301.4340.20.730.54ukuuRiuRRik======Ω===Ω≈==Ω