1.13　单相铁芯变压器特性的测试实验

一、实验目的

（1）学会测试变压器各项参数的方法。

（2）学习测绘变压器的空载特性曲线与外特性曲线。

（3）了解变压器的工作原理和运行特性。

二、实验仪器设备

（1）交流电压表1块。

（2）交流电流表1块。

（3）功率表1块。

（4）变压器36V/220V1个。

（5）白炽灯220V/40W（或可调电阻）4个。

（6）调压器（输出可调交流电源）1个。

三、实验原理与说明

变压器工作原理电路如图1-13-1所示，原边绕组AX接交流电源u1，副边绕组ax两端电压为u2，经开关S与负载阻抗Z2连接。

1.变压器空载特性

当变压器副边开关S断开时，变压器处在空载状态，原边电流I1=I10，称为空载电流，其大小和原边电压u1有关，两者之间的关系特性称为空载特性，用u1=f（i10）表示。由于空载电流i10（励磁电流）与磁场强度H成正比，磁感应强度B与电源电压u1成正比，因而，空载特性曲线与铁芯的磁化曲线（B-H曲线）是一致的。空载实验一般在低压绕组加电压，高压绕组开路。

2.变压器外特性

当原边电压u1不变，随着副边电流i2增大（负载增大，阻抗Z2减小），原、副边绕组阻抗电压降加大，使副边端电压u2下降，这种副边端电压u2随着副边电流i2变化的特性称为外特性，用u2=f（i2）表示。

3.变压器参数的测定

用电压表、电流表、功率表测得变压器原边的u1、i1、P1及副边的u2、i2，并用万用表R×1挡测出原、副绕组的电阻R1和R2，即可算得变压器的各项参数值：

电压比，电流比

原边阻抗，副边阻抗

阻抗比=

负载功率　P2=U2I2cosϕ

损耗功率　P0=P1-P2

功率因数=，原边线圈铜耗

副边铜耗　，铁耗PFe=P0-（Pcu1+Pcu2）

四、实验内容与步骤

1.测绘变压器空载特性

实验电路如图1-13-2所示，将变压器的高压绕组（副边）开路，低压绕组（原边）与调压器输出端连接。

确认三相调压器处在零位（逆时针旋到底位置）后，合上电源开关，调节三相调压器输出电压，使u1从零逐次上升到1.2倍的额定电压（1.2×36V），总共取五点，分别记下各次测得的u1、u20和i10数据，记入表1-13-1中，绘制变压器的空载特性曲线。

2.测绘变压器外特性及变压器参数

实验电路如图1-13-3所示，变压器的高压绕组与调压器输出端连接，低压绕组接220V、40W的白炽灯组负载（或可调电阻）。将调压器手柄置于输出电压为零的位置，然后合上电源开关，并调节调压器，使其输出电压等于变压器高压侧的额定电压220V，分别测试负载开路及逐次增加负载（并联白炽灯）至额定值（i2N=1.4A）对应的u2，总共取五点，将读数记入表1-13-2，绘制变压器外特性曲线。

五、注意事项

（1）使用调压器时应首先调至零位，然后才可合上电源。每次测量完数据后，要将调压器手柄逆时针旋到零位置。

（2）实验过程中，必须用电压表监视调压器的输出电压，防止被测变压器输出过高电压而损坏实验设备，且要注意安全，以防高压触电。

（3）空载实验是将变压器作为升压变压器使用，而外特性实验是将变压器作为降压变压器使用。

（4）遇异常情况，应立即断开电源，待处理好故障后，再继续实验。

六、思考题

（1）为什么空载实验将低压绕组作为原边进行通电实验？此时，在实验过程中应注意什么问题？

（2）什么是变压器的空载特性？如何测绘？从空载特性曲线如何判断变压器励磁性能的好坏？

（3）什么是变压器的外特性？如何测绘？从外载特性曲线上如何计算变压器的电压调整率？

（4）根据实验内容，自拟数据表格，绘出变压器的空载特性和外特性曲线。

（5）根据变压器的外特性曲线，计算变压器的电压调整率

（6）根据额定负载时测得的数据，计算变压器的各项参数。