单相变压器空载和短路实验
变压器的空载及负载试验
Ib
3.35A 2.85A
Ic
3.5A
Icp
W1
3.23A 1059
W2 W
-494 594W
a 空载电流百分数 b 空载损耗
i0
(I0a
I0b 3I e
I 0c ) 100 %
3.23 100 % 288 .7
1.12%
P0 P1 P2 P1 (P2 ) 1059 465 594W
5、降低电流时的负载试验有关计算
由于负载试验所需容量较大，尤其对容量较大的变压器，在现场试 验时，试验电源和调压器的容量很难满足要求。但负载试验中，所 加电流与测量电压和损耗呈线性关系，因此规程允许降低电流进行 负载试验，并对所测量的数据作以下换算：
UK
U
' K
(
Ie
I
' K
)
PK
PK'
(
Ie
I
（3） 温度系数(Q—试验时器温度铜T=235 铝T=225)：
KQ
T 75 T Q
（4） 换算至75℃下负载损耗： PK 750 C K Q PK
（5）换算至75℃下阻抗压降：
U K 750 C %
U
2 K
( PK 10Se
)2 (KQ2
1)
8
第四节 电力变压器的短路和空载试验
标准I0=3.5 P0=540W 结论：合格。
11
第四节 电力变压器的短路和空载试验
（2）负载试验：从一次加压，二次三相短路,额定分头Ⅱ。变压器油 温：12℃ 铜线
UAB
UBC
UCA
变压器短路试验的方法
变压器短路试验的方法变压器的短路承受能力试验主要是考核其承受短路的机械力，并不能验证其热特征(在标准中明确规定承受短路的耐热能力由计算验证)。
短路承受能力试验通常是在试验室完成的。
国际电工委员会(IEC)和我国国家标准(GB)都对变压器承受短路的能力进行了明确的规定，并且对短路承受能力试验的方法和要求进行了阐述。
下面就试验中有关的具体问题作进一步的分析。
1短路试验的标准变压器短路试验的标准有国标GB 1094.5—1985、国际标准IEC 76-5：1976和1996年修改稿(IEC 14/268CD，现未正式采用)。
GB 1094.5—1985和IEC 76-5：1976基本等效。
目前国内的变压器均按GB 1094.5—1985这一标准进行试验，出口变压器则按IEC 76-5：1976或与其相应的国家标准试验。
它们之间的差异见表1。
表1短路试验标准比较序号项目GB 1094.5—85IEC 76-5：1976 IEC 14/346/FDIS1容量分类Ⅰ＜3 150kVA同GB＜2 500kVAⅡ3 150～40 000kVA 2 500～100 000kVA Ⅲ＞40 000kVA＞100 000kVA2试验油温0～40℃同GB10～40℃持续时间Ⅰ0.5s±10%同GB同GBⅡ、Ⅲ制造厂和使用部门协商0.25s±10%4电抗变化Ⅰ≤2%(同心式)≤4%(箔式和短路阻抗为3%以上)同GB同GBⅡ、Ⅲ制造厂与使用部门协商≤1%或1%～2%(双方协商)电流幅值及偏差每相至少有一次100%最大非对称电流，其他两次不低于75%最大非对称电流每相至少有3次100%最大非对称电流同IEC 76-5：1976对称电流≤±10%非对称电流≤±5%同GB同GB6试验次数Ⅰ采用三相电源时，共进行3次试验；采用单相电源时，共进行9次试验，每相进行3次试验，非对称短路电流一次100%，另两次不低于75%采用三相电源时，共进行9次试验，采用单相电源时共9次，每相进行3次，但非对称电流3次都是100%同IEC 76-5：1976Ⅱ、Ⅲ制造厂和使用部门协商同GB同GB7分接位置Ⅰ最大、最小和额定同GB同GBⅡ、Ⅲ制造厂和使用部门协商8绝缘试验(复试)电压原绝缘电压的85%原绝缘电压的75%原绝缘电压的100%9系统短路表观容量—与GB不尽相同与GB不尽相同10非对称分量峰值系数2KX/R≥14时，2K=2.55X/R＜14时查表同GBX/R≥14时，2K=2.69(对于容量超过100MVA第Ⅲ类变压器)注：IEC 14/346/FDIS为修订IEC76-5：1976委员会文件，请各国家委员会提意见，近期将颁布实施。
3.4单相变压器的参数测定
如何减小测量误差？☆
5
§3-4 单相变压器的参数测定
2、短路参数计算 ☆
短路试验时，由于外加电压很低，铁耗和励磁电流均可以 忽略，因此采用变压器简化等效电路。其短路参数为：
Zk
Uk Ik
Rk
Pk
I
2 k
X k Zk2 Rk2
由于电阻值与温度有关，需要折算到基准工作温度
§3-4 单相变压器的参数测定
变压器的参数是有制造变压器的材料、结构和形状决定的， 在设计变压器时可以根据材料、结构和尺寸来进行初步计算， 也可以通过实验来测量。
一、变压器空载试验
通过空载试验可以测出变压器的变比k、铁耗和 励磁阻抗Zm。
1、空载试验电路 为了安全起见，空载试验通常在低压边做，如图。
8
§3-4 单相变压器的参数测定
短路参数：
Zk
Uk / Ik
3 440 / 3 3.52 72.17
Rk
pk / 3
I
2 k
13590 / 3 72.172 0.87
X k Zk2 Rk2 3.39
短路参数（换算到基准温度）：
Rk 75C
Rk ( 75)
0.87(228 75) 228 20
6
§3-4 单相变压器的参数测定
当短路电流达到额定值I1N时，外加电压 Uk I1N Zk75C
称变压器短路电压或阻抗电压，通常为4～10.5％。变压器
的短路损耗则为（0.4~4%)SN 。
『补例3-5』一台三相铝线变压器，SN=1250kVA，U1N/U2N= 10kV/0.4kV；原、副边绕组为Y，y接。在室温20℃时测出以下 数据（为三相功率）：
4、变压器空载短路试验及特性
三、标么值：
标么值=实际值/基值 1.基值的选择： 1）通常以额定值为基准值。 2）各侧的物理量以各自侧同单位物理量的额定值 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）阻抗以同侧额定相电压除以额定相电流。
2.优点： 1）不需折算： U2’*=U2’/U1N=KU2/KU2N=U2* 2）额定值的标么值等于1； 3）便于比较； 4）某些物理量的标么值相等：ZK*=ZK/ （U1N/I1N）=UK/U1N=UK* *
注意：为了便于测量和 安全起见，通常在低 压侧加电压，将高压 侧开路。
实验过程：外加电压 从额定电压开始在一 定范围内进行调节 4.计算： U1指试验时 的电源电压；U20 是指降压变压器高压 侧的电压
U 20 K U 1N I0 I 0 % 100% I1N
Zm Rm
U 1N I0 P0 2 I0 Z
2.效率：η=（P2/P1）*100% =（1-Σp/P1）*100%= • 其中：pcu= （I2/I2N）2pKN=β2 pKN pFe P0 其中
pCu
I2 2 2 ( ) PKN PKN I2N
2
P2 S N cos 2
可见，影响变压器运行效率的因素有： 1）负载的大小； 2）负载的性质； 3）铁芯的状况（p0）； 4）绕组的状况（pKN） • 效率特性： 1）轻载时…； 2）满载时…； 3）效率最高时…
2 m
Xm
R
2 m
*：（1）如为三相变压器则各公式中的电 压、电流和功率均为相值； （2）由于在低压侧做的试验，如为降压变 压器需折算到高压侧即乘以K2； （3）空载电流和空载功率必须是额定电压 时的值，并以此求取励磁参数。
变压器空载负载测试方法
K变压器的空载试验和短路试验一、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：I 0 %(I 0I N) 100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：u K %U ( U N) 100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：Z K %( Z KZ N) 100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。
图1 单相变压器空载试验接线图2 三相变压器空载试验的直接测量空载试验时，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。
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。
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。
单相变压器空载和短路实验
第三章变压器试验【1 】3-1单相变压器一.试验目标1.经由过程空载和短路试验测定变压器的变比和参数.2.经由过程负载试验测取变压器的运行特征.二.预习要点1.变压器的空载和短路试验有什么特色？试验中电源电压一般加在哪一方较适合？2.在空载和短路试验中,各类内心应如何联接才干使测量误差最小？3.若何用试验办法测定变压器的铁耗及铜耗.三.试验项目1.空载试验测取空载特征U0=f(I0),P0=f(U0) , cosφ0=f(U0).2.短路试验测取短路特征U K=f(I K),P K=f(I K), cosφK=f(I K).3.负载试验（1）纯电阻负载保持U1=U N,cosφ2=1的前提下,测取U2=f(I2).（2）阻感性负载保持U1=U N,cosφ2=的前提下,测取U2=f(I2).四.试验办法1.试验装备2.屏上分列次序D33.D32.D34-3.DJ11.D42.D43图3-1 空载试验接线图3.空载试验1）在三相调压交换电源断电的前提下,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 .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.将掌握屏左侧调压器旋钮向逆时针偏向扭转到底,即将其调到输出电压为零的地位.3）合上交换电源总开关,按下“开”按钮,便接通了三订交换电源.调节三相调压器旋钮,使变压器空载电压U 0N ,然后逐次下降电源电压,在N 的规模内,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,并在该点邻近测的点较密,共测取数据7-8组.记载于表3-1中.A X5）为了盘算变压器的变比,在U N以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记载于表3-1中.4.短路试验1）按下掌握屏上的“关”按钮,割断三相调压交换电源,按图3-2接线（今后每次改接线路,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.X2）选好所有电表量程,将交换调压器旋钮调到输出电压为零的地位.3）接通交换电源,逐次迟缓增长输入电压,直到短路电流等于 1.1I N为止,在～1.1)I N 规模内测取变压器的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组记载于表3-2中.试验时记下四周情况温度(℃).5.负载试验试验线路如图3-3所示.变压器低压线圈接电源,高压线圈经由开关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 （1）纯电阻负载1）将调压器旋钮调到输出电压为零的地位,S 1.S 2打开,负载电阻值调到最大. 2）接通交换电源,逐渐升高电源电压,使变压器输入电压U 1=U N . V 2W **C O X L 1aAAx3）保持U1=U N,合上S1,逐渐增长负载电流,即减小负载电阻R L的值,从空载到额定负载的规模内,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=必测,共取数据6-7组,记载于表3-3中.（2）阻感性负载（cosφ2=）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）接通交换电源,升高电源电压至U1=U1N3）合上S1.S2,在保持U1=U N及cosφ2=前提下,逐渐增长负载电流,从空载到额定负载的规模内,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组记载于表3-4中.五.留意事项1.在变压器试验中,应留意电压表.电流表.功率表的合理安插及量程选择.2.短路试验操纵要快,不然线圈发烧引起电阻变更.六.试验陈述1.盘算变比由空载试验测变压器的原副方电压的数据,分离盘算出变比,然后取其平均值作为变压器的变比K.K=U AX/U ax2.绘出空载特征曲线和盘算激磁参数（1）绘出空载特征曲线U 0=f(I 0),P 0=f(U 0),cos φ0=f(U 0).式中： （2）盘算激磁参数从空载特征曲线上查出对应于U 0=U N 时的I 0和P 0值,并由下式算出激磁参数3.绘出短路特征曲线和盘算短路参数（1）绘出短路特征曲线U K =f(I K ) .P K =f(I K ).cos φK =f(I K ). （2）盘算短路参数从短路特征曲线上查出对应于短路电流I K =I N 时的U K 和P K 值由下式算出试验情况温度为θ(℃)时的短路参数.折算到低压方因为短路电阻r K 随温度变更,是以,算出的短路电阻应按国度尺度换算到基准工作温度75℃时的阻值.2'2'2'''K K K KKK K KK r Z X I Pr I U Z -===222'''K X X Kr r K Z Z KK K K K K===000cos I U P =Φ755.234755.234K C K r r ++=︒θθ220020mm 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. 盘算短路电压(阻抗电压)百分数I K =I N 时短路损耗P KN = I N 2r K75℃4.应用空载和短路试验测定的参数,画出被试变压器折算到低压方的“T ”型等效电路.5.变压器的电压变更率u ∆（1）绘出cos φ2=1和 cos φ2两条外特征曲线U 2=f(I 2),由特征曲线盘算出I 2=I 2N 时的电压变更率（2）依据试验求出的参数,算出I 2=I 2N .cos φ2=1和I 2=I 2N .cos φ2时的电压变更率Δu.将两种盘算成果进行比较,并剖析不合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力特征曲线(1)用间接法算出cos φ2=0.8不合负载电流时的变压器效力,记载于表3-5中.%100)cos 1(22022220⨯+++-=***KNN KNP I P P I P I P ϕη22sin cos ϕϕKX Kr u u u +=∆%10020220⨯-=∆U U U u %100%100%1007575⨯=⨯=⨯=︒︒NKN KX N CK N Kr N CK N K U X I u U r I u U Z I u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).为副边电流标么值(2)由盘算数据绘出变压器的效力曲线η=f(I *2). (3)盘算被试变压器η=ηmax 时的负载系数βm .KNm P P 0=β)(cos 222W P P I N =*ϕN I I I 22*2=。
4变压器的空载和短路实验
* m * I0 * PN cos N
* p0
r
* m
*2 I0
* * Zk UkN
* QN sin N
* rk* pkN
例题
【例题 2-1】
一台三相变压器，Y，d联结， U1 N / U 2 N 10kV / 6.3kV
S N 1000kVA, 当外施额定电压时，变压器的空载损耗
rk rk* Z1 N 1.96 100 196 xk x Z1 N 19.9 100 199
* k
第四节
一、定义
标么值
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
实际值 标么值 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；
变压器的空载与短路试验
一、空载试验
试验接线图：如图所示。 试验方法：二次绕组开路，一次绕组加以额定
电压 ，测量此时的输入功率 P0 、电压 U 1 和电
流I 。
0
为仪表选择方便和试验安全起见，通常在低压侧 加电压，高压侧开路。
数据处理：
Zm
U1 k I0
2 2
P0 rm k 2 I0 xm Zm r
* p10 4.9 * 1.96 2 I 10 1000 ( 0.05)
x
* m
Z
* 2 m
r
*2 m
20 2 1.96 2 19.9
* Zk
* Uk * * Uk 0.055 Ik * pkN
变压器空载试验
变压器空载试验1、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5％，试品的空载容量应在电源容量的50％以下；采用调压器加压，空载容量应小于调压器容量的50％；采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25％。
2、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。
空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。
空载损耗主要是铁损耗。
铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。
如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。
注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。
所以一定要求采用低功率因数的瓦特表。
3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。
铁芯极间、片间局部短路烧损。
穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路。
磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大。
铁芯多点接地。
线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等。
误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误.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
3.7.2
第3章 变 压 器
1. 变压器的损耗
变压器是静止电气设备，因此在能量传递过程中没有机械 损耗， 故其效率比旋转电机高。一般中小型电力变压器的效率 在95％以上，大型电力变压器的效率可达99％以上。变压器产 生的损耗主要包括铁损耗和原、副绕组的铜损耗。
ab I1rk cos2 I1xk sin2 （3.7.2）
第3章 变 压 器 图3.7.1 变压器感性负载时的简化相量图
第3章 变 压 器
由于一般电力变压器中，线段 bc 比ab小得多，因而可近似认为
ab U1N U2
（3.7.3）
将式（3.7.2）与式（3.7.3）代入式（3.7.1），可得
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。
（3） 额定电流时的短路损耗pkN作为额定负载电流时的铜 损耗pCuN，且认为铜耗与负载电流的平方成正比，即pCu=β2pkN。
应用以上三个假设后， 式（3.7.6）可写成
1
SN
p0 cos2
2 pkN p0
2
pkN
100%
（3.7.8）
对于已制成的变压器，p0和pkN是一定的，因此效率与负载 大小及功率因数有关。
第3章 变 压 器
必须指出，由于磁路饱和的原因，空载电流、铁心损耗以 及励磁阻抗均随电压大小而变，为使测出的参数符合变压器的 实际运行情况，应该用额定电压下测取的数据进行计算。空载 试验一般是在低压侧进行的，故所测励磁参数是折算到低压侧 的数值。如果需要获得高压侧参数，则必须乘以变比的平方， 即高压侧的励磁阻抗为k2Zm。 另外，因为变压器空载运行时功 率因数很低（cosφ0<0.2），为减小误差，通常用低功率因数表 来测量空载功率。
项目03_单相变压器的空载、短路及负载运行
I0P=I0 sin I0Q=I0 cos 空载损耗则为：
(3-3)
P0＝U1I0 cos1≈U1I0Q cos1
（3）空载相量图 如图3-6所示。
（3-4）
2020/9/30
单相变压器的空载、短路及负载运行
2．负载运行 （1）原理图及电压方程式 单相变压器负载运行原理图如图3-7所示，它的二 次侧可简化成图3-8所示的等效电路图，因一次侧等 效电路和空载时一样，这里只分析二次侧等效电路。 对照前面空载运行的分析，r2、XS2是二次侧绕组的电 阻和漏电抗，可以得到一次侧、二次侧电压方程式为 ：
cos K＝ P K 。 U KIK
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单相变压器的空载、短路及负载运行
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单相变压器的空载、短路及负载运行
4．cos ＝0.8（感性）时的负载测定 （1）根据电路图（见图3-4）负载阻抗为可调的 ，为了保持功率因数不变，须接入功率因数表监视。 (2)先将负载阻抗调至最大，调节外加电压，使U1 ＝U1N，闭合负载端开关，使变压器带上负载，保持 原边电压不变，逐渐增加负载电流，在0~1.1IN范围内 读取I2 、U2共6~7点
单相变压器的空载、短路及负载运行
一、能力目标 二、使用的设备及仪器 调压器、单相变压器、电流表、电压表、功率因数 表、负载阻抗、开关、熔断器。 三、项目要求 1．变压器变压比的测定 （1）根据电路图（见图3-1）高压绕组接电源，低 压绕组开路。 （2）在调压器处于零位时合上电源开关，调节调 压器使高压绕组的电压约为高压边额定电压的50％， 测量一二次侧电压。
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单相变压器的空载、短路及负载运行
图3-1变比测定接线图
变压器高压试验技术_7_变压器空载_短路试验及分析_揭慧萍
关，其中变压器的中间相由于磁路较短，所以磁路的磁阻
较小，空载电流会比另外 2 相小一些，另 2 相的磁路由于
对称，空载电流也应接近相等，约比中间相的空载电流大
20%~35%。 引起空载电流增大的常见原因有：铁芯松动、
甚至磁路中出现接缝， 变压器绕组出现匝间短路或并联
支路短路等；③空载损耗会因测量方法不同而不同。 采用
梁 产生的铁损因此相等。 而选择在低压侧施压主要是为了
学
造 降低试验电源的电压，使试验电源更容易获取，降低试验
人员操作电压及试验仪表的额定电压等级。 试验数据的 测量分为直接测量和间接测量， 在变压器额定电压和电 流较大时， 须采用电压互感器和电流互感器进行间接测 量。 本文以降压变压器为例，高压侧为一次侧，用大写字 母 U、V、W 表示三相，低压侧为二次侧，分别用小写字 母 u、v、w 表示三相， 下标为大写时表示该物理量是 在一次 侧获得，下标为小写时表示该物理量是在二次侧得到。
▲ ▲ ▲
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变压器高压试验技术（7）
变 压 器 空 载 、短 路 试 验 及 分 析
● 长沙电力职业技术学院 揭慧萍
1 试验的意义
通过变压器空载试验可以测量出变压器空载损耗的 大小、变压器的一、二次绕组电压的数值、空载电流的数 值，并由以上数据计算出变压器等值电路中的励磁阻抗、 励磁电阻、励磁电抗，从而反映出变压器铁芯上是否存在 硅钢片间绝缘不良造成硅钢片间局部短路烧损， 穿芯螺 栓或绑扎钢带、压板、轭铁对铁芯绝缘破坏引起磁路局部 短接，硅钢片松动后出现铁芯接缝，铁芯多点接地等铁芯 局部绝缘缺陷或整体异常状况， 检查铁芯的制造或检修 工艺和硅钢片的质量。 还可通过前后空载试验数据的对 比，发现绕组匝间短路、层间短路或并联支路匝数不等、 安匝不平衡等绕组故障。
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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
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=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 =。
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= ，然后逐次降低电源电压，在～ 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。
记录于表3-1中。
A X
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。
X
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，直到短路电流等于为止，在～
I N 范围内测取变压器的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 （1）纯电阻负载
1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S 1、S 2打开，负载电阻值调到最大。
V 2
W **
C O X L 1
a
A
A
x
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范围内，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=必测，共取数据6-7组，记录于表3-3中。
（2）阻感性负载（cosφ2=）
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=条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的范围内，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 =Φ227575755.23475
5.234K
C K C K K C K X r Z r r +=++=︒︒︒θθ
2
200
20
m
m m m m r Z X I U Z I P r -=
==
式中：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=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=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=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)。
为副边电流标么值
表3-5 cos φ2= P 0= W P KN = 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 +=∆%10020
2
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 =*ϕN I I I 22*
2=
(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=
β。