2.5 实训 变压器参数的测定

1. 实训目的

1）通过空载试验测定变压器的电压比和参数R_m、X_m和Z_m。

2）通过短路试验测定变压器的参数R_K、X_K、Z_K。

3）学会用测出的参数画出变压器的T形等效电路图。

2. 实训项目

1）空载试验。测取空载特性U₀=f（I₀），P₀=f（U₀），cosφ=f（U₀）。

2）短路试验。测取短路特性U_K=f（I_K），P_K=f（I_K），cosφ_K=f（I_K）。

3. 试验步骤

（1）空载试验

1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图2-14接线。被测单相变压器，其额定容量P_N=77W，U_1N/U_2N=220V/55V，I_1N/I_2N=0.35A/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。

需要注意的是：空载试验可以在任何一侧做，为了试验安全，通常空载试验在低压侧进行。

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U₀=1.2U_N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U_N的范围内，测取变压器的U₀、I₀、P₀。

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2-1中。

5）为了计算变压器的电压比，在U_N以下测取一次电压的同时测出二次电压数据也记录于表2-1中。

6）空载试验数据分析。

① 计算电压比。由空载试验测变压器的一、二次电压的数据，计算出电压比，然后取其平均值作为变压器的电压比k（k = U_AX/U_ax）。

② 绘出空载特性曲线I₀=f（U₀），P₀=f（U₀），cosφ₀=f（U₀）。

③ 计算励磁参数R_m、X_m和Z_m。从空载特性曲线上查出对应于U₀=U_N时的I₀和P₀值。由等效电路可知，空载时变压器没有输出功率，此时输入的有功功率P₀包含一次绕组的铜损和铁心的铁损两部分。若忽略R₁、X₁（R₁≪R_m，X₁≪X_m），则P₀≈P_Fe，并由下式可求得励磁参数。

需要注意的是：因空载电流、铁心损耗及励磁阻抗均随电压的大小而变化，即与铁心的饱和程度有关，所以空载电流和空载功率应取额定电压时的值，以此来计算励磁阻抗。若要求取折算到高压侧的励磁阻抗，必须将试验求取的低压侧的值乘以电压比的二次方，即高压侧的值分别为k²Z_m、k²R_m、k²X_m。

（2）短路试验

1）切断三相调压交流电源，按图2-15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。

注意：短路试验也可以在任何一侧做，为试验安全，短路试验通常在高压侧进行；短路试验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。

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1.1I_N为止，在（0.2～1.1）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2-2中。试验时记下周围环境温度（℃）。

5）短路试验数据分析。

① 绘出短路特性曲线U_K=f（I_K）、P_K=f（I_K）、cosφ_K=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。由于短路试验时，外加电压比额定值低很多，铁心中的主磁通很小，铁损很小，可以忽略不计。因此可以认为短路损耗即为一、二次绕组的铜损，即P_K=P_cu。在等效电路上可以认为励磁支路处于开路状态，所以可以由所测数据算出试验环境温度为θ（℃）时的短路参数：

需要注意的是：短路试验是在高压侧进行的，测得的参数是高压侧的数值，若需要折算到低压侧应除以k²。

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。

对于铜绕组变压器：

式中，234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228；θ为试验时的室温。

75℃时的短路阻抗为：

短路损耗P_K也应换算到75℃时的数值，即：

③ 计算短路电压（阻抗电压）百分值。短路电流为额定电流时一次侧所加的电压为短路电压（U_KN）。它是额定电流在短路阻抗上的压降，故也称作阻抗电压。短路电压U_K也应换算到75℃时的数值。

短路电压通常以额定电压的百分值表示：

式中，u_K%为短路电压百分值；u_Ka%为短路电压有功分量百分值；u_Kr%为短路电压无功分量百分值。

4. 画出变压器T型等效电路

利用空载和短路试验测定的参数，画出被试变压器折算到高压的T型等效电路。对于T型等效电路可以认为：