实验9　单相铁芯变压器特性的测量

1.实验目的

（1）通过测量，计算变压器的各项参数。

（2）学会测绘变压器的空载特性与外特性。

2.原理说明

（1）图9-1为测量变压器参数的电路。由各仪表可读出变压器一次侧（AX，低压侧）的U1、I1、P1和二次侧（ax，高压侧）的U2、I2，并用万用表的R×1挡测量一次侧、二次侧绕组的电阻R1和R2，即可计算变压器的各项参数。

（2）铁芯变压器是一个非线性元器件。铁芯中的磁感应强度B决定于外加电压的有效值U。当二次侧开路（空载）时，一次侧的励磁电流I10与磁场强度H成正比，一次侧电压与电流的关系被称为变压器的空载特性。这与铁芯的磁化曲线（B-H曲线）是一致的。

空载实验通常是将二次侧开路、一次侧通电进行测量，因空载时的功率因数很低，故测量功率时应采用低功率因数瓦特表。此外，因变压器空载时的阻抗很大，故电压表应接在电流表的外侧。

（3）变压器外特性的测量。

为了满足三组白炽灯额定电压为220V的要求，以变压器的低压（36V）绕组作为一次侧，以220V的高压绕组作为二次侧，即当作一台升压变压器使用。

在保持一次侧电压U1（=36V）不变时，逐次增加白炽灯（每个白炽灯为15W），测量U1、U2和I1、I2，可绘出变压器的外特性，即负载特性曲线U2=f（I2）。

3.实验设备与元器件

（1）交流电压表（0～450V）。

（2）交流电流表（0～5A）。

（3）单相功率表。

（4）试验变压器（220V/36V，50VA）。

（5）自耦调压器。

（6）白炽灯（220V，15W）。

4.实验内容

（1）判别变压器线圈同名端的方法。

①直流法。如图9-2所示，在开关S闭合瞬间，若毫安表的指针正偏，则可断定1、3为同名端；若指针反偏，则1、4为同名端。

②交流法。如图9-3所示，将两个绕组N1和N2的任意两端（如2、4端）连在一起，在其中一个绕组（如N1）的两端加一个低电压，另一个绕组（如N2）开路，用交流电压表分别测量端电压u13、u12和u34。若u13是两绕组的端电压之差，则1、3是同名端；若u13是两绕组的端电压之和，则1、4是同名端。

（2）按如图9-1所示线路接线。其中，AX为变压器的低压绕组，ax为变压器的高压绕组，即电源经调压器接至低压绕组，高压绕组220V接ZL，即15W的白炽灯（3个白炽灯并联），经指导教师检查后，方可进行实验。

（3）将调压器手柄置于输出电压为零的位置（逆时针旋到底），合上电源开关，调节调压器，使其输出电压为36V。令负载开路并逐次增加白炽灯（最多亮5个白炽灯），分别记录5个仪表的读数，记录在自拟的数据表格中，绘制变压器的外特性曲线。实验完毕后，将调压器调回零位，断开电源。

当负载为4个或5个白炽灯时，变压器已处于超载运行状态，很容易被烧坏。因此，测量和记录应尽量快，总共不应超过3分钟。在实验时，可先将5个白炽灯并联安装好，断开控制每个白炽灯的相应开关，通电，将电压调至规定值后，再逐一打开各个白炽灯的开关，记录仪表的读数。待打开5个白炽灯的开关，记录数据完毕后，应立即断开相应开关。

（4）将高压侧开路，确认调压器处在零位后，合上电源，调节调压器的输出电压，使U1从零逐渐上升到1.2倍的额定电压（36V×1.2），分别记录各次测量的U1、U20和I10，填写在自拟的数据表格中，用U1和I10绘制变压器的空载特性曲线。

5.实验注意事项

（1）本实验是将变压器作为升压变压器使用的，用调压器提供一次侧的电压U1，因此使用调压器时，首先应调至零位，然后才可合上开关。此外，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的电压而损坏实验设备，要注意安全，以防高压触电。

（2）由负载实验转到空载实验时，要注意及时变更仪表的量程。

（3）遇异常情况时，应立即断开电源，待处理好故障后，再继续实验。

6.预习思考题

（1）为什么本实验将低压绕组作为一次侧进行通电实验？此时，在实验过程中应注意什么问题？

（2）为什么变压器的励磁参数一定在空载加额定电压的情况下求出？

7.实验报告

（1）根据实验内容，自拟数据表格，绘出变压器的外特性和空载特性曲线。

（2）根据额定负载时测量的数据，计算变压器的各项参数。

（3）计算变压器的电压调整率。