电气工程教案-变压器与磁路.docVIP

PAGE 3 PAGE 1 变压器与磁路 一、实验目的 1．了解变压器及自耦变压器(调压器)铭牌的意义及它们的使用方法。 2．测定变压器的外特性，观察副边电流对原边电流的影响。 3．了解磁路结构对励磁电流的影响。 二、实验原理 1．变压器的外特性是指原边电压U1为额定值时副边电压U2随副边电流I2变化的关系 曲线（U2=f（I2））。一般变压器的负载多为电阻性或电阻电感性负载，其输出电压随负载电流的增加而下降。电压变化的程度可用电压变化率?U来表示。若变压器空载时副边的电压为U20，额定负载时副边的电压为U2，则电压变化率为： 小型变压器一般?U = (5~10)％ 2．调压器是匝数比可变、输出电压可调的变压器。使用调压器时要注意： (1)输出与输入端一般不能对调使用。如果将输出端4、5误作输入端接至220伏的电源上，则当可动端点向上滑动时，由于匝数减少，励磁电流激增，将使调压器烧坏。 (2)合闸前应先将调压手轮转至“0”位，以免副边输出电压超过负载的额定电压。 3．在交流铁芯线圈电路(交流磁路)中，根据电压U=4.4fNBmS可知： (1)当U、N、f、S不变时，则Bm为常数，这时励磁电流的大小取决于磁路中的磁阻，当加大磁路中的气隙时，Rm增加，若要维持Rm不变，则励磁电流必须增加。 (2)当U、N、f不变，减少铁芯截面积S，则Bm增加，励磁电流也增加。 (3)当U、f、S不变，减少线圈匝数N，则Bm增加，励磁电流也要增加。 但对于直流磁路，根据电路的欧姆定律可知，当电压U为常数时，电流I的大小取决于电路中的电阻R。当线圈匝数减少时，由于导线电阻减少，励磁电流增加，但是电流I不受磁路结构的影响，因此增加气隙或减少铁芯的截面并不影响电流的数值。 三、仪器设备 1．单相变压器一台 电压110／220伏，电流4.6／2.5安 2．单相调压器一台 容量2kVA，电压220／0~250V，最大输出电流8A 3．万用表一块 4．交直流电流表两块 0.5／1A及2.5 / 5A 5．铁芯线圈一个 6．直流稳压电源一台 7．灯箱一个 四、实验内容与步骤 1．察看变压器的铭牌数据，搞清楚其使用方法。 2．测定变压器的外特性，观察负载增加时副边电流及原边电流的变化。 （1）按图4.1.34连接实验线路。 （2）测取所需数据，并填入表4.1.20中（注意：应保持原边额定电压U1N ＝110V，I2最大的一点约为其额定值的1.2倍）。 图4.1.34 外特性测量电路 表4.1.20 灯 数 0 2 4 6 8 U1 I1 U2 I2 3．交流磁路实验（了解气隙、铁芯厚度和线圈匝数对交流励磁电流的影响） （1）按图4.1.35连接实验线路（线圈用500匝的，即黑色接线柱）。先将调压器手轮调至零位。然后接通电源，逐步调节电压，直到I =0.1A为止。记下此时的电压值U = V。 图4.1.35 交流磁路 图4.1.36 直流磁路 （2）保持U值不变，加大铁芯气隙（在铁芯与衔铁之间垫入约0.5mm厚的纸片），测量励磁电流I，并记入表4-9中。 （3）去掉纸片，并减少衔铁厚度（约取一半），接通电源，保持U值不变，测量励磁电流I，并记入表4-9中。 （4）恢复衔铁厚度，并保持U值不变，将线圈匝数减半（用250匝，即两红色接线柱），测量励磁电流，并记入表4.1.21中。 4．直流磁路实验（了解直流磁路的特点） （1）按图4.1.36连接实验线路。先将稳压电源的输出电压调至零，合闸通电，再调节稳压电源的输出电压，直到通过线圈的电流I =0.1A为止。记录此时稳压电源输出U = V。 （2）保持U值不变，加大气隙直到去掉衔铁，观察电流表所测的励磁电流有无变化？并记入表4-9中。 （3）同3中的（3）。 （4）同3中的（4）。 表4.1.21 变化前 励磁电流（A） 变化后励磁电流（A） 气隙增大 铁芯截面减小 线圈匝数减半 交流励磁 0.1 直流励磁 0.1 五、预习要求 复习变压器外特性的意义。 复习交流磁路及直流磁路的特点。说明两者的励磁电流与哪些因素有关。 六、实验报告要求 根据实验结果作出实验变压器的外特性曲线，计算其满载时的电压变化率。 根据实验结果总结下列问题： 磁路气隙、铁芯厚度、线圈匝数对交流励磁电流的影响。 （2）如果将一个交流铁芯线圈误接于电压数值相同的直流电源上有什么问题？