单相变压器

1. 直流测试

1. 打开实验台上可用的低压直流电源。
2. 将其电压输出设为 0 V，并将电流限值设为 0.8 A。
3. 仔细检查电路连接，然后将电源输出端连接到初级绕组（IN1 和 IN2）两端。次级绕组（OUT1 和 OUT2）保持开路。
4. 开启电源，并略微增加电压，直到达到电流限值。注意：电源在开启时可能已处于电流限制状态。请勿提高电流限值。
5. 记录电源显示屏上的电压和电流读数。
6. 将电压调回 0 V，然后断开电源连接。
7. 将电流限值调整为 4 A，然后将电源输出端连接到次级绕组（OUT1 和 OUT2）两端。初级绕组（IN1 和 IN2）保持开路。
8. 开启电源，并略微增加电压，直到达到电流限值。注意：电源在开启时可能已处于电流限制状态。请勿提高电流限值。
9. 记录电源显示屏上的电压和电流读数。对于该变压器，输入电压为 3.5 V，电流为 0.8 A。
10. 将电压调回 0 V，关闭电源，并断开连接。
11. 使用万用表测量初级绕组两端的电阻。
12. 使用万用表测量次级绕组两端的电阻。
13. 通常情况下，由于理想状态下两侧功率相等，高电压侧的电阻会高于低电压侧的电阻；电压越高，电流越小，因此电阻越大。直流测试结果与万用表测得的电阻值应非常接近。

2. 开路测试

1. 确保三相电源已关闭。
2. 连接开路试验电路（图 1）。使用数字功率计。
3. 确保可变变压器（VARIAC）处于 0% 位置。
4. 仔细检查电路连接是否与图 1 所示一致，然后打开三相电源。
5. 缓慢调节可变变压器（VARIAC）旋钮，直至数字功率计上的电压读数达到 24 V。
6. 记录功率计的电压、电流、有功功率和功率因数。
7. 将可变变压器（VARIAC）调回 0%，关闭三相电源，并断开可变变压器输出端。
8. 在开路或空载试验中，励磁电抗（X_m）和铁损电阻（R_C）可根据电流（I_OC）、电压（V_OC）和功率（P_OC）的测量值按以下公式求得：
   R_C= V_OC²/P_OC （1）
   和 X_m= V_OC²/Q_OC （2）
   其中 Q_OC²=(V_OCI_OC)² - P_OC² （3）

图 1：直流测试示意图。请点击此处查看此图的放大版本。

3. 短路测试

1. 确保三相电源已关闭。
2. 连接短路试验电路（图2）。确保IN1和IN2连接至调压器（VARIAC）输出端。
3. 确保调压器（VARIAC）处于0%位置。
4. 计算变压器的额定输入电流。该值可通过输入侧的伏安（VA）额定值除以电压额定值得到。例如，若输入电压为115 V，VA额定值为100 VA，则输入电流额定值为100/115 = 0.87 A。
5. 检查电路连接无误后，开启三相电源。
6. 缓慢而谨慎地调节调压器（VARIAC）旋钮，直至数字功率计上的电流读数达到额定输入电流。
7. 记录功率计上的电压、电流、有功功率和功率因数。
8. 将调压器（VARIAC）调回0%，关闭断路开关，并断开调压器（VARIAC）输出端。保持调压器（VARIAC）的三相电缆连接。
9. 移除变压器次级绕组两端所接的短路装置。
10. 在短路试验中，通过测得的电流（I_SC）、电压（V_SC）和功率（P_SC）可求得两个绕组的漏电抗（X₁+X₂'=X_eq）和导线电阻（R₁+R₂'=R_eq），计算公式如下：
    R_eq=P_SC/I_SC² （4）
    和 X_eq= Q_SC/I_SC² （5）
    其中 Q_SC²=(V_SC I_SC)² - P_SC² （6）
11. 通常假设X₁等于X₂'；而R₁和R₂'可采用直流试验所得数值（或至少已知其中之一）。若未进行直流试验，通常可假设R₁与R₂'相等。

图2：短路测试示意图。 请点击此处查看此图的放大版本。

4. 加载测试

负载测试显示了变压器输入侧与输出侧之间的电流和电压值的相关性，理想情况下， V₁/V₂ = I₂/I₁ = N₁/N₂ = a，其中N表示线圈匝数，下标1和2分别表示初级侧和次级侧，a为匝数比。次级侧的阻抗折算到初级侧为R'=a²R或X'=a²X。

1. 确保三相电源已关闭。
2. 连接负载测试电路（图 3）。确保 IN1 和 IN2 已连接至 VARIAC 输出端。
3. 确保 VARIAC 处于 0% 位置。
4. 将示波器差分电压探头跨接在初级侧，设置为 1/200。使用适当的缩放系数调整探头测量值，使偏置电压为 0 V。
5. 连接示波器电流探头以测量负载电流。将探头测量值调整为 0 mV 偏置，缩放系数设为 1X，对应 100 mV/A 的设置。
6. 检查电路连接无误后，合上三相隔离开关。
7. 缓慢调节 VARIAC 旋钮，直至 V_P 读数为 115 V。
8. 记录两个数字功率计的电压、电流、有功功率和功率因数。
9. 捕获示波器屏幕图像，至少显示三个完整周期。
10. 关闭三相电源，并将 VARIAC 调回 0%。
11. 将单个 100 Ω 电阻替换为三个并联的 100 Ω 电阻。
12. 开启三相电源，缓慢调节 VARIAC 旋钮，直至 V_P 读数为 115 V。
13. 仅记录两个数字功率计的读数（无需捕获示波器屏幕图像）。
14. 将 VARIAC 调回 0%，断开隔离开关，并拆除实验装置。

图 3：负载测试电路示意图。 请点击此处查看此图的放大版本。