变压器开路试验及短路试验

开路试验和短路试验确定变压器的铁心损耗、铜损耗和等效电路参数。在本文中,除了标题中提到的测试,我们还将讨论极性测试和萨姆纳测试。

变压器的测试
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通常变压器在空载时进行试验。如果变压器的额定值较小,可以通过将负载连接到它的次级变压器上进行测试。在大型变压器的情况下,很难安排足够大的负载直接加载。此外,负载测试与大量的功率损耗有关。因此,最好是在无负载的情况下测试变压器。

为什么有必要进行OC和SC测试?

为了计算变压器的阻抗,必须知道变压器的阻抗电压调节和效率.阻抗和其他电路参数可以通过进行简单的空载测试来确定。与直接负载测试相比,空载测试的功率损失最小。

测量输入电压、电流和功率,并据此确定等效电路参数。

开路测试

进行开路试验,确定变压器的空载损耗或铁心损耗,确定变压器的匝数比、空载电流、磁化分量和铁心损耗分量。

用于开路测试的电路

为方便起见,电源连接到变压器的低压侧,变压器的高压侧是开着的。电压表、电流表、瓦特表的连接方式如下图所示。

变压器开路测试电路
用于开路测试的电路

开路试验程序

  • 在变压器的低压侧施加额定电压。
  • 测量空载电流Io,功率Po,输入电压Vo
  • 如需计算变压器比,需测量开路高压侧电压。

磁芯损耗和磁化元件的计算

变压器开路测试-等效电路
由于没有负载接在二次器上,电流流量和绕组电阻、电抗造成的损失都非常小,可以忽略不计,电路也简化了。

在忽略铜损耗的情况下,我们计算了核心损耗和核心损耗的组成部分。

\[P_o = V_o.]I_o。Cosφ\ \]

\[Cos\phi = \frac{P_o}{V_o。I_o} \]

\[I_m = I_o.]罪\φ\]

\[I_i = I_o.]Cosφ\ \]

我在哪里,是磁化电流和I吗是核心损耗部分。

核心导纳,

\[Y_o = G_i + jB_m = \sqrt{G_i^2 + B_m^2} \]

同时,

\[Y_o = \frac{I_o}{V_o} \]

核心的导电性,

\[G_i = \frac{P_o}{V_o^2} \]

核的电纳值,

\[B_m = \√{Y_o^2 - G_i^2} \]

在Y0核心导纳为G核心的电导率是B为地核电纳。

短路试验

进行短路试验的目的是确定绕组电阻、电抗和变压器的铜损耗。

短路测试电路

变压器短路测试电路

为方便起见,在变压器的高压侧连接一个可变电压源,使变压器的低压侧短路。这是因为,短路试验所需的电压通常是额定值的5%。由于高压的额定电流小于低压,所以高压额定电压的5%引出的电流是低的。同时,如果我们对低压绕组施加电压,从电源抽出的电流将非常高。低压大电流电源的布置是一个难点。

短路测试程序

  • 从零开始逐渐提高供电电压,直到变压器抽出额定电流。
  • 记下电压表的读数Vsc,瓦特计读数为Psc,电流表读数为Isc

可以注意到,施加的电压Vsc,要求循环电流Isc与绕组的额定电压相比非常小(一般为额定电压的5%)。因此,所需要的激励电流太小,可以忽略不计。

变压器短路测试等效电路
式中R = R1+ R2和X = X1+ X2

用P测量变压器的输入功率sc对应于铜损耗。因此

\[P_s_c = P_I_^2R]

\[V_s_c = I_s_c;Z \]

在那里,

\[Z = R+jX = frac{V_s_c}{I_s_c} \]

线圈提供的电阻,

\[R = \frac{P_s_c}{I_s_c^2} \]

核的电纳值,

\[X = \√{Z^2 - R^2} \]

得到的R和X值指的是进行试验的变压器的高压侧。如果可以使用operator a引用到另一方2(转弯比的平方)。

变压器效率计算

如果P0和Psc分别为变压器的铁芯损耗和铜损耗,变压器的效率可由下式计算:

\% \:效率\mu= \frac{kVA \:评级\:of \: transformer}{kVA \hspace{0.05 in}评级\:of \: transformer + P_0 + P_s_c} \times 100\% \]

极性测试

通过极性试验来确定变压器绕组的极性。两个变压器同时获得正极性或负极性的两端称为极性相似。为了正确地连接绕组,必须知道绕组的极性。

极性测试的连接和程序

方法1:

使用交流电源进行变压器极性测试
  • 次级A的一端1连接到初级绕组的一端(比如a1).
  • 将电压表穿过另两端(a2和一个2).
  • 现在对初级绕组a施加一个电压1和一个1

现在,如果电压表上的电压是V1~ V2然后是A的极性1和一个1是相同的,如果电压读数是V1 + V2,那么A1和a2的极性是相同的。

方法二:直流闪蒸法

直流高压绝缘试验用于变压器现场测试时使用。这种方法涉及到使用1.5到6V的直流电池和直流电压表(永磁体型)。要制作的电路如下图所示。电池和开关连接在变压器的高压侧。

变压器直流闪烁极性试验电路

当开关闭合时,与电池正极相连接的高压绕组的极性相同的低压绕组的一端变为正极(这由直流电压表的偏转指示)。当开关打开时,相同极性的一端获得负电位。

Sumpner的测试

Sumpner试验,又称“背靠背试验”,是测定变压器稳态温升的一种方法。该试验通过将两个额定相似的变压器背靠背连接进行。

萨普纳测试的电路

用于Sumpner测试的电路

两个变压器的初级绕组并联,次级绕组串联,但是相位相反,使得两端的电压为零。为了使它们相相反,应该知道绕组的极性。因此,如果需要,可以进行极性测试。

由于二次电源是相反连接的,因此即使二次电源发生短路,用安培表A测量的电流也不能通过二次电源1对应于核心损耗组件。

同样,当初级线圈短路时,全电流流过电路。用W测量电流2对应于变压器的铜损耗。

因此,通过Sumpner试验,我们可以在不加载变压器的情况下计算铁和铜的损耗。变压器的总输入功率为(2Po+ 2 pc).

变压器的稳态温升可以通过长时间进行这种试验和使用温度计监测温升来监测。

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