变压器开路和短路试验

在本教程中,我们将学习什么是变压器的开路试验和短路试验,如何对变压器进行开路试验和短路试验,计算这些开路试验和短路试验的效率,并计算规则。

介绍

通过了解所有的等效电路参数,可以预测变压器在不同负载水平下的性能。这些电路参数以变压器的开路(OC)和短路(SC)试验数据提供。在不实际加载变压器的情况下,这两个评定试验给出了试验结果,用于确定等效电路参数。

通过这些参数,我们可以很容易地确定变压器在任何功率因数和任何负载条件下的效率和调节。这种寻找变压器参数的方法称为间接加载法。

本教程枚举如何执行这些测试,如何从测试数据和显着性HV或LV侧确定等效参数,其中要执行的计算。

变压器开路或空载试验

执行该测试以找出变压器的等效电路的分流器或没有负载分支参数。该测试结果铁损和无负载电流值,从而可以通过简单的计算确定无负载分支参数。

顾名思义,变压器的二次侧负载端子保持开路状态,输入电压加在一次侧。由于该测试是在不放置任何负载的情况下进行的,因此该测试也称为无负载测试。

如何执行开路测试?

通过无变形,电流表,电压表和瓦特计仪器将变压器的LV侧(作为主要)连接到AC供应,开路(OC)测试。次级侧或HV侧端子留下打开,在某些情况下,电压表在其上连接以测量次级电压。

初级侧电压表将施加的电压读入变压器,电流表读取无负载电流,Watt测量器给出输入功率,并且变化用于改变施加到变压器的电压,从而施加额定电压以额定频率施加额定电压。变压器的OC测试布置如下图所示:

OC测试

当向变压器提供单相电源时,通过改变变压器调整一次电压的额定值。在这个额定电压下,要测量安培计和瓦特计的读数。通过这个测试,我们得到了额定电压VO.,输入或没有负载电流iO.和输入功率WO.

我们知道,当变压器没有负载时,无负载电流或初级电流非常小,通常为额定电流值的3%至5%。因此,初级绕组中的铜损失可忽略不计。

在OC测试中,变压器以额定频率的额定电压运行,因此最大损失将是核心的通量。由于铁或磁芯损耗处于额定电压,因此绘制电源输入以在无负载下通过变压器提供铁损。

W.O.=铁损

空载分流参数由OC试验计算得出为

空载功率因数,Cos ΦO.= WO./ V.O.一世O.

一旦得到功率因数,空载分量电流确定为:

空载电流的磁化分量,Im=我O.罪ΦO.

无负载电流的核心损耗组件,im=我O.因为ΦO.

然后,磁化支路电抗XO.= VO./ 一世m

代表核心损失的抵抗力O.= VO./ 一世O.

当变压器空载运行时,由分流或并联参数引出的电流很小,约为额定电流的2 - 5%。因此,一个低电流将流过电路在OC测试期间。为了便于仪器读取,电压、电流和功率的测量必须在低压侧进行。

而且,必须选择低范围电流线圈和低范围的电流表。无负载的变压器的功率因数太低。通常低于0.5。因此,为了使用这种低值,选择LPF瓦特计。OC测试获得的等效电路如下所示:

OC等效

变压器短路试验

该测试是为了找出等效电路的串联支路参数,如等效阻抗(Zo1群或Zo2),总绕组电阻(Ro1群或者Ro2)和总泄漏反应(xo1群或者Xo2)。此外,它可以确定铜损耗在任何期望的负载和总电压降的变压器参考一次或二次。在此试验中,通常用粗导线将低压绕组短路。试验在另一侧进行,即高压侧(为主)。

SC测试

如何进行短路测试?

在短路(SC)测试中,主或HV绕组通过电压表,电流表,瓦特计和瓦雷斯连接到AC供应源,如图所示。该测试也称为降低电压测试或低电压测试。由于次级绕组短路,在额定电压下,由于其非常小的绕组阻力,变压器引起了非常大的电流。

如此大的电流会导致变压器过热和烧毁。因此,为了限制大电流,初级绕组必须通电,这刚好足够在变压器初级产生额定电流。

SC试验是在高压侧进行的,主要有两个原因。一是施加额定电流进行SC试验,高压侧的额定电流远小于低压侧的额定电流。因此,与低压侧相比,高压侧(由于电流值较低)很容易实现额定电流。

另一方面,如果我们通过连接低压侧的测量仪器使高压端子短路,则二次电压为零。因此,通过高压侧的电流是非常高的(因为VA额定值是恒定的)相对于低压侧,因此它将导致烧毁变压器。

慢慢在这个测试中,通过改变自耦变压器,我们应用一个低压主通常5到10%的额定电压导致额定电流流在初级和次级绕组上我们可以观察电流表阅读(在某些情况下,二次短路通过一个安培表)。在这个额定电流下,我们必须记录伏特计(VSC.),Ammeter(我SC.)和瓦特比特(WSC.)读数。

在这个测试中,电流是额定值,因此空载电流很小,是额定值的3 - 5%。换句话说,电压应用到初级绕组是非常低的,因此磁芯中的磁通水平是非常小的。因此,铁芯损耗可以忽略不计。因此,由于铁芯损耗可以忽略,本次试验等效电路中不存在空载分流支路。

由于铁或磁芯损耗是电压的功能,因此这些损失非常小。因此,瓦特计读数显示了功率损失或我2r损失等于整个变压器的全负荷铜损耗。

W.SC.=满载铜损失

根据测试结果确定等效电路的串联支路参数为

等效电阻参考HV侧,R01 = W.SC./ 一世SC.2

等效阻抗参照高压侧,Z01 = VSC./ 一世SC.

等效泄漏抗冲击引用的HV侧,X01 =√(z201 - R201)

还有短路功率因数,Cos ΦSC.= WSC./ V.SC.一世SC.

测试得到的等效电路如下所示。

SC等效

需要注意的是,在计算参数之前,必须知道测试读数被记录在哪一边(主要或次要)。假设变压器为升压变压器,则在一次侧或低压侧短路时,在二次侧(高压侧)进行SC试验。在这种情况下,我们从R02、X02和Z02这样的计算中得到次要参数。

如果是降压变压器,则将参数值作为R01,X01和Z01获取,因为仪表连接到主要的HV侧。

从OC试验得到分流支路参数为低压侧,从SC试验得到串联支路参数为高压侧。因此,对于一个有意义的等效电路,所有的参数都必须指向一个特定的边。关于这种转换的解释在我们之前的文章中变压器主题的等效电路中进行了解释。

利用O.C.和S.C.试验计算效率

正如我们所看到的,实际变压器有两种类型的主要损失即铜和核心损失。由于这些损耗,变压器的温度升高,这些损耗被散发为热量。由于这些损失,由初级绘制的输入功率不再等于次级输送的输出。因此,给出了变压器的效率

效率,η =功率输出单位KW/功率输入单位KW

= KW /(KW +损耗中的功率输出的功率输出)

= KW输出功率/ (KW输出功率+铜损耗+铁芯损耗)

我们已经讨论过,由于核心的通量保持恒定,核心损耗PCORE从无负载保持恒定恒定。铜损失取决于电流的平方。随着卷绕电流从无负荷变化,铜损失也变化。

考虑到变压器的kVA额定值是s,负载的一部分是x,负载的功率因数是cosφ。然后

输出功率KW = xSCos Φ

假设满载铜损失是p(因为x = 1),

然后x每单位X铜损失加载= x2P.

因此变压器的效率为

效率,η= xscosφ/(xS.cosφ+ x2PX.+ PX.核心

在上述效率方程中,铁芯或铁芯损耗和满负荷铜损耗是通过OC和SC试验得到的。

计算规则

当一次电压固定时,从空载到满载时,二次端电压不会保持恒定。这是由于漏电阻抗的电压下降,其幅度取决于负载的程度和功率因数。

因此,该规则给出了在给定的功率因数下,二次电压从空载到满载的变化。它定义为变压器在额定电压下以规定的功率因数满负荷运行至空载,一次电压保持不变时,二次电压的变化。

百分比电压调节,%r =((e2- - - - - - V2) / V2)×100

术语电压降的电压调节的表达式给出

%r =((i1r01cosφ+/- i1X01 sin Φ) / V1)×100

或者

%r =((i2R02 cos Φ +/- I2X02 sin Φ) / V2)×100

上述两个方程是根据主边或副边的参数而建立的。因此,我们可以从SC试验数据中找出变压器的调节。滞后功率因数用正号,超前功率因数用负号。

结论

变压器开路和短路试验入门指南。学习了如何对变压器进行开路和短路测试,计算等效电路参数,计算效率和调节百分比。

2反应

  1. 非常有用的文章。开路功率是在没有电流供应时测量的两个端子之间的电压差。短路电流是当电站被迫有零电压变化时流动的电流。

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