变压器的开路和短路测试

在本教程中，我们将在变压器的背景下，如何在变压器上执行打开电路和短路测试，计算这些开路和短测试的效率，并计算法规，从而在本教程中了解什么是开路测试和短路测试。。

介绍

可以通过了解所有等效电路参数来预测变压器在各个载荷下的性能。这些电路参数是按照开路（OC）和变压器的短路（SC）测试数据提供的。在没有实际加载变压器的情况下，这两个评估的测试给出了测试结果，这些测试用于确定等效电路参数。

通过这些参数，我们可以轻松地预先确定在任何功率因数条件下以及在任何负载条件下的变压器的效率和调节。这种查找变压器参数的方法称为间接加载方法。

该教程列举了如何执行这些测试，如何从测试数据和显着性HV或LV侧确定等效参数，其中要执行计算。

在变压器上的开路或无负载测试

进行此测试以找出变压器等效电路的分流或没有负载分支参数。该测试导致铁损耗和无负载电流值，因此我们可以通过简单的计算来确定无负载分支参数。

正如名称本身所指示的那样，变压器的次级负载端子保持打开状态，并将输入电压应用于主侧。由于此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？

开路（OC）测试是通过通过VARIAC，电流表，电压表和Wattmeter仪器连接到变压器的LV侧（作为主要）与交流电源进行的。次级或HV侧端子保持打开状态，在某些情况下，电压表在其上连接了以测量次级电压。

主侧电压表将施加的电压读取到变压器，电流表读取无负载电流，WattMeter给出输入功率，并且用于改变施加到变压器的电压的VARIAC，以便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：

当给变压器给单相供应时，通过改变VARIAC来调整原电压的额定值。在此额定电压下，应采取电流表和瓦计读数。通过此测试，我们获得了额定电压V_o，输入或无负载电流i_o和输入功率W_o。

我们知道，当变压器无负载时，无负载电流或主要电流很小，通常为额定电流值的3％至5％。因此，初级绕组中的铜损失可以忽略不计。

在OC测试中，变压器以额定频率的额定电压操作，因此最大损失将是核心中的磁通量。由于铁或核心损耗处于额定电压，因此在无负载下绘制了电源输入以通过变压器提供铁损耗。

w_o=铁损失

从OC测试计算无负载分流参数为

无负载功率因数cosφ_o= w_o/v_o我_o

一旦获得了功率因数，无负载分量电流将确定为：

无负载电流的磁化组件，i_m= i_osinφ_o

无负载电流的核心损失部分，i_m= i_ocosφ_o

然后，磁化分支电抗x_o= v_o/ 我_m

电阻代表核心损失，r_o= v_o/ 我_o

当变压器在没有负载下运行时，分流或并行参数绘制的电流非常小，约为额定电流的2％至5％。因此，在OC测试期间，低电流将流过电路。为了通过仪器可读，必须在低压侧执行电压，电流和电源的测量值。

而且，必须选择低范围电流线圈和低范围电流表。变压器在无负载下的功率因数太低。通常低于0.5。因此，为了使用该低值的工作，选择了LPF瓦仪表。通过OC测试获得的等效电路如下所示：

变压器的短路测试

进行此测试是为了找到等效电路的串联分支参数，例如等效阻抗（z_O1或z_O2），总绕组电阻（r_O1或r_O2）和总泄漏电抗（x_O1或x_O2）。同样，可以在任何所需的负载下确定铜损耗，并在涉及主要或次级的变压器的总电压下降。在此测试中，通常LV绕线会用厚的电线短路。测试在另一侧，即HV侧（主要）。

如何执行短路测试？

在短回路（SC）测试中，主绕组或HV绕组通过电压表，电流表，Wattmeter和VARIAC连接到交流电源，如图所示。该测试也称为降压测试或低压测试。由于次级绕组是短路的，在额定电压下，由于其非常小的绕组电阻，变压器会吸收非常大的电流。

如此高电流会导致变压器过热和燃烧。因此，为了限制高电流，必须用低电压将初级绕组通电，这足以在变压器的初级中产生额定电流。

由于两个主要原因，SC测试是在HV侧进行的。第一个是通过应用额定电流进行的SC测试，而HV侧的额定电流远小于LV侧的测试。因此，与LV侧相比，在HV侧（由于电流值低）很容易实现额定电流。

另一方面，如果我们通过连接LV侧的测量仪器来简短HV端子，则次级电压为零。因此，与LV侧相比，通过HV侧的电流流动非常高（由于VA额定值是恒定的），因此会导致燃烧变压器。

在此测试期间，通过缓慢改变VARIAC，我们将低电压应用于主要电压的5％至10％，以导致额定电流在初级和次级绕组中流动，我们可以在Ammeter读取上观察到（在某些中，案例，次级通过电流表短路）。在此额定电流下，我们必须记录电压表（v_sc），电流表（我_sc）和瓦计（W_sc）读数。

在此测试中，电流流量为额定值，因此没有负载电流很小，是额定电流的3％至5％。换句话说，应用于初级绕组的电压非常低，因此芯中的通量水平很小。反过来，核心损失微不足道。因此，由于核心损失可以忽略不计，因此在该测试的等效电路中，无负载分支分支被认为是不存在的。

由于铁或核心损耗是电压的功能，因此这些损耗很小。因此，瓦特计读显示了功率损失或我₂R损失等于整个变压器的全载铜损耗。

w_sc=满载铜损失

形成测试结果，我们确定等效电路的串联分支参数为

等效电阻称为HV侧，R01 = W_sc/ 我_sc²

等效阻抗指的是HV侧，Z01 = V_sc/ 我_sc

等效泄漏电抗性指的是HV侧，x01 =√（z²01 - r²01）

还有短路功率因数，cosφ_sc= w_sc/v_sc我_sc

从该测试获得的等效电路如下所示。

应该注意的是，在计算参数之前，您必须在记录的测试读数中知道哪一侧（主要或次要）。假设如果变压器是加速变压器，那么我们在次级（HV侧）进行SC测试，而主电压侧或低压侧则短路。在这种情况下，我们从R02，X02和Z02等计算中获取参数。

如果是降低的变压器，我们将参数值作为R01，X01和Z01获得，因为仪表已连接到主要的HV侧。

从我们获得的OC测试中，分流分支参数转介到LV侧，从SC测试中，我们获得了串联分支参数，转到了HV侧。因此，对于有意义的等效电路，必须将所有参数引用到特定侧。关于这种转型的解释在我们较早的文章中的等效电路中解释了。

O.C.的效率计算和S.C.测试

正如我们已经看到的那样，实用的变压器具有两种类型的主要损失，即铜和核心损失。由于这些损失作为热量，变压器的温度升高。由于这些损失，主要的输入功率不再等于次要输出的输出。因此，变压器的效率为

效率，η= KW/功率输入KW中的功率输出

= KW/中的功率输出（KW +损失中的功率输出）

= KW/中的功率输出（KW +铜损耗 +核心损失）

我们已经讨论了，核心损失PCORE从无负荷到满负荷保持恒定，因为核心中的通量保持恒定。铜损耗取决于电流的平方。随着绕组电流从无负荷到满载，铜损耗也会变化。

考虑到变压器的KVA额定值为s，负载的一部分为x，负载的功率因数为cosφ。然后

kW =xscosφ的输出功率

假设满载时的铜损失为P_铜（由于x = 1），

然后按单位加载x x损失= x²p_铜

因此，变压器的效率是

效率，η=xscosφ /（x_scosφ + x²Px_铜+ Px_核）

在上述效率方程式中，OC和SC测试发现了核心或铁损耗以及全载铜损耗。

调节的计算

对于主电压，次级端子电压将无法从无负载到满载的恒定保持恒定。这是由于渗漏阻抗的电压下降，这幅度取决于负载程度和功率因数。

因此，该法规会在给定功率因数下从无负载到满载的次级电压变化。当变压器以额定电压为无负载的指定功率因数的全部负载下运行时，它被定义为次级电压的变化，而主电压保持常数。

电压调节百分比，％r =（E（e）₂- v₂）/ v₂）×100

用电压下降的电压调节表达为

％r =（（i₁R01cosφ+/- i₁x01sinφ） / v₁）×100

或者

％r =（（i₂R02cosφ+/- i₂x02sinφ） / v₂）×100

上述两个方程式根据参数使用，指的是主要或次级侧。因此，从SC测试数据中，我们可以找出变压器的调节。正符号用于滞后功率因数，负符号用于领先功率因数。

结论

开路和变压器短路测试的初学者指南。您学习了如何在变压器上执行开路和短路测试，计算等效电路参数，计算调节的效率和百分比。