变压器中的开路和短路测试

出处:维库电子市场网时间:2025-03-31
  必须考虑到与变压器相关的一些损失。通常,这些损失可以分为两类:磁性或,损耗以及I 2 R或线圈损失。损耗是相对恒定的,这是由于磁路不会随着变压器电流的变化而变化太大。电流导致I 2 R或线圈损耗,并且由于电流变化,因此线圈损耗也会变化。
  与变压器相关的所有损失本质上都是磁性的,并且相对恒定。由于电流流动,滞后和涡流的影响不会发生太大变化。它们是由材料和设计产生的。
  变压器就像任何电路 或设备一样。当电流流动时,它总是会产生磁场和热量。变压器中电流流量产生的热称为线圈或铜损耗。计算此损失的公式与瓦数公式相同:i 2 R.
  关于线圈损失的重要重要一件事是,线圈损耗的量与当前流过变压器的流直接相关 ,并将其自身表现为热量。为了减少热量损失,变压器线圈可能会被铜导体缠绕,铜导体的电阻比具有相同尺寸的铝制导体。
  进行两次测试(开路和短路),以确定变压器中的芯和铜损耗。这些损失被进一步用于计算变压器的效率。
  \ [效率= \ frac {output \,power} {input \,power} \ times100 = \ frac {outption \,power} {output+\ sigma(loss)} \ times100 \]
  \ [效率= \ frac {output \,power} {outpation \,power+core \,损失+铜\,损失} \ times100 \]

  开路测试

  图1(a)显示了变压器开路测试的电路。交替的输入电压设置为变压器的正常初级级别,并在电压表上监视开路输出端子处的电压,如图所示。 Wattmeter测量输入功率,并且电流表测量主要电流。由于次级是开路的,因此主要电流非常小,并且可以认为跨电流表和瓦特计的电压降低可以忽略不计。在这种情况下,可以将输入电压作为变压器的主要电压。因此,电压表读数的比例给出了转弯比。
  \ [\ frac {e_ {p}} {e_ {s}} = \ frac {n_ {p}}} {n_ {s}}} \]
  图1(a)。 通过测量(无负载)次级电压,主要电流以及输入电压和功率来执行变压器开路测试。图像由Amna Ahmad提供

  如果主要电流非常小,接近零的二级电流(即电压表电流),可以认为绕组中的铜损耗可以忽略不计。在瓦特计上测量的输入功率是总变压器损耗,并且电流表表示NO-LOAD主电流(I O)(请参见图1(b))。从输入电压,电流和功率的测量值中,可以确定无负载等效电路的组件。

  图1(b)。 次要组件是指主组件。图像由Amna Ahmad提供
  真正的力量,
  \ [p = \ frac {e^{2} _ {p}}} {r_ {o}} \] \]
  或者
  \(r_ {o} = \ frac {e^{2} _ {p}}} {p} {p} \)(1)
  明显的力量,
  \ [s = e_ {p} i_ {o} \]
  和
  \ [s = \ sqrt {(true \,power)^{2}+(反应\,power)^{2}} = \ sqrt {p^{2}+q^{2}}}}} \]
  给予
  \ [q = \ sqrt {s^{2} -p^{2}}} \]
  或者
  \(q = \ sqrt {(e_ {p} i_ {o})^{2} -p^{2}}}} \)(2)
  反应能力可以由
  \ [q = \ frac {e^{2} _ {p}}} {x_ {o}} \] \]
  所以
  \(x_ {o} = \ frac {e^{2} _ {p}}} {q} {q} \)\)(3)
  示例1
  在变压器上进行的开路测试产生了以下测量值:E P = 115 V,E S = 57.5 V,P = 9.5 W,并且I O = 180 mA。确定变压器的转换比和r o 和x o的值。
  解决方案
  \ [\ frac {n_ {n_ {s}} {n_ {p}} = \ frac {e_ {s}} {e_ {e_ {p}} = \ frac {57.5v} {115v} {115V} = \ frac {1}
  从等式1,
  \ [r_ {o} = \ frac {e^{2} _ {p}}} {p} = \ frac {(115 \,v)^{2}}} {9.5 \,w}
  从等式2,
  \ [q = \ sqrt {(e_ {p} i_ {o})^{2} -p^{2}} = \ sqrt {((115V \ times180ma)^{2} {2} {2} {2} - (9.5w)
  从等式3,
  \ [x_ {o} = \ frac {e^{2} _ {p}} {q} = \ frac {(115v)^{2}}} {18.39 \,vars}
  短路测试

  如图2(a)所示,使用二级端子短路进行变压器短路测试。请注意,在变压器初级端子处测量主电压(E P),以避免由于电流表和瓦特计的电压下降而导致误差。输入电压从零增加到主电路中的电流表表示正常的全负载主要电流。发生这种情况时,正常的全负载二级电流在次级绕组中循环。由于次级端子是短路的,因此产生全负载主要电流所需的输入电压约为正常输入电压水平的3%。在如此低的输入电压水平下,损失是如此之小,以至于可以忽略它们。但是,绕组载有正常的全负载电流,因此输入是提供正常的全负载铜损耗。

  图2(a)。 要执行变压器短路测试,将次级缩短,然后将主要电流调整为正常的全负载水平。测量主电压和输入功率。图像由Amna Ahmad提供

  输出功率(对短路)为零,因此测量真实输入功率的瓦特计表示铜损耗。电流表和电压表读数的乘积具有明显的输入功率。从这些数量中,可以计算出所指的全载等效电路的电阻和反应性组件(见图2(b))。

  图2(b)。 等效的变压器电路通过忽略r o 和x o来简化。图像由Amna Ahmad提供
  真正的力量
  \ [p = i^{2} _ {p} r_ {e} \]
  所以
  \(r_ {e} = \ frac {p} {i^{2} _ {p}}} \)\)(4)
  明显的力量,
  \ [s = e_ {p} i_ {p} \]
  反应力,
  \(q = \ sqrt {(e_ {p} i_ {p})^{2} -p^{2}}}} \)(5)
  反应能力可以由
  \ [q = i^{2} _ {p} x_ {e} \]
  所以
  \(x_ {e} = \ frac {q} {i^{2} _ {p}}} \)\)(6)
  示例2
  在示例1中确定变压器的r e 和x e 时,当在短路测试中进行以下测量:e p(sc)  = 5.5 V,i p = 1 a,p = 5.25 w。
  解决方案
  从等式4,
  \ [r_ {e} = \ frac {p} {i^{2} _ {p}} = \ frac {5.25w} {(1a)^{2}} = 5.25 \ omega \]
  从等式5,
  \ [q = \ sqrt {(e_ {p} i_ {p})^{2} -p^{2}} = \ sqrt {((5.5V \ times1a)^{2}}}}}}}}}}} - (5.25w)
  从等式6,
  \ [x_ {e} = \ frac {q} {i^{2} _ {p}} = \ frac {1.64 \,var} {(1a)^{2}} = 1.64 \ omega \ omega \ \]
  开路和短路变压器测试的关键要点
  通过其电压调节和效率来描述变压器的性能,可以从两个测试的结果中预测:开路测试和短路测试。通过测量(无负载)次级电压,主要电流以及输入电压和功率来完成开路测试。为了进行短路测试,次要侧短,然后将主要电流调整为正常的全负载水平。测量主电压和输入功率。
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