变压器的开路和短路测试

出处：维库电子市场网发布于：2024-11-13 16:48:03 | 105 次阅读

为了准确讨论变压器理论，我们必须考虑与变压器相关的一些损耗。一般来说，这些损耗可分为两类：磁损耗或磁芯损耗和 I 2 R 损耗或线圈损耗。磁芯损耗相对恒定，这是因为磁路不会随着变压器电流的变化而发生太大变化。电流会导致 I 2 R 或线圈损耗，并且由于电流发生变化，线圈损耗也会发生变化。

与变压器铁芯相关的所有损耗本质上都是磁性的并且相对恒定。磁滞和涡流的影响不会因为电流的流动而发生太大变化；它们源自核心材料和设计。

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。变压器中电流产生的热量称为线圈或铜损耗。计算该损耗的公式与瓦数的公式相同：I 2 R。

　关于线圈损耗，需要记住的重要一点是，线圈损耗量与流经变压器的电流直接相关，并表现为热量。为了减少这种热损失，变压器线圈可以用铜导体缠绕，铜导体的电阻比相同尺寸的铝导体小。

执行两项测试（开路和短路）以确定变压器中的铁损和铜损。这些损耗进一步用于计算变压器的效率。

效率=输出功率输入功率×100=输出功率输出+Σ(损耗)×100 $效率 = \frac{输出功率}{输入功率} \times 100 = \frac{输出功率}{输出 + Σ (损耗)} \times 100$

效率=输出功率输出功率+核心损耗+铜损耗×100 $效率 = \frac{输出功率}{输出功率 + 核心损耗 + 铜损耗} \times 100$

开路测试

图1(a)所示为变压器开路测试电路。将交流输入电压设置为变压器的正常初级电平，并在电压表上监测开路输出端子处的电压，如图所示。瓦特表测量输入功率，电流表测量初级电流。由于次级开路，初级电流非常小，电流表和瓦特表上的电压降可以忽略不计。此时，输入电压可作为变压器的初级电压；因此，电压表读数的比率给出了匝数比。

EPES=NPNS

图1(a)。通过测量（空载）次级电压、初级电流以及输入电压和功率来执行变压器开路测试。图片由 Amna Ahmad 提供

如果初级电流非常小，次级电流接近于零（即电压表电流），则可以假定绕组中的铜损可以忽略不计。瓦特表上测得的输入功率即为变压器铁芯总损耗，电流表则显示空载初级电流 (I o )（见图 1(b)）。根据输入电压、电流和功率的测量值，可以确定空载等效电路的组成部分。

图 1(b)。次要组件参考主要组件。图片由 Amna Ahmad 提供

真正的力量，

P=E2PRo

或者

Ro=E2PP

视在功率，

S=EPIo

和

S=√(真实功率)2+(无功功率)2=√P2+Q2 $= \sqrt{(真实功率)^{2} + (无功功率)^{2}} =$

给予

Q=√S2?P2

Q=√(EPIo)2?P2

无功功率可由下式确定：

Q=E2PXo

所以

Xo=E2PQ

实施例1

变压器开路测试产生以下测量结果：E P = 115 V，E S = 57.5 V，P = 9.5 W，I o = 180 mA。确定变压器匝数比以及Ro 和 X o的值。

解决方案

NSNP=ESEP=57.5V115V=12

根据公式 1，

\[R_{o}=\frac{E^{2}_{P}}{P}=\frac{(115\,V)^{2}}{9.5\,W}=1.39k\Omega\ ]

根据公式 2，

Q=√(EPIo)2?P2=√(115V×180mA)2?(9.5W)2==18.39vars

根据公式 3，

Xo=E2PQ=(115V)218.39vars=719Ω

短路测试

变压器短路试验是在二次端子短路的情况下进行的，如图2(a)所示。请注意，初级电压 (E P ) 是在变压器初级端子处测量的，以避免由于电流表和瓦特表上的压降而产生误差。输入电压从零开始增加，直到初级电路中的电流表指示正常的满载初级电流。当这种情况发生时，正常的满载次级电流在次级绕组中循环。由于次级端子短路，产生满载初级和次级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，磁芯损耗非常小，可以忽略不计。然而，绕组承载正常的满载电流，因此输入提供正常的满载铜损。