变压器的开路测试(open-circuit test)也称为无载测试(no-load test),是在电机工程中量测变压器激磁电路无载阻抗的方式之一。
右侧是开路测试的电路示意图,电路图的右侧是开路,表示无载,而激磁相关电路未在示意图中绘出。
感应马达也有类似的无载测试,可以量测定子电感[1]。
测试方式
测试方式是让变压器的二次侧开路。将瓦特计接在一次侧,安培计和一次侧绕组串联。因为在一次侧给电压时,所给的电压就是一次侧绕组的电压,电压计是选配的,可以省略。会在一次侧给额定电压。
若所给的电压是额定电压,变压器会建立其额定的磁通。而铁芯的铁损是电压的函数,因此也会得到铁损的定值。铁损在额定电压时最大,因此瓦特计可以量到最大铁损。变压器串联绕组的阻抗远小于其激磁电路的阻抗,因此输入电压会加在激磁电路上,因此瓦特计只量到铁损。此测试只量测的到包括磁滞损及涡电流损的和,磁滞损小于涡电流损,但没有小到可以忽略的程度。若给变压器不同的电压,可以将这两种损失区分出来,因为磁滞损和频率之间有线性关系,涡电流损和频率的平方成正比。
因为二次侧是开路,一次侧只流过无载电流,而铜损和电流平方成正比。一次侧电流很小,因铜损也非常的小,可以忽略。二次侧没有电流,因二次侧铜损为零。
二次侧是开路,没有负载,因此在此近似下,没有能量从一次侧流到二次侧,二次侧的电流也可以忽略。因此二次侧电流也不会建立磁场,一次侧也不会产生感应电流。因此可以省略其串联阻抗,因为假设没有电流会由此阻抗通过。
等效电路中会用并联的元件来表示铁损。铁损是因为磁通的方向变化以及涡电流损所造成。涡电流是因为变换磁通在铁芯上感应的电流。等效电路中的串联电路是表示因为绕组电阻造成的损失。
量测一次绕组的电流、电压及功率可以计算导纳及功率因数。变压器的串联阻抗可以用短路测试来量测。
计算
假设电流 很小,而 为瓦特计读值,可得:
-
可以重写公式为
-
因此
-
-
阻抗
利用上述公式,可以计算 及 为
-
-
因此 (此部分为错误,由于Xo 及Ro为并联,阻抗Z应为V除Io)
-
or
-
(以上为错误部分)
导纳
导纳是阻抗的倒数,因此
-
电导 为
-
电纳为
-
或
-
此处
为瓦特计读值
为一次侧所给电压
为无载电流
为无载电流的激磁成分
为无载电流的铜损成分
为激磁阻抗
为激磁导纳
参考资料
- Kosow. Electric Machinery and Transformers. Pearson Education India. 2007.
- Smarajit Ghosh. Fundamentals of Electrical and Electronics Engineering. PHI Learning Pvt. Ltd. 2004.
- Wildi, Wildi Theodore. Electrical Machines , Drives And Power Systems, 6th edtn.. Pearson. 2007.
- Grainger. Stevenson. Power System Analysis. McGraw-Hill. 1994.
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