变压器参数测定方法详解：空载试验与短路试验
变压器参数测定方法详解：空载试验与短路试验
变压器参数的准确测定对于其性能分析和优化至关重要。本文将详细介绍两种常用的变压器参数测定方法：空载试验和短路试验。通过这些试验，可以获取变压器的关键参数，如变比、空载损耗、激磁阻抗、负载损耗和短路阻抗等。
1 空载试验
1.1 试验目的
求变比k，空载损耗p0和激磁阻抗Zm。
1.2 试验接线
1.3 试验方式
高压边开路，低压边加额定电压。
低压边加电压，高压边开路原因
低压边做空载试验时加电压较低，电流较大。有利于实验安全和仪器选择（注意归算问题）
低压边加额定电压原因
激磁阻抗随外加电压的变化而变化，因此应在额定电压下进行试验。
1.4 试验数据
读取高压侧电压U20，空载电流I0和空载输入功率p0。
k（变比）计算公式：
$$k=\frac{高压侧电压(匝数)}{低压侧电压(匝数)}\approx\frac{U_{20}}{U_{1N}}$$p0（空载损耗）计算：
空载时一次侧电流即为空载电流（很小），忽略其引起的铜耗。输入功率全部为铁耗：$p_0{\approx}p_{Fe}$Zm（激磁阻抗）计算：
忽略原边x1、r1，有：
$$
\begin{cases}
z_m{\approx}z_0=\frac{U_{1N}}{I_0} \
r_m{\approx}r_0=\frac{p_0}{I^2_0} \
x_m{\approx}x_0=\sqrt{z^2_0-r^2_0}
\end{cases}
$$
2 稳态短路试验
2.1 试验目的
求负载损耗pk，短路阻抗Zk和短路电压uk。
2.2 试验接线
2.3 试验方法
高压边接电源，低压边直接短路，记录试验温度。
高压边接电源原因
易于测量电压。
记录试验温度原因
绕组电阻随温度变化，油浸变压器和电机的绕组应换算到75℃，记室温为θ，室温下电阻为rk：
$$r_{k75^{\circ}C}=r_k\frac{235+75}{235+\theta}$$
试验时所加电压比额定电压低很多，以原边电流达到或接近额定值为止。
2.4 试验数据
读取高压侧电压Uk，高压侧电流Ik和输入功率pk。
pk（负载损耗）计算：
外加电压很低，主磁通小，激磁电流（铁耗）可以忽略，此时输入功率全部为绕组的铜耗：$p_k{\approx}p_{cu}$Zk（短路阻抗）计算：
忽略励磁支路后，可用简化等效电路表示变压器，此时：
$$
\begin{cases}
z_k=\frac{U_{k}}{I_k} \
r_k=\frac{p_k}{I^2_k} \
x_k=\sqrt{z^2_k-r^2_k}
\end{cases}
$$
进行温度修正：
$$
\begin{cases}
z_{k75^{\circ}C}=\sqrt{{r^2_{k75^{\circ}C}}+x^2_k} \
r_{k75^{\circ}C}=r_k\frac{235+75}{235+\theta} \
x_k
\end{cases}
$$
- uk（短路电压）计算：
定义：阻抗电压是短路阻抗与原边额定电流的乘积用原边额定电压百分数表示：
$$u_k=\frac{I_{1N}z_{k75^{\circ}C}}{U_{1N}}{\times}100%$$
反应了在额定负载下运行，漏阻抗压降的大小。
对漏阻抗压降的理解：
漏阻抗压降可分为有功、无功分量：$u_k=\sqrt{u^2_{kr}+u^2_{kx}}$
- ukr随容量的增大而减小；
- ukx随容量增大而增大
1）阻抗电压大，电压变化大，所以从运行角度来看，希望阻抗压降小一些，使变压器输出电压随负载变化波动小一些。
2）阻抗电压大，短路电流小，所以从故障角度来看，希望阻抗压降大一些。
3）阻抗电压对变压器并联运行时的负荷分配有影响。