资料来源: Bazzi, 康涅狄格州大学电气工程系, 斯托斯, CT。
变压器是一种固定的电动机器, 它能加速或降低交流电压。它们通常是由初级和次级线圈或线圈组成的, 其中主电压在次级或相反方向上向上或向下加强。当电压被应用于绕组中的一个绕组和电流流时, 磁通在磁芯中感应, 耦合两个绕组。在交流电流的作用下, 交流磁通被诱导, 其变化率在二次绕组上产生电压 (法拉第定律)。两绕组之间的磁链连接取决于每个绕组的匝数;因此, 如果主绕组比二次绕组有更多的转弯, 则在主线圈上的电压会比次级线圈高, 反之亦然。
本实验通过寻找其等效电路参数来表征单相变压器。三进行了测试: 开路试验、短路试验和直流试验。
本实验使用的变压器额定为 115 V/24 V, 100 VA。额定电压来自于每个绕组的绝缘能力来安全地处理特定的电压, 而 VA 额定值或功率 (瓦特) 额定值来自于这些绕组的电流处理能力, 特别是导线厚度。重要的是不要将主次和高低电压的术语混合。对于这个实验, 主侧假设有 115 V 等级, 而第二方则被评为24。115 V 边有两个终端标记 IN1 和 IN2, 而第二方有两个终端标记 OUT1 和 OUT2。
高压侧通常用于短路测试, 以实现更多的电压分辨率。例如, 如果一个变压器额定为 1200 V/120 v, 在 120 v 的短路可能有额定电流流动与少于10% 的 1200 v, 这使得 0-120 v 可变自动变压器 (调压器) 在 1200 v 适合这个测试。低压侧通常用于开路测试, 因为这种电压在实验室中更容易获得。因此, 这种方法是在本实验中遵循的标准做法。
开路测试有助于估计两绕组之间的互感, 以及核心的通量引起的核心功率损耗。短路试验有助于识别两绕组的漏电电感, 因为在短路时会产生最大电流, 并且线圈周围的磁通会泄漏。直流测试有助于测量两个绕组的导线电阻。
1. 直流测试
2. 开路试验
图 1: DC 测试示意图请单击此处查看此图的较大版本.
3. 短路试验
图 2: 短路测试示意图请单击此处查看此图的较大版本.
4. 负载测试
负载测试显示电流和电压值是如何在理想状态下的变压器的输入和输出端之间相互关联的. v1/v2 = I2/我1 = N1/N2 = aN是轮数, 下标1和2分别用于主和次边, 而a是轮流比率。第二侧反射到主侧的阻抗为R "=a2r或X"=a2十 x
图 3: 负载测试示意图请单击此处查看此图的较大版本.
通过执行直流、开路、短路和负载试验, 确定了变压器的等效电路参数;因此, 模拟、操作和分析现实的变压器行为成为可能。
短路测试通常是通过在高压侧施加一个增加的电压来实现的, 因为只有在这一侧的小电压可能导致额定电流在短路的低压侧流动。这是很有用的操作变压器在额定电流, 因此, 测试目前的运载能力。
本测试的短路电压为11.9 伏, 短路电流为 0.865, 短路功率为 7.11 W。然后用短路测量法计算漏电抗, 在这种情况下是9.94Ω的。所产生的主侧和反射侧电抗是每个4.97Ω。总导线电阻计算为9.502Ω。减去主绕组的电阻 (4.375Ω) 给出5.127
对于开路试验, 在运行额定电压时, 确保变压器电压绝缘性能的满足是非常有用的。其他的测试, 如绝缘材料击穿, 机械振动试验等的高罐绝缘试验, 也执行, 但更先进的应用。
对于该变压器, 开路电压为23.8 伏, 开路电流为335.5 毫安, 开路功率为 2.417 W。从这些测量, 核心损耗电阻, Rc,和相互电抗, Xm, 可以分别计算为234.35Ω和74.67Ω。
所描述的测试是评价变压器阻抗和确定其等效电路参数的关键。由于变压器的应用不同, 从简单的充电器到大功率的交流输电, 适当的特点不同的变压器, 为各种应用是必不可少的。变压器阻抗用于电力系统, 以确定变压器两侧可能的故障阻抗, 近似变压器的效率, 计算其线路和负载调节, 并模拟变压器的一部分, 较大的电气系统.
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