变压器的空载试验和短路试验等各类知识点
空载和短路试验 (1)
5）参数计算
Zs
Us Is
U sN I1N
RS
Ps
I
2 s
PSN I12N
Xs
Z
2 s
Rs2
对T型等效电路：
R1
R2'
1 2
Rs
X1
X
' 2
1 2
Xs
6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度 时的数值。 7）若要得到低压侧参数，须折算； 8）对三相变压器，各公式中的电压、电 流和功率均为相值；
磁参数；
6）若要得到高压侧参数，须折算；
7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；
课后问题讨论
• 空载试验的目的是要测量哪几个参数？
• 为什么说空载试验所测的功率 P0 近似
为铁损？
1.3.2 短路实验
一、目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压 器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。
100%
短路电压电抗(无功)分量百分值:
us %
I1N X S U1N
100%
短路电压的大小直接反映 短路阻抗的大小，而短路阻抗 又直接影响变压器的运行性能。
从正常运行角度看，希望 它小些，这样可使副边电压随 负载波动小些；从限制短路电 流角度，希望它大些,相应的短 路电流就小些。
1.3变压器参数的测定
1.3.1变压器的空载试验 1.3.2变压器的短路试验
变压器负载时等效电路
X 2
X 2Βιβλιοθήκη X K X1 X 2rK r1 r2
rK r1 r2
X K X1 X 2
1.3 变压器的参数测定 U1
U2
1.3.1空载实验
电力变压器空载试验方法及注意事项
电力变压器空载试验方法及注意事项变压器空载试验报是从变压器任意一侧施工加正弦波形和额定电压，从而测量出变压器空载损耗和空载电流，及时发现磁路中铁芯硅钢片的是否存在局部不良或是有整个缺陷问题的存在。
另外还可以根据试验过程中所测得的空载损耗进行对比，从而及时对存在匝间击穿情况能够准确的进行判断。
1 空载损耗在变压器空载损耗中，其最为主要的是铁芯损耗，因为铁芯在磁化过程中会有磁滞损耗和涡流损耗发生，而且在空载损耗过程中不可避免的会存在着铜损耗和附加损耗，尽管铜损耗和附加损耗较小，其所占比例为总损耗的百分之三左右。
电网中所使用的变压器容量上存在一定的差异，这就导致其铁芯内部构造、硅钢片的质量和铁芯制造工艺等都存在着差别，其空载损耗及空载电流的大小必然也会有所不同，而当变压器内部的铁芯硅钢片所选择的材质存在差异时，其所导致的空载电流大小也会存在较大的不同。
2 变压器空载试验的目的和意义在变压器运行过程中，其所要进行的试验较多，所有的试验都是为了确保变压器能够处于稳定的运行状态。
空载损耗作为变电器性能好坏的重要参数，充分的体现了变压器运行的效率及制造的性能要求，所以在变压器运行过程中对其进行空载试验是必不可少的一个环节，试验中所测量到的空载损耗及空载电流可以及时判断出变压器的绝缘情况和整体缺陷，对变压器能否安全稳定的运行具有极为重要的意义。
在进行空载试验时需要利用高压侧来进行开路，而加压则利用低压侧来完成，通过低压侧的额定电流来进行试验，这充分的说明了空载试验是在额定电压下进行的，由于试验电压较低，所以试验时电流也远远低于额定电流的数值，所以空载试验时也是在额定电压下所测得的空载损耗和空载电流。
变压器空载试验的电源容量的选择：在进行变压器空载试验时，在对电源容量进行选择进，在确保其电源波形失真率小于百分之五，而被试验的变压器，其空载容量不能超过电源容量的一半，而当采用发电机组进行空载试验时，则空载容量则不能高于发电机组容量的百分之二十五。
单相变压器空载与短路实验报告
一．实验目的
1 学习掌握做单相变压器空载、短路实验的方法。
2 通过空载、短路实验，测定变压器的参数和性能。
二．实验器材
交流电压表，交流电流表，单三相智能功率因数表，三相组式变压器
三．预习要点解答
1 通过空载、短路实验，求取变压器的参数和损耗作了哪些假定？
答：有如下假定： 空载实验
空载特性曲线Uo＝f(Io)
由实验数据计算相应空载参数
实验计算公式如下：
, , ;
带入数据得：
Zm’=3*Uo/(Io/3)=11700
Rm’=Po/((Io/3)*(Io/3))=6120
=9971.74
计算Zm*、rm*、Xm*，取基准值Zm=10000，rm=6000，Xm=9000
所以Zm*=1.17，rm*=1.02、Xm*=1.11
所以Zk75*=1.20、rk75*=1.02、Xk*=1.19
五．思考题
4. 计算短路电压百分数：
= =
=
5.计算cosØ2＝0.8滞后时的电压变化百分率：
=
6.计算当cosØ2＝0.8、β＝1时的变压器效率：
=
7. 画出变压器T型等效电路，并将各参数用标幺值表示标注在等效电路中，且认为：
2
80
27.0
2.96
3
60
19.4
3.09
由实验数据得，K=3；
注：实验中误差基本可以忽略，产生误差的原因可能是电网电压波动、仪表精度不够、变压器老化，测量时读数稳定就读数或者读数处于小幅跳变情况。
2 空载实验： 实验接线如同图6—1所示，低压绕组经过调压器接电源，高压绕组开路，仪表接线如图6—2。选择仪表时应该注意ax绕组的额定电压和额定电流，空载时由于功率因数很低，应选择低功率因数瓦特表，空载电流只有额定电流的百分之几，应选低量程的电流表，为了减少测量误差，电压表应接在图6—1中的1，2位置。
变压器空载试验和短路试验
变压器空载与短路试验
空载试验
变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来 测定变压器的空载电流和空载损耗。一般说来，空 载试验可以在变压器的任何一侧进行。
变压器空载试验
变压器空载损耗主要是铁芯损耗。即由于铁芯的磁 化所引起的磁滞损耗和涡流损耗。其中还包括空载 电流通过绕组时产生的电阻损耗和变压器引线损耗、 测量线路及表计损耗等。
空载损耗和空载电流的大小取决于变压器的容量、 铁芯构造、硅钢片的质量和铁芯制造工艺等。引起 空载电流过大的主要原因有铁芯的磁阻过大、铁芯 叠片不整齐、硅钢片间短路等。
试验目的和意义
进行空载试验的目的是：测量变压器的空载 损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计 算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要 求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部 过热，局部绝缘不良等。
危害
变压器短路试验
将变压器一侧（通常是低压侧）短路，而从另一侧 绕组（分接头额定位置）加入额定频率的交流电压， 使变压器绕组内的电流为额定值，测量所加电压和 功率，即为变压器短路试验。
变压器短路试验
测量短路损耗和阻抗电压，以便确定变压器的并列 运行条件、计算变压器的效率、热稳定和动稳定、 计算变压器二次侧的电压变动率以及确定变压器的 温升。
目的和意义
通过变压器短路试验，可以发现以下缺陷：变压器 的各结构件(屏蔽、压环和电容环、轭铁梁板等)或油 箱壁中由于漏磁通所引起的附加损耗过大和局部过 热、油箱箱盖或套管法兰等附件损耗过大和局部过 热、带负载调压的电抗绕组匝间短路、大型电力变 压器低压绕组中并联导路试验测出这些参数（效率、 各项损耗、主，漏磁通、阻抗等）
不够可能造成的损坏保护措施 5、试验中若发现表计指示异常或被试变压器有放电声、
变压器空载试验的目的与意义
变压器空载试验的目的与意义变压器是电力系统中至关重要的设备之一，用于将电能从一个电路传输到另一个电路中，起到变压和隔离的作用。
变压器在运行过程中需要经受各种各样的试验来验证其性能和可靠性，其中之一就是空载试验。
空载试验是指在变压器次级（低压侧）不接负载的情况下进行的试验，目的是评估变压器的参数和性能，以确保其正常运行并满足设计要求。
本文将介绍变压器空载试验的目的与意义。
一、目的1. 评估变压器的磁通特性：空载试验可以帮助评估变压器的磁路参数，包括磁通密度、磁导率、磁导回路的损耗等。
通过测量磁通特性，可以了解变压器的磁性能以及潜在的磁饱和问题，从而优化变压器的设计和运行。
2. 检测绕组的电气特性：空载试验可以帮助检测变压器绕组的电阻、电感和电容等电气特性。
通过测量这些参数，可以判断变压器绕组是否存在异常，如短路、接触问题等，以便及时修复或更换故障零部件。
3. 评估变压器的负荷损耗：空载试验可以测量变压器的空载电流和空载损耗，从而评估变压器在无负荷情况下的能耗情况。
这对于确定变压器的能效水平和电网的经济性非常重要，并且可以为节能改造和能源管理提供参考依据。
二、意义1. 保证变压器的正常运行：通过空载试验可以及时发现并解决各种潜在的问题，保证变压器在正常负荷下的可靠运行。
例如，空载试验可以检查变压器绕组的接地情况，排查绝缘故障等，在预防事故和延长设备使用寿命方面具有重要意义。
2. 提高变压器的运行效率：变压器的空载损耗是固定的，不随负荷变化而变化。
通过评估并减少变压器的空载损耗，可以提高变压器的运行效率，减少能源消耗和电网负荷，降低用电成本。
3. 保障电网的稳定性：空载试验可以评估变压器的短路阻抗和过载能力，以确保变压器在电网故障或突发负荷情况下能够稳定运行。
此外，空载试验还有助于预测和预防变压器的过热问题，保证电网的安全稳定运行。
总结起来，变压器空载试验的目的是评估变压器的参数和性能，检测绕组的电气特性，评估负荷损耗，并确保变压器在正常运行和电网稳定方面具备良好的性能。
4、变压器空载短路试验及特性
三、标么值：
标么值=实际值/基值 1.基值的选择： 1）通常以额定值为基准值。 2）各侧的物理量以各自侧同单位物理量的额定值 为基准； 线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基 准值； 单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相 值为基准值 3）阻抗以同侧额定相电压除以额定相电流。
2.优点： 1）不需折算： U2’*=U2’/U1N=KU2/KU2N=U2* 2）额定值的标么值等于1； 3）便于比较； 4）某些物理量的标么值相等：ZK*=ZK/ （U1N/I1N）=UK/U1N=UK* *
注意：为了便于测量和 安全起见，通常在低 压侧加电压，将高压 侧开路。
实验过程：外加电压 从额定电压开始在一 定范围内进行调节 4.计算： U1指试验时 的电源电压；U20 是指降压变压器高压 侧的电压
U 20 K U 1N I0 I 0 % 100% I1N
Zm Rm
U 1N I0 P0 2 I0 Z
2.效率：η=（P2/P1）*100% =（1-Σp/P1）*100%= • 其中：pcu= （I2/I2N）2pKN=β2 pKN pFe P0 其中
pCu
I2 2 2 ( ) PKN PKN I2N
2
P2 S N cos 2
可见，影响变压器运行效率的因素有： 1）负载的大小； 2）负载的性质； 3）铁芯的状况（p0）； 4）绕组的状况（pKN） • 效率特性： 1）轻载时…； 2）满载时…； 3）效率最高时…
2 m
Xm
R
2 m
*：（1）如为三相变压器则各公式中的电 压、电流和功率均为相值； （2）由于在低压侧做的试验，如为降压变 压器需折算到高压侧即乘以K2； （3）空载电流和空载功率必须是额定电压 时的值，并以此求取励磁参数。
变压器空载试验的步骤有哪些
变压器空载试验的步骤有哪些变压器空载试验是一项重要的电力测试，用于评估变压器的性能和参数。
以下将详细介绍变压器空载试验的具体步骤。
第一步：试验前的准备工作在进行变压器空载试验之前，需要做好充分的准备。
首先，要确保试验场地的安全，设置好警示标识，防止无关人员进入。
然后，对试验设备进行检查和校准，确保其性能良好、精度准确。
例如，电压表、电流表、功率表等测量仪器应经过校验，并在有效期内。
接着，要熟悉变压器的技术参数和铭牌数据，了解其额定容量、额定电压、额定频率等信息。
同时，检查变压器的外观，确保其无明显的损坏、漏油等异常情况。
还要准备好试验所需的工具和材料，如接线工具、绝缘胶带、测试导线等。
并且，根据变压器的容量和电压等级，确定合适的电源容量和电压，以满足试验要求。
第二步：接线接线是试验中至关重要的环节。
将变压器的高压侧开路，低压侧接入电源。
在接线过程中，要保证连接牢固，接触良好，避免出现松动或接触不良的情况。
使用专用的测试导线，按照正确的极性将电压表、电流表、功率表等测量仪器接入电路。
一般来说，电压表并联在变压器低压侧，电流表串联在低压侧回路中，功率表的电压线圈并联在低压侧，电流线圈串联在回路中。
接线完成后，要仔细检查一遍，确保接线无误。
特别要注意的是，接线的绝缘性能要良好，以防止发生短路或触电事故。
第三步：施加电压在确认接线无误后，逐渐升高电源电压，对变压器进行充电。
充电过程要缓慢平稳，观察电压表和电流表的读数，确保电压和电流的变化在正常范围内。
当电压升高到变压器低压侧的额定电压时，开始记录测量数据。
在试验过程中，要保持电压稳定，避免出现较大的波动。
第四步：测量数据在变压器处于额定电压状态下，测量并记录以下数据：1、低压侧的电压 U0 。
2、低压侧的电流 I0 。
3、输入功率 P0 。
这些数据是计算变压器空载参数的重要依据。
同时，要注意观察变压器的运行情况，如是否有异常声音、发热现象等。
如果发现异常，应立即停止试验，查明原因并进行处理。
电机学之变压器相关知识(
I
' 2
成过程总结
U1
Rm Im
jX m E 1
N1 N1
I R j X
' 2
' 2
' 2
E
' 2
U
' 2
I1
U1
R 1 jX 1 E1
R j X
' 2
' 2
Im
Rm
E
' 2
jX m
I
' 2
U
' 2
2.4 变压器的等效电路和相量图
2.T形等效电路 3)近似等效电路和简化等效电路
I1
U1
Rk R1 R2'
I 2 F2 N2I2
E1 E2
与 U 1I1R1平 衡 与 U 2I2R 2平 衡
2 E 2
二次接上负载阻抗 Z L
2.3 变压器负载运行和基本方程
2.磁动势方程及一、二次电流关系
F1F2 Fm 此式称为变压器磁动势平衡关系
N 1I1N 2I2N 1Im此式称为电流形式的磁动势平衡关系
2.4 变压器的等效电路和相量图
1.绕组归算
从磁动势平衡关系来看，二次绕组对一次绕组产生的影响是通 过二次绕组磁动势N 2 I 2 来产生的，因此把实际的二次绕组匝数 变换成一次绕组匝数后只要保持变换前后二次绕组的磁动势不
变即可 N2I2 N1I2' ，这样从一次侧来看，其电流、感应电动
势、输入的功率，包括传输到二次侧的功率都不会变。
a
2.2 变压器空载运行
1.变压器各电磁量的规定正方向
1) U & 1 和 I& 1 按电动机惯例，吸收电功率
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变压器的空载试验和短路试验
变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。
一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。
通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。
为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。
变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。
一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。
变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。
由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。
用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。
原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。
通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。
变压器空载试验和负载试验的目的和意义
变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。
变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。
变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。
空载电流用它与额定电流的百分数表示，即：
进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。
变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的：
此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示：
变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。
进行负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。
变压器空载和负载试验的接线和试验方法
对于单相变压器，可采用接线进行空载试验。
对于三相变压器，可采用两瓦特表法进行空载试验。
直接测量法，适用于额定电压和电流较小，用电压表和电流表即可直接进行测量的变压器。
当变压器额定电压和电流较大时，必须借助电压互感器和电流互感器进行间接测量，此时采用接线方式。
空载试验时，在变压器的一侧（可根据试验条件而定）施加额定电压，其余各绕组开路。
短路试验的接线方式和空载试验的接线基本相似，所不同的是要将非加压的线圈三相短接而不是开路。
对于三线圈的变压器，每次试一对线圈（共试三次），非被试线圈应为开路。
短路试验时，在变压器的一侧施加工频交流电压，调整施加电压，使线圈中的电流等于额定值；有时由于现场条件的限制，也可以在较低电流下进行试验，但不应低于。
试验要求和注意事项
1、空载试验应在绝缘试验合格的基础上进行，被试变压器的分接开头应置于额定分接位置。
2、在额定电压下进行试验时，所需试验电源容量可按下式估算：SO=SeIo（千伏安）
式中：So—试验所需电源容量，Se—被试变压器额客容量，Io—被试变压变压器额定空载电流百分数。
当电源容量大于5倍所需容量时，可不考虑波形对测量结果造成的影响，作大容量变压器试验时，推荐采用系统电压进行试验。
3、当用三相电源进行试验时，要求三相电压对称平衡，即负序分量不超过正序分量的5%，三相线电压相差不超过2%，试验中三相电压要保持稳定，三相电压稍有不平衡时，试验电压可取三相电压的算术平均值，也可以用a、c相的线电压代替。
4、测量用串联的电流互感器应考虑故障时动势稳容量不够可能造成的损坏保护措施。
其外壳和低压绕组的接地一端必须可靠接地。
测量仪表和测量回路对高压部分应保持足够的安全距离，载流引线必须有足够的通流容量。
5、测量仪表的准确度应不低于0.1级，互感器的准确度应不低于0.2级。
对于较大容量变压器损耗功率的测量，应使用低功率因数瓦特表。
6、所测空载损耗是瓦特表指示的代数和，因此接线时必须注意瓦特表电流、电压线卷的极性，若使用互感器应同时注意互感器的极性。
7、利用电网高压电源进行试验时，应遵守有关的安全规程和现场运行规程。
8、试验中若发现表计指示异常或被试变压器有放电声、异常响声、冒烟、喷油等情况，应立即停止试验，断开电源，检查原因，在没有查明原因并予以恰当的处理之前，不得盲目再进行试验。
就是本来电阻应该无穷大的地方.由于事实上不存在无限大.所以绝缘体多少会有点电流.这时绝缘体的等效阻抗就叫漏阻抗。