变压器的空载试验和短路试验讲课稿
变压器的空载及负载试验
Ib
3.35A 2.85A
Ic
3.5A
Icp
W1
3.23A 1059
W2 W
-494 594W
a 空载电流百分数 b 空载损耗
i0
(I0a
I0b 3I e
I 0c ) 100 %
3.23 100 % 288 .7
1.12%
P0 P1 P2 P1 (P2 ) 1059 465 594W
5、降低电流时的负载试验有关计算
由于负载试验所需容量较大，尤其对容量较大的变压器，在现场试 验时，试验电源和调压器的容量很难满足要求。但负载试验中，所 加电流与测量电压和损耗呈线性关系，因此规程允许降低电流进行 负载试验，并对所测量的数据作以下换算：
UK
U
' K
(
Ie
I
' K
)
PK
PK'
(
Ie
I
（3） 温度系数(Q—试验时器温度铜T=235 铝T=225)：
KQ
T 75 T Q
（4） 换算至75℃下负载损耗： PK 750 C K Q PK
（5）换算至75℃下阻抗压降：
U K 750 C %
U
2 K
( PK 10Se
)2 (KQ2
1)
8
第四节 电力变压器的短路和空载试验
标准I0=3.5 P0=540W 结论：合格。
11
第四节 电力变压器的短路和空载试验
（2）负载试验：从一次加压，二次三相短路,额定分头Ⅱ。变压器油 温：12℃ 铜线
UAB
UBC
UCA
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
变压器的空载试验和短路试验
变压器的空载试验和短路试验空载试验----->铁损短路试验----->铜损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。
变压器的空载、短路试验及其最佳效率的探讨
本 文对 ６ ３ＭＶ 电炉 变 压 器特 点 进行 剖 析 ， ． Ａ 并对 空 载试 验 及 短路 试 验 的方 式 进 行探 讨 ， 出变 压 器最 佳效 求
率 的合理负载选择。
关键 词 变 压 器 空 载 试 验 短 路试 验 最佳效率 调 压
中图分类号
Ｔ６ ３ Ｆ ２
文献标识码 Ｂ
电炉变 压 器是 生产 铁合 金 的 主要设 备之 一 。分 析 研究 变压 器合 理 经 济 、安全运 行 对经 济效 益有 重
要 意 义 。本 文通 过 对 热兑 法 中从 俄 罗 斯 引进 的 ６ ３ ．
电压是用 改变 Ｐ Ｏ线 圈上 的匝数 来进 行 的。 电压调 节
范 围是 ： 接通线 匝 的最小 数量 Ａ ｌｘ 时 ， Ｈ线圈感 —（ ） Ｈ
Ｇｕ Ｙａ ｇ ｎ
（ ｈ ｎ ｈ ｉ ｅ ｏ ｄＰ ｌ ｅ ｈ ｉ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｈ ｎ ｈ ｉ ｈｎ ２ １ ０ ） Ｓ ａ ｇ ａ Ｓ ｃ ｎ ｏ ｔ ｎｃ ｎｖ ｓ ｙ ｙｃ ｅ ｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ，Ｃ ｉ ａ ０ ２ ９
Ａ ｂｓｒ ｔ ｔａｃ Ｔｈｅ ｐ ｐ ｒ ａ ｌｓ ｓ ｔｅ ｃ ｒｃｅ ｓ ｏ ３ Ｍ ＶＡ ｕ ｎ ｃ ｒ ｎｓｏ ｍｅ ． Ｉ ｌｏ ｄｓ ｕｓｅ ｈ ｔｌ ｏ —ｏ ｄ ｔｓ ａ ｅ ｎａｙ ｅ ｈ ｈａａ ｔｒ ｆ６． ｆ ｒ ａ ｅ ｔａ ｆｒ ｒ ｔａｓ ｉｃ ｓ ｓ ｔｅ ｓｙ ｅ ｆｒｎｏｌ ａ ｅ ｔ
Ｍ Ａ 电炉 变 压 器 特 点 剖 析 空 载试 验及 短路 试 验 方 Ｖ
法， 重点 分析 变压 器 的 内部损耗 ， 到变压 器最 佳效 得
率 的合 理负 载选 择 。
１ 俄 罗斯 ６ ３ＭＶ ． Ａ变压器 的特点
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。
变压器开路短路实验
实验报告课程名称：变压器实验实验项目：空载试验、短路实验、负载实验实验地点：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日一、 实验目的和要求（必填）目的：1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2、通过负载试验测取变压器的运行特征。
要求：试验电压一般应为额定频率、正弦波形，并使用一定准确等级的仪表和互感器。
如果施加电压的线圈有分接，则应在额定分接位置。
试验中所有接入系统的一次设备都要按要求试验合格，设备外壳和二次回路应可靠接地，与试验有关的保护应投入，保护的动作电流与时间要进行校核。
三相变压器，当试验用电源有足够容量，在试验过程中保持电压稳定。
并为实际上的三相对称正弦波形时，其电流和电压的数值，应以三相仪表的平均值为准。
联结短路用的导线必须有足够的截面，并尽可能的短，连接处接触良好。
二、 实验内容和原理（必填）1、 空载试验测取空载特性)(00I f U =，)(00U f P =，)(cos 00U f =φ。
2、 短路实验测取短路特性)(K K I f U = ，)(K K I f P =，)(cos K K I f =φ。
3、 负载试验（1） 纯电阻负载保持N I U U =，1cos 2=φ的条件下，测取)(22I f U =。
三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法与实验步骤（可选）1、空载试验（1）在三相调压交流短点的条件下，按图3-1接线。
被测变压选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量P N =77V A ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =0.35/1.4A 。
变压器的低压线圈a 、x 接电源，高压线圈A 、X 开路。
（2）选好所有测量仪表量程。
将控制屏左侧调压旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
（3）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。
调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U 0=1.2U N ，然后逐次降低电压源电压，在1.2~0.3U N 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。
变压器空负载试验测试介绍
变压器空负载试验测试介绍基本概念空载试验：从变压器的某一绕组（一般从二次低压侧）施加正弦波额定频率的额定电压，其余绕组开路，测量空载电流和空载损耗。
如果试验条件有限，电源电压达丌到额定电压，可在非额定电压条件下试验，这种试验方法误差较大，一般只用于检查变压器有无故障，只有试验电压达到额定电压的80%以上才可用来测试空载损耗。
短路试验：将变压器低压大电流侧人工短联接，从电压高的一侧线圈的额定分接头处通入额定频率的试验电压，使绕组中电流达到额定值，然后测量输入功率和施加的电压（即短路损耗和短路电压）以及电流值。
通常试验电源的容量应为被试品容量的30％。
零序阻抗：一台变压器对各相序（正、负、零）电压、电流所变现的阻抗叫做序阻抗，它们分别为正序、负序和零序阻抗。
正序阻抗实际上就是正常运行时所表现的阻抗，当系统丌对称运行时，就会产生零序电流，变压器的正序阻抗和负序阻抗相等，并等于变压器的短路阻抗。
对零序阻抗而言，由于任一瞬间，所有三相的零序电流的大小和方向都是一样的，即它们的总和丌等于零，所以零序阻抗不正序阻抗和负序阻抗有本质的区别，它的大小丌仅不绕组的连接方式有关，还不铁芯结构有关，因此，零序阻抗必须由实测确定。
测试方法⑴单相空载测试单相空载测试项目通常用来测试单相变压器的空载损耗和空载电流百分比。
也可用来对三相变压器迚行逐相测试（主要用来检测被测变压器有没有单相故障）。
在现场无三相电源的情况下，也需要用到这种试验方法。
单相空载用仪器的A 相电压和A 相电流迚行测试。
如图所示，用一单相电源作为测试电源，火线接到测试仪的A 相电流端子正端，黄钳子粗线接到A 相电流端子的负端，细线接到 A 相电压端子Ua，红钳子粗线直接接到测试电源的零线，细线接到B 相电压端子Ub，两把钳子分别夹到低压侧两个接线柱上。
高压侧开路。
这种方法也适用于用单相电源对三相变压器迚行空载损耗的测量。
当做三相空载试验后发现损耗超过标准时，应分别测量三相损耗，通过对各相空载损耗的分析比较，观察空载损耗在各相的分布情况，以检查各相绕组或磁路中有无局部缺陷。
变压器的短路试验
第3章 变 压 器
3.6.2
通过变压器的短路试验(short－circuit test)可以求得变压 器的负载损耗Pk和短路阻抗Zk。图3.6.2所示为变压器短路试 验线路图。短路试验可以在任何一侧进行, 但由于试验过程电 流较大, 可达到额定电流, 而所加电压Uk很低, 因而通常将高 压线圈接至电源, 而将低压线圈直接短路。
第3章 变 压 器
（3） 电容性负载时, φ2<0, cosφ2为正值而sinφ2为负值, 并且一般情况下, |I1′rkcosφ2|<|I1′xksinφ2|, 故Δu也为负值, 因此 外特性曲线上翘。也就是说, 二次电压U2随负载电流I2的增加 而升高, 而且|φ2|越大, U2与空载电压U20相比就越大。
第3章 变 压 器 2.
变压器在能量转换过程中产生损耗, 使输出功率小于输入
功率。变压器的输出功率P2与输入功率P1之比称为效率, 用百
分数表示, 即
P2 100%
P1
（3.7.5）
效率的大小反映了变压器运行的经济性, 是表征变压器运 行性能的重要指标之一。
第3章 变 压 器
由式（3.7.5）可知, 变压器的效率可用直接负载法, 通过测 量输出功率P2和输入功率P1来确定。但由于变压器的效率一般 较高, P2与P1相差很小, 测量仪器本身的误差相对较大, 故直接 测量很难获得准确结果。工程上大都采用间接法来计算变压器 的效率, 即通过空载试验和短路试验求出变压器的铁耗pFe和铜 耗pCu, 然后按下式计算效率:
进行短路试验时, 使短路电流为额定电流时一次侧所加的 电压称为短路电压（short circuit voltage）, 即 UkN=I1NZk(75℃), 它为额定电流在短路阻抗上的压降, 亦称为
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变压器的空载试验和
短路试验
变压器的空载试验和短路试验
转自：时间：2008年11月14日08:50
1、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。
2、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，可采用图1所示的接线进行空载试验。
对于三相变压器，可采用图2和图3所示的两瓦特表法进行空载试验。
图2为直接测量法，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，此时采用图3接线方式。
图1 单相变压器空载试验接
线图2 三相变压器空
载试验的直接测量
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。
图3 三相变压
器空载试验的间接测量
3、试验要求和注意事项
试验电压一般应为额定频率、正弦波形，并使用一定准确等级的仪表和互感器。
如果施加电压的线圈有分接，则应在额定分接位置。
试验中所有接入系统的一次设备都要按要求试验合格，设备外壳和二次回路应可靠接地，与试验有关的保护应投入，保护的动作电流与时间要进行校核。
三相变压器，当试验用电源有足够容量，在试验过程中保持电压稳定。
并为实际上的三相对称正弦波形时，其电流和电压的数值，应以三相仪表的平均值为准。
联结短路用的导线必须有足够的截面，并尽可能的短，连接处接触良好。
4、试验结果的计算
1、空载试验结果的计算
三相变压器用上述三瓦特表法测量时，其空载电流和空载损耗可按下式进行计算：
式中：、、分别是CT的变比；、、分别是PT的变比；
、、是三相空载电流的实测值；、、是三相施加试验电压；
空载电流实测平均值；试验施加线电压平均值；
、被试线圈额定线电压和额定电流；
、、是电流、电压、瓦特表本身的倍数；
、两个瓦特表测得的损耗功率；算得的空载电流百分数；
算得的空载损耗；
、幂次，决定于磁路硅钢片的种类，可从专门的表格中查出。
2、短路试验结果的计算
三相变压器用上述三瓦特表法测量时，其负载损耗和短路电压可按下式进行计算：
式中：、、是三相短路电流实测值；
、、三相CT的变流比；
、是反映A和C相电流测得的损耗功率；
、、是AB、BC和CA的PT变比；
、是瓦特表本身的倍数；。