Sumpner-Test oder Back-to-Back-Test an einem Transformator

Sumpner-Test oder Back-to-Back-Test am Transformator auf Effizienz, Spannungsregelung und Heizwirkung

Der Leerlauftest und der Kurzschlusstest werden durchgeführt, um die Ersatzschaltbildparameter zu bestimmen. Mit Hilfe dieser Tests können wir den Temperaturanstieg in einem Transformator nicht finden. Da beim Leerlauftest nur der Kernverlust und beim Kurzschlusstest nur der Kupferverlust untersucht wird. Der Transformator wird jedoch nicht gleichzeitig beiden Verlusten ausgesetzt. Daher ist die Alternative der Sumpner-Test.

Die Lösung für dieses Problem ist der Sumpner-Test. Der Sumpner-Test wird durchgeführt, um den Transformatorwirkungsgrad, die Spannungsregelung und den Heizeffekt des Transformators unter Lastbedingungen zu bestimmen. Der Sumpner-Test wird auch als Back-to-Back-Test bezeichnet da dieser Test aus zwei identischen, Rücken an Rücken geschalteten Transformatoren besteht.

Im Sumpner-Test werden tatsächliche Lastbedingungen simuliert, ohne die tatsächliche Last zu verbinden. Für einen kleinen Transformator ist es bequem, Volllast anzuschließen. Bei großen Trafos ist es aber schwierig, Volllast zu schalten. Daher hilft dieser Test, die wichtigen Parameter des Transformators zu finden. Und der Sumpner-Test liefert im Vergleich zu Leerlauf- und Kurzschlusstests genauere Ergebnisse.

Sumpner-Test – (Back-to-Back-Test)

Um den Sumpner-Test durchzuführen, sind zwei einphasige Transformatoren mit identischen Nennwerten erforderlich. Das experimentelle Schaltbild des Sumpner-Tests ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, zwei identische Bemessungswandler T₁ und T₂ sind Rücken an Rücken verbunden. Dabei werden die Primärwicklungen beider Transformatoren parallel mit Netznennspannung und -frequenz geschaltet. Ein Amperemeter A₁ , ein Voltmeter V₁ , und ein Wattmeter W₁ eingangsseitig verbunden ist.

Die Sekundärwicklung beider Transformatoren ist mit entgegengesetzten Polaritäten in Reihe geschaltet. Ein Voltmeter V₂ wird zwischen die beiden Sekundärwicklungen geschaltet, um die Polaritätsopposition zu prüfen. Der Bereich des Voltmeters V₂ muss das Doppelte der Nennsekundärspannung sein. Jetzt werden zwei beliebige Anschlüsse der Sekundärwicklung miteinander verbunden (hier B und C). Und wenn das Voltmeter V₂ misst die Nullspannung zwischen den verbleibenden zwei Anschlüssen (A und D), dann werden zwei Wicklungen in Reihe geschaltet und wir können die Anschlüsse A und D für weitere Leistung verwenden. Falls das Voltmeter V₂ einen doppelten Wert der Nennspannung anzeigt, sind die Sekundärwicklungen in gleicher Polarität angeschlossen. Um diese Verbindung umgekehrt herzustellen, werden die Klemmen A und C miteinander verbunden und die Klemmen B und C werden für die weitere Leistung verwendet.

Jetzt wird die Nennversorgung an die Primärwicklung gegeben. Die Gesamtspannung über der Sekundärwicklung ist Null. Daher verhalten sich die Sekundärwicklungen wie ein offener Stromkreis und der durch die Sekundärwicklung fließende Strom ist Null. Aufgrund der primären Nennspannung und des sekundärseitigen Nullstroms misst das Wattmeter W1 daher den Eisenverlust beider Transformatoren.

Eine niedrige Spannung (knapp 5 bis 10%) wird mit Hilfe eines Regeltransformators T_R an die Sekundärklemmen angelegt die von der Hauptversorgung erregt wird. Ein Amperemeter A₂ wird wie in der Abbildung oben gezeigt mit der Sekundärseite verbunden. Die Größe der Sekundärversorgung wird bis zum Amperemeter A₂ eingestellt liest Volllast-Sekundärstrom. Der Sekundärstrom erzeugt Volllaststrom, der in der Primärwicklung fließt (durch Transformatorwirkung), und der Pfad dieses Stroms wird als grüne Punktlinie dargestellt. Daher verhält sich der Transformator wie im Volllastbetrieb. Daher das Wattmeter W₂ liest den Wert des Volllast-Kupferverlusts für beide Transformatoren.

Das Ablesen von Messgeräten, die in die Schaltung des Sumpner-Tests eingebunden sind, ist wie folgt:

• Amperemeter A₁ =Leerlaufstrom =2I₀
• Voltmeter V₁ =angelegte Nenneingangsspannung (Primärspannung)
• Wattmeter W₁ =Kernverluste (Eisenverluste) beider Transformatoren =2P_i
• Amperemeter A₂ =Volllast-Sekundärstrom beider Trafos =2I₂
• Voltmeter V₂ =Gesamtspannung über Reihenschaltung beider Sekundärwicklungen
• Wattmeter W₂ =Volllast-Kupferverlust beider Trafos =2P_cu

Beobachtungstabelle

I1 Verstärker	V1 Volt	W1 Watt	I2 Verstärker	V2 Volt	W2 Watt
…..	…..	…..	…..	…..	…..

Berechnung von Verlusten

Hier haben wir zwei identische Transformatoren verbunden. Daher sind die Verluste, die in beiden Transformatoren aufgetreten sind, gleich. Das Wattmeter (W₁ und W₂ ) in den Stromkreis geschaltet, misst den Eisenverlust und den Kupferverlust für beide Transformatoren. Wenn Sie also die Verluste für jeden Transformator ermitteln müssen, müssen Sie die Hälfte der Messung durchführen.

Effizienzberechnung

Daher wird der Wirkungsgrad eines Transformators berechnet durch:

Berechnung der Schaltungsparameter

Ersatzschaltkreisparameter (äquivalenter Widerstand und Reaktanz) können aus den Messwerten des Sumpner-Tests durch die folgende Berechnung berechnet werden.

Wobei R_S =Ersatzwiderstand des Trafos bezogen auf die Sekundärseite.

Nun, Spannungsabfall jedes Transformators:

Daher

Berechnung des Temperaturanstiegs

Die Erwärmung eines Transformators kann mit Hilfe des Sumpner-Tests bestimmt werden. Daher wird dieser Test auch als Heat Run Test bezeichnet . Im Sumpner-Test die Temperatur von Öl und Wicklung nach jedem Zeitintervall. Die Transformatoren laufen über einen langen Zeitraum (36 bis 48 Stunden) und dies führt zu einem Temperaturanstieg des Öls. Daraus wird die Widerstandsfähigkeit des Transformators bei hohen Temperaturen bestimmt.

Vor- und Nachteile des Sumpner-Tests

Vorteil

Die Vorteile des Sumpner-Tests eines Transformators sind unten aufgeführt.

• Die große Kapazität eines Transformators kann getestet werden, ohne eine tatsächliche Last anzuschließen.
• Die zur Durchführung dieses Tests erforderliche Leistung ist sehr gering. Er entspricht dem Verlust beider Transformatoren.
• Mit Hilfe des Sumpner-Tests können wir den Kupferverlust, den Eisenverlust, den Temperaturanstieg, die Ersatzschaltbildparameter und den Wirkungsgrad des Transformators ermitteln.

Nachteil

Der einzige Nachteil des Sumpner-Tests besteht darin, dass zwei identische Transformatoren benötigt werden, um diesen Test durchzuführen.