Kurzschlusstest und Leerlauftest des Transformators

Leerlauf- (ohne Last) und Kurzschluss- (unter Last) Prüfung eines Transformators

Wie wir in der Ersatzschaltung des Transformators gesehen haben, gibt es vier Hauptparameter;

Äquivalenter Widerstand (R₀₁ )
Äquivalente Reaktanz (X₀₁ )
Kernverlustwiderstand (R₀ )
Magnetisierungsreaktanz (X₀ )

Die Leerlauf- und Kurzschlusstests werden durchgeführt, um Schaltkreisparameter, Regulierung und Effizienz eines Transformators zu ermitteln. Diese Tests werden ohne die tatsächliche Belastung eines Transformators durchgeführt. Daher werden diese Tests als indirekte Testmethode betrachtet.

Diese Tests liefern genauere Ergebnisse im Vergleich zu dem Test, der an einem voll belasteten Transformator durchgeführt wird (direkte Methode). Außerdem sind diese Tests wirtschaftlicher, da der Stromverbrauch sehr gering ist. Zwei Tests gelten als indirekte Testmethode;

Leerlauftest
Kurzschlusstest

Leerlauftest (Leerlauftest)

Der Leerlauftest (auch bekannt als Leerlauftest ) wird durchgeführt, um die Verluste in einem Transformator wie Kernverlust (Eisenverlust), Leerlaufstrom (I₀ ) und Leerlauf-Ersatzschaltbildparameter (R₀ und X₀ ). Dieser Test wird entweder an der Primärwicklung oder der Sekundärwicklung durchgeführt. In den meisten Fällen wird dieser Test jedoch an Niederspannungswicklungen durchgeführt. Weil es in Labors schwierig ist, Hochspannung zu erhalten, und der Strom, der durch die Hochspannungswicklung fließt, sehr klein ist. Daher kann es schwierig sein, die genauen Messwerte zu messen.

Daher wird der Leerlauftest an der Niederspannungswicklung durchgeführt. Das experimentelle Anschlussschema der Leerlaufprüfung an einem Einphasentransformator ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, wird die Primärwicklung (Niederspannungswicklung) mit Nennspannung und -frequenz versorgt (normalerweise eine einphasige Versorgung von einem Spartransformator). Und die Sekundärwicklung wird offen gehalten. Jetzt ein Voltmeter V₀ , ein Amperemeter I₀ , und ein Wattmeter W₀ sind in der Primärwicklung angeschlossen.

Die Sekundärwicklung wird offen gehalten. Daher ist der Strom, der durch die Sekundärwicklung fließt, Null. Und die Last ist nicht angeschlossen. Daher ist der Strom, der durch die Primärwicklung fließt, der Leerlaufstrom I0. Der Strom, der durch die Primärwicklung fließt, wird mit einem Amperemeter gemessen, das den Wert des Leerlaufstroms angibt.

Die der Primärwicklung zugeführte Versorgungsspannung ist die Nennspannung. Der im Kern eines Transformators erzeugte Fluss ist also normal. Und dieser Fluss ist für alle Belastungszustände gleich. Der im Transformator erzeugte Eisenverlust hängt von der Versorgungsspannung und -frequenz ab. In diesem Test haben wir die Nennversorgungsspannung und -frequenz angegeben. Daher ist der in diesem Test erzeugte Eisenverlust oder Kernverlust für alle Lasten gleich.

Der Strom, der durch die Sekundärwicklung fließt, wird dem Eisenverlust und dem Kupferverlust in der Primärwicklung zugeführt. Der Leerlaufstrom fließt durch die sehr kleine Primärwicklung (2 bis 5 Prozent des Volllaststroms). Daher können wir den Kupferverlust vernachlässigen. Und der Primärstrom wird für den Kernverlust geliefert.

Ein Wattmeter ist mit der Primärwicklung verbunden, das die zugeführte Leistung misst. Das Wattmeter zeigt also die im Transformatorkern aufgetretene Verlustleistung an. Bei einem Leerlauftest ist der Messwert der Instrumente wie folgt:

Amperemeter:Leerlaufstrom I₀

Voltmeter:Nennversorgungsspannung V₁

Wattmeter:Eisen- oder Kernverlust P_i

Beobachtungstabelle

Die Beobachtungstabelle eines Leerlauftests ist unten dargestellt.

Nennversorgungsspannung V₁	Leerlaufstrom I₀	Eisen- oder Kernverlust P_i
…..	…..	…..

Jetzt können wir die Schaltungsparameter (R0 und X0) anhand des Leerlaufstroms finden.

Leerlaufleistung W ₀ =V ₁ Ich ₀ Cos ϕ ₀ =Eisenverlust

Arbeitskomponente des Leerlaufstroms;

Ich _W = Ich ₀ Cos ϕ ₀

Magnetisierungsanteil des Leerlaufstroms;

Ich _M = Ich ₀ Sünde ϕ ₀

Nun können wir aus der Arbeitskomponente und der Magnetisierungskomponente den Leerlaufwiderstand und die Reaktanz wie folgt ermitteln:

Leerlaufwiderstand;

Leerlaufreaktanz;

Kurzschlusstest (On-Load-Test)

Der Kurzschlusstest (auch bekannt als On-Load-Test ) erfolgt auf der Hochspannungsseite und die Niederspannungsseite wird kurzgeschlossen. Dieser Test könnte auf der Niederspannungsseite durchgeführt werden, aber dieser Test erforderte kaum 5 bis 7 Prozent der Nennspannung. Auf der Niederspannungsseite ist diese Spannung ziemlich klein und kann einen Messfehler verursachen. Auch eine reduzierte Spannung (5 bis 7 Prozent) der Hochspannungsseite ist im Labor leicht verfügbar. Daher ist es zweckmäßig, Kurzschlusstests auf der Hochspannungsseite durchzuführen.

Das schematische Diagramm des Kurzschlusstests ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Normalerweise wird eine Niederspannungswicklung mit einem dicken Draht kurzgeschlossen. In einigen Fällen wird jedoch ein Amperemeter angeschlossen, um den Nennlaststrom zu messen. Ein Amperemeter, ein Voltmeter und ein Wattmeter sind auf der Hochspannungsseite angeschlossen, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Hier haben wir die Primärwicklung als Hochspannungswicklung und die Sekundärwicklung als Niederspannungswicklung betrachtet.

Die Hochspannungswicklung wird durch die reduzierte Eingangsspannung von einer variablen Versorgungsquelle versorgt. Die Versorgungsspannung steigt allmählich an, bis Volllast-Primärstrom durch die Primärwicklung fließt. Wenn Volllaststrom durch die Primärwicklung fließt, fließt durch die Transformatorwirkung der Strom durch die Sekundärwicklung als Volllast-Sekundärstrom.

Das auf der Hochspannungsseite angeschlossene Amperemeter misst also den Volllast-Primärstrom. Das Voltmeter misst die zugeführte Spannung, wenn Volllaststrom durch die Primärwicklung fließt. In diesem Zustand beträgt die zugeführte Spannung kaum 5 bis 10 Prozent der Volllastspannung. Aufgrund der niedrigen Eingangsspannung ist der im Kern erzeugte Fluss sehr gering. Und der Kernverlust ist proportional zum Quadrat des Flusses. Daher ist der Kernverlust sehr gering, der vernachlässigt werden kann.

Außerdem ist der Strom, der durch die Wicklungen fließt, ein Volllaststrom. Ein Kupferverlust, der während eines Tests auftritt, ist also ein normaler Volllast-Kupferverlust. Und das Wattmeter zeigt den Volllast-Kupferverlust an. Die Sekundärwicklung ist kurzgeschlossen. Die Sekundärspannung (Ausgangsspannung) ist also Null. Daher wird die gesamte Primärspannung verwendet, um den als Primärseite bezeichneten Spannungsabfall an der Gesamtimpedanz zu liefern.

Das ungefähre Ersatzschaltbild des Transformators im Kurzschlusstest ist in der folgenden Abbildung dargestellt.