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法律研究變壓器的開路和短路測試
對變壓器進行開路測試和短路測試是為了確定電路引數、效率和電壓調整率，而無需實際載入變壓器。開路和短路測試比在滿載變壓器上進行測量獲得的結果更準確。這些測試的主要優點是功耗非常小，遠小於變壓器的滿載輸出。
變壓器的開路測試
圖中顯示了變壓器開路測試的電路佈置。在此測試中，變壓器的高壓側保持開路，即在變壓器的低壓側進行開路測試。進行開路測試是為了確定變壓器的鐵損和空載電路引數R0和Xm。
現在，在連線圖中，電壓表（V）、電流表（A）和瓦特表（W）連線到初級側（即給定變壓器的低壓繞組），低壓繞組以額定初級電壓和變壓器的頻率供電。因此，電壓表（V）的讀數顯示初級繞組的額定電壓V1。
由於變壓器空載，即次級繞組開路，因此只有非常小的電流I0（稱為空載電流）流過初級繞組。因此，電流表（A）的讀數顯示變壓器的空載電流（I0）。變壓器在空載時的總功率損耗是由於鐵損和初級繞組電阻中非常小的I2R損耗。
由於次級繞組開路，即I2 = 0，因此次級繞組中沒有I2R損耗。此外，空載電流（I0）非常小（約為額定初級電流的2%到5%），因此，可以忽略空載時初級繞組中的I2R損耗。
因此，瓦特表（W）的讀數僅顯示鐵損。因此，開路測試實際上給出了變壓器中的鐵損（Pi）。
此外，鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗，它們取決於鐵芯中的磁通量。由於額定電壓V1施加在初級繞組上，因此由其產生的磁通量將具有正常值，從而產生正常的鐵損。這些鐵損在所有負載下都是相同的，即它們是變壓器的恆定損耗。
連線在開路測試電路中的儀表的讀數如下：
$$\mathrm{電流表讀數 = 空載電流 (𝐼_{0})}$$
$$\mathrm{電壓表讀數 = 額定初級電壓(𝑉_{1})}$$
$$\mathrm{瓦特表讀數 = 鐵損 (𝑃_{𝑖})}$$
根據這些讀數，可以確定空載電路引數如下：
- 變壓器的鐵損為
$$\mathrm{𝑃_{𝑖}= 𝑉_{1}𝐼_{0}\:cos\:φ_{0}}$$
- 空載功率因數為
$$\mathrm{cos\:φ_{0} =\frac{𝑃_{𝑖}}{𝑉_{1}𝐼_{0}}}$$
與鐵損對應的空載電流分量為
$$\mathrm{𝐼_{𝑊}= 𝐼_{0}\:cos\:φ_{0}}$$
- 勵磁電流為
$$\mathrm{𝐼_{𝑚} = 𝐼_{0}\:sin\:φ_{0}}$$
- 鐵損電阻為
$$\mathrm{𝑅_{0} =\frac{𝑉_{1}}{𝐼_{0}}}$$
- 勵磁電抗為
$$\mathrm{𝑋_{𝑚}=\frac{𝑉_{1}}{𝐼_{𝑚}}}$$
重要提示 – 開路測試始終在變壓器的低壓側進行。因為如果在高壓側進行，空載電流I0會小到不便測量，而施加的電壓會大到不便測量。
變壓器的短路測試
該圖顯示了變壓器短路測試的連線圖。在短路測試中，低壓繞組（即給定變壓器的次級繞組）由粗導線短路。電壓表（V）、電流表（A）和瓦特表（W）連線到變壓器的高壓側（初級側）。
現在，高壓繞組由可變電壓源以降低的電壓供電。逐漸增加低供電電壓，直到流過額定滿載初級電流。當額定滿載電流流過初級繞組時，由於變壓器作用，次級繞組也流過滿載電流。
在這種情況下，電流表讀數為I1SC，等於滿載初級電流。電壓表讀數為V1SC，這是當滿載電流流過初級和次級繞組時施加到初級繞組的電壓值。由於施加的電壓非常低（約為額定初級電壓的5%到10%），因此由其產生的磁通量（φm）也很低。
由於鐵損與磁通量（φm）的平方成正比，因此鐵損非常小，可以忽略不計。雖然繞組承載著額定滿載電流，但在短路情況下，變壓器沒有輸出。因此，變壓器的全部輸入功率都用於提供滿載銅損。
因此，瓦特表讀數實際上將給出變壓器繞組中的滿載銅損。
連線在短路測試電路中的儀表的讀數如下：
$$\mathrm{電流表讀數 = 滿載初級電流\:(𝐼_{1𝑆𝐶})}$$
$$\mathrm{電壓表讀數 = 短路電壓\:(𝑉_{1𝑆𝐶})}$$
$$\mathrm{瓦特表讀數 = 滿載銅損\:(𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙})}$$
可以使用這些儀表讀數進行以下計算：
變壓器的滿載銅損：
$$\mathrm{𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙} = 𝑉_{1𝑠𝑐}𝐼_{1𝑠𝑐}\:𝑐𝑜𝑠\:φ_{𝑠𝑐}}$$
- 短路功率因數：
$$\mathrm{𝑐𝑜𝑠\:φ_{𝑠𝑐} =\frac{𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙}}{𝑉_{1𝑠𝑐} 𝐼_{1𝑠𝑐}}}$$
折算到初級的變壓器總電阻：
$$\mathrm{𝑅_{01}=\frac{𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙}}{{𝐼^2}_{1𝑠𝑐}}}$$
折算到初級的變壓器總阻抗：
$$\mathrm{𝑍_{01}=\frac{𝑉_{1𝑠𝑐}}{𝐼_{1𝑠𝑐}}}$$
折算到初級的變壓器總電抗：
$$\mathrm{𝑋_{01} =\sqrt{{𝑍^2}_{01} − {𝑅^2}_{01}}}$$
重要提示 – 短路測試始終在高壓側進行，即低壓繞組始終短路。如果在低壓繞組上進行測試，則高壓繞組短路，因此電壓會低到不便測量，電流會高到不便測量。
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