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法律研究变压器的开路和短路测试
对变压器进行开路测试和短路测试是为了确定电路参数、效率和电压调整率，而无需实际加载变压器。开路和短路测试比在满载变压器上进行测量获得的结果更准确。这些测试的主要优点是功耗非常小，远小于变压器的满载输出。
变压器的开路测试
图中显示了变压器开路测试的电路布置。在此测试中，变压器的高压侧保持开路，即在变压器的低压侧进行开路测试。进行开路测试是为了确定变压器的铁损和空载电路参数R0和Xm。
现在，在连接图中，电压表（V）、电流表（A）和瓦特表（W）连接到初级侧（即给定变压器的低压绕组），低压绕组以额定初级电压和变压器的频率供电。因此，电压表（V）的读数显示初级绕组的额定电压V1。
由于变压器空载，即次级绕组开路，因此只有非常小的电流I0（称为空载电流）流过初级绕组。因此，电流表（A）的读数显示变压器的空载电流（I0）。变压器在空载时的总功率损耗是由于铁损和初级绕组电阻中非常小的I2R损耗。
由于次级绕组开路，即I2 = 0，因此次级绕组中没有I2R损耗。此外，空载电流（I0）非常小（约为额定初级电流的2%到5%），因此，可以忽略空载时初级绕组中的I2R损耗。
因此，瓦特表（W）的读数仅显示铁损。因此，开路测试实际上给出了变压器中的铁损（Pi）。
此外，铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，它们取决于铁芯中的磁通量。由于额定电压V1施加在初级绕组上，因此由其产生的磁通量将具有正常值，从而产生正常的铁损。这些铁损在所有负载下都是相同的，即它们是变压器的恒定损耗。
连接在开路测试电路中的仪表的读数如下：
$$\mathrm{电流表读数 = 空载电流 (𝐼_{0})}$$
$$\mathrm{电压表读数 = 额定初级电压(𝑉_{1})}$$
$$\mathrm{瓦特表读数 = 铁损 (𝑃_{𝑖})}$$
根据这些读数，可以确定空载电路参数如下：
- 变压器的铁损为
$$\mathrm{𝑃_{𝑖}= 𝑉_{1}𝐼_{0}\:cos\:φ_{0}}$$
- 空载功率因数为
$$\mathrm{cos\:φ_{0} =\frac{𝑃_{𝑖}}{𝑉_{1}𝐼_{0}}}$$
与铁损对应的空载电流分量为
$$\mathrm{𝐼_{𝑊}= 𝐼_{0}\:cos\:φ_{0}}$$
- 励磁电流为
$$\mathrm{𝐼_{𝑚} = 𝐼_{0}\:sin\:φ_{0}}$$
- 铁损电阻为
$$\mathrm{𝑅_{0} =\frac{𝑉_{1}}{𝐼_{0}}}$$
- 励磁电抗为
$$\mathrm{𝑋_{𝑚}=\frac{𝑉_{1}}{𝐼_{𝑚}}}$$
重要提示 – 开路测试始终在变压器的低压侧进行。因为如果在高压侧进行，空载电流I0会小到不便测量，而施加的电压会大到不便测量。
变压器的短路测试
该图显示了变压器短路测试的连接图。在短路测试中，低压绕组（即给定变压器的次级绕组）由粗导线短路。电压表（V）、电流表（A）和瓦特表（W）连接到变压器的高压侧（初级侧）。
现在，高压绕组由可变电压源以降低的电压供电。逐渐增加低供电电压，直到流过额定满载初级电流。当额定满载电流流过初级绕组时，由于变压器作用，次级绕组也流过满载电流。
在这种情况下，电流表读数为I1SC，等于满载初级电流。电压表读数为V1SC，这是当满载电流流过初级和次级绕组时施加到初级绕组的电压值。由于施加的电压非常低（约为额定初级电压的5%到10%），因此由其产生的磁通量（φm）也很低。
由于铁损与磁通量（φm）的平方成正比，因此铁损非常小，可以忽略不计。虽然绕组承载着额定满载电流，但在短路情况下，变压器没有输出。因此，变压器的全部输入功率都用于提供满载铜损。
因此，瓦特表读数实际上将给出变压器绕组中的满载铜损。
连接在短路测试电路中的仪表的读数如下：
$$\mathrm{电流表读数 = 满载初级电流\:(𝐼_{1𝑆𝐶})}$$
$$\mathrm{电压表读数 = 短路电压\:(𝑉_{1𝑆𝐶})}$$
$$\mathrm{瓦特表读数 = 满载铜损\:(𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙})}$$
可以使用这些仪表读数进行以下计算：
变压器的满载铜损：
$$\mathrm{𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙} = 𝑉_{1𝑠𝑐}𝐼_{1𝑠𝑐}\:𝑐𝑜𝑠\:φ_{𝑠𝑐}}$$
- 短路功率因数：
$$\mathrm{𝑐𝑜𝑠\:φ_{𝑠𝑐} =\frac{𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙}}{𝑉_{1𝑠𝑐} 𝐼_{1𝑠𝑐}}}$$
折算到初级的变压器总电阻：
$$\mathrm{𝑅_{01}=\frac{𝑃_{𝑐𝑢𝑓𝑙}}{{𝐼^2}_{1𝑠𝑐}}}$$
折算到初级的变压器总阻抗：
$$\mathrm{𝑍_{01}=\frac{𝑉_{1𝑠𝑐}}{𝐼_{1𝑠𝑐}}}$$
折算到初级的变压器总电抗：
$$\mathrm{𝑋_{01} =\sqrt{{𝑍^2}_{01} − {𝑅^2}_{01}}}$$
重要提示 – 短路测试始终在高压侧进行，即低压绕组始终短路。如果在低压绕组上进行测试，则高压绕组短路，因此电压会低到不便测量，电流会高到不便测量。
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