三绕组变压器的短路试验和开路试验
短路试验和开路试验用于确定三绕组变压器等效电路的参数。
短路试验
可以通过执行以下三种短路试验来确定参考公共基准的等效阻抗 Z1、Z2 和 Z3:
试验 1
在第一次试验中,次级绕组短路,三绕组开路,并在初级绕组施加低电压,使次级绕组流过满载电流(见上图)。然后,测量初级绕组的电压、电流和输入功率。
设 V1、I1 和 P1 分别为电压表、电流表和功率表的读数。现在,如果 Z12 是初级和次级绕组在三级绕组开路时的短路阻抗,则:
$$\mathrm{等效阻抗,\:𝑍_{12} =\frac{𝑉_{1}}{𝐼_{1}}}$$
$$\mathrm{等效电阻,\:𝑅_{12} =\frac{𝑃_{1}}{{𝐼^2}_{1}}}$$
并且,
$$\mathrm{等效漏抗,\:𝑋_{12} =\sqrt{{𝑍^2}_{12} − {𝑅^2}_{12}}}$$
从等效电路可以看出,阻抗 Z12 是 Z1 和 Z2 的串联组合,即:
$$\mathrm{𝑍_{12} = 𝑅_{12} + 𝑗𝑋_{12} = 𝑍_{1} + 𝑍_{2} … (1)}$$
试验 2
在第二次试验中,三绕组短路,次级绕组开路。在初级绕组施加低电压,使三绕组流过满载电流。如果 Z13 是初级和三绕组在次级绕组开路时的短路阻抗,则:
$$\mathrm{𝑍_{13} = 𝑍_{1} + 𝑍_{3} … (2)}$$
试验 3
在第三次试验中,三绕组短路,初级绕组开路。在次级绕组施加低电压,使短路的三绕组流过满载电流。如果 Z23 是次级和三绕组在初级绕组开路时的短路阻抗,则:
$$\mathrm{𝑍_{23} = 𝑍_{2} + 𝑍_{3} … (3)}$$
现在,根据公式 (1)、(2) 和 (3),可以得到阻抗 Z1、Z2 和 Z3(所有阻抗都应参考初级侧):
$$\mathrm{𝑍_{1} =\frac{1}{2}(𝑍_{12} + 𝑍_{13} − 𝑍_{23}) … (4)}$$
$$\mathrm{𝑍_{2} =\frac{1}{2}(𝑍_{23} + 𝑍_{12} − 𝑍_{13}) … (5)}$$
$$\mathrm{𝑍_{3} =\frac{1}{2}(𝑍_{13} + 𝑍_{23} − 𝑍_{12}) … (6)}$$
其中,
$$\mathrm{𝑍_{1} = 𝑅_{1} + 𝑗𝑋_{1}; 𝑍_{2} = 𝑅_{2} + 𝑗𝑋_{2}; 𝑍_{3} = 𝑅_{3} + 𝑗𝑋_{3}}$$
注意 – 阻抗 Z12 和 Z13 参考初级侧,因为仪器连接在初级侧。阻抗 Z23 参考次级侧。因此,它必须参考初级侧,然后才能使用公式 (4)、(5) 和 (6) 计算 Z1、Z2 和 Z3。
开路试验
三绕组变压器的开路试验用于确定铁损、励磁阻抗和匝数比。在开路试验中,初级绕组通电,次级和三绕组开路。然后,我们得到:
$$\mathrm{初级与次级之间的电压比,\:𝐾_{12} =\frac{𝑉_{1}}{𝑉_{2}}}$$
$$\mathrm{初级与三绕组之间的电压比,\:𝐾_{13} =\frac{𝑉_{1}}{𝑉_{3}}}$$
$$\mathrm{次级与三绕组之间的电压比,\:𝐾_{23} =\frac{𝑉_{2}}{𝑉_{3}}=\frac{𝑉_{2}/{𝑉_{1}}}{𝑉_{3}/{𝑉_{1}}}=\frac{𝐾_{13}}{𝐾_{12}}}$$