Kortsluittest en open circuittest van transformator

Open circuit (geen belasting) en kortsluiting (on-load) test van een transformator

Zoals we hebben gezien in het equivalente circuit van de transformator, zijn er vier hoofdparameters;

• Equivalente weerstand (R₀₁ )
• Equivalente reactantie (X₀₁ )
• Weerstand tegen kernverlies (R₀ )
• Magnetiserende reactantie (X₀ )

De open circuit- en kortsluitingstests worden uitgevoerd om circuitparameters, regeling en efficiëntie van een transformator te vinden. Deze tests worden uitgevoerd zonder de daadwerkelijke belasting van een transformator. Daarom worden deze tests beschouwd als een indirecte testmethode.

Deze tests geven nauwkeurigere resultaten in vergelijking met de test die is uitgevoerd op een volledig belaste transformator (directe methode). Deze tests zijn ook zuiniger omdat het stroomverbruik erg laag is. Twee tests beschouwden een indirecte testmethode;

• Test met open circuit
• Kortsluitingstest

Open circuit test (test zonder belasting)

De open circuit test (ook bekend als Test onbelast ) wordt uitgevoerd om de verliezen in een transformator te bepalen, zoals kernverlies (ijzerverlies), nullaststroom (I₀ ), en onbelaste equivalente circuitparameters (R₀ en X₀ ). Deze test wordt uitgevoerd op primaire wikkeling of secundaire wikkeling. Maar in de meeste gevallen wordt deze test uitgevoerd op laagspanningswikkelingen. Omdat het moeilijk is om in laboratoria hoogspanning te verkrijgen en de stroom die door de hoogspanningswikkeling gaat erg klein is. Het kan dus moeilijk zijn om de nauwkeurige metingen te meten.

Daarom wordt de open circuit test uitgevoerd op laagspanningswikkelingen. Het experimentele aansluitschema van de nullasttest op een enkelfasige transformator wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Zoals in de bovenstaande afbeelding wordt getoond, wordt de primaire wikkeling (laagspanningswikkeling) geleverd door nominale spanning en frequentie (meestal een enkelfasige voeding van autotransformator). En de secundaire wikkeling wordt open gehouden. Nu, een voltmeter V₀ , een ampèremeter I₀ , en een wattmeter W₀ zijn aangesloten op de primaire wikkeling.

De secundaire wikkeling wordt opengehouden. Daarom is de stroom die door de secundaire wikkeling gaat nul. En de belasting is niet aangesloten. Daarom is de stroom die door de primaire wikkeling gaat, nullaststroom I0. De stroom die door de primaire wikkeling gaat, wordt gemeten door een ampèremeter die de waarde van de nullaststroom geeft.

De voedingsspanning die aan de primaire wikkeling wordt gegeven, is de nominale spanning. Dus de flux die in de kern van een transformator wordt geproduceerd, is normaal. En deze flux is hetzelfde voor alle beladingstoestanden. Het in de transformator geproduceerde ijzerverlies is afhankelijk van de voedingsspanning en frequentie. In deze test hebben we de nominale voedingsspanning en -frequentie gegeven. Het ijzerverlies of kernverlies dat in deze test wordt geproduceerd, is dus hetzelfde voor alle belastingen.

De stroom die door de secundaire wikkeling gaat, wordt geleverd aan het ijzerverlies en het koperverlies in de primaire wikkeling. De nullaststroom gaat door de primaire wikkeling die erg klein is (2 tot 5 procent van de vollaststroom). Daarom kunnen we het koperverlies verwaarlozen. En de primaire stroom wordt geleverd voor het kernverlies.

Op de primaire wikkeling is een wattmeter aangesloten die het geleverde vermogen meet. De wattmeter geeft dus het vermogensverlies aan in de transformatorkern. In een open circuit test is de aflezing van instrumenten als volgt;

Ammeter:onbelast Stroom I₀

Voltmeter:nominale voedingsspanning V₁

Wattmeter:ijzer- of kernverlies P_i

Observatietabel

De observatietabel van een open circuit test wordt hieronder getoond.

Nu kunnen we de circuitparameter (R0 en X0) vinden met behulp van de nullaststroom.

Onbelast vermogen W ₀ =V ₁ ik ₀ Cos ϕ ₀ =IJzerverlies

Werkende component van nullaststroom;

Ik _W = Ik ₀ Cos ϕ ₀

Magnetiserende component van nullaststroom;

Ik _M = Ik ₀ Zonde ϕ ₀

Nu kunnen we van de werkende component en de magnetiserende component de onbelaste weerstand en reactantie als volgt vinden;

Weerstand tegen onbelast;

Reactantie zonder belasting;

Kortsluitingstest (test bij belasting)

De kortsluitingstest (ook bekend als On-load test ) wordt uitgevoerd aan de hoogspanningszijde en de laagspanningszijde wordt kortgesloten. Deze test kon aan de laagspanningszijde worden uitgevoerd, maar voor deze test was nauwelijks 5 tot 7 procent van de nominale spanning nodig. Aan de laagspanningszijde is deze spanning vrij klein en heeft kans op een meetfout. Ook is een verlaagde spanning (5 tot 7 procent) van de hoogspanningszijde gemakkelijk verkrijgbaar in het laboratorium. Daarom is het handig om kortsluittests uit te voeren aan de hoogspanningszijde.

Het schematische diagram van de kortsluittest wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Normaal gesproken wordt een laagspanningswikkeling kortgesloten met een dikke draad. Maar in sommige gevallen is een ampèremeter aangesloten om de nominale belastingsstroom te meten. Een ampèremeter, een voltmeter en een wattmeter zijn aangesloten aan de hoogspanningszijde zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Hier hebben we primaire wikkeling beschouwd als hoogspanningswikkeling en secundaire wikkeling als laagspanningswikkeling.

De hoogspanningswikkeling wordt geleverd door de verminderde ingangsspanning van een variabele voedingsbron. De voedingsspanning neemt geleidelijk toe totdat de primaire stroom met volledige belasting door de primaire wikkeling vloeit. Wanneer vollaststroom door de primaire wikkeling gaat, door transformatorwerking, vloeit de stroom door de secundaire wikkeling als vollast secundaire stroom.

Dus de ampèremeter die aan de hoogspanningszijde is aangesloten, meet de primaire stroom bij volledige belasting. De voltmeter meet de geleverde spanning wanneer vollaststroom door de primaire wikkeling vloeit. In deze toestand is de geleverde spanning nauwelijks 5 tot 10 procent van de vollastspanning. Vanwege de lage ingangsspanning is de flux die in de kern wordt geproduceerd erg laag. En kernverlies is evenredig met het kwadraat van de flux. Daarom is het kernverlies erg klein en kan het worden verwaarloosd.

Ook de stroom die door de wikkelingen gaat, is een vollaststroom. Een koperverlies dat optreedt tijdens een test is dus een normaal koperverlies bij volledige belasting. En de wattmeter geeft het koperverlies bij vollast aan. De secundaire wikkeling is kortgesloten. Dus de secundaire spanning (uitgangsspanning) is nul. Daarom wordt de gehele primaire spanning gebruikt om de spanningsval in totale impedantie te leveren, de primaire zijde genoemd.

Het ongeveer equivalente circuit van de transformator tijdens de kortsluitingstest wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Observatietabel:

De uitlezing van instrumenten in kortsluittest is als volgt;

• Ammeter:Vollast primaire stroom (I_SC )
• Voltmeter:geleverde spanning (V_SC )
• Wattmeter:koperverlies bij volledige belasting (P_C )

Koperverlies bij volledige belasting;

W _SC = I ² _SC R ₀₁

De equivalente weerstand van de transformator waarnaar wordt verwezen naar primair;

Equivalente impedantie verwezen naar primair;

Equivalente reactantie verwezen naar primair;

Power factor;