变压器参数测定中空载实验和短路实验的理解

确定变压器的参数是在《电机学》和《电力系统分析》中非常重要的一个环节，这里用自己习惯的方式讲一下怎样理解

首先要讲下变压器的额定参数，这个也是个常考的知识点

额定功率，即视在功率，电压×电流，单位是VA或者kVA额定电压（划重点）——原方：外加的额定电源电压U1NU_{1N}U1N​；副方：原方额定时负载端的空载电U20U_{20}U20​（电势）（三相时为线电压）额定电流，由SNS_{N}SN​、UNU_{N}UN​求得，单相时：SN=UNINS_N=U_NI_NSN​=UN​IN​，三相时SN=3UNINS_N=\sqrt{3}U_NI_NSN​=3​UN​IN​联结组号其他参数

然后是变压器要去测哪些参数：

这个是变压器的T型等值电路，我们要测的是绕组的电阻（铜耗）RTR_{T}RT​（RT=R1+R2R_T=R_1+R_2RT​=R1​+R2​

），一次侧与二次侧漏电抗之和XTX_{T}XT​（XT=X1σ+X2σX_T=X_{1\sigma}+X_{2\sigma}XT​=X1σ​+X2σ​），励磁电阻RmR_{m}Rm​，励磁电抗XmX_{m}Xm​，还有变比kkk

首先，我们必须要假设变压器的接线方式，单相变压器高压侧是AX，低压侧是ax

这个非常重要，因为这样你就明白了变压器不会转来转去，一会儿这边是高压，一会儿那边是高压

1.空载试验

有些教材上来就会给你一句：空载试验通常在低压侧加额定电压，这就很迷了：1.为什么要在低压侧加？2.怎么加，以220kV/121kV为例子，是把ax加121kV，还是AX加121kV，因为我们之前做了说明，所以我们才知道是把121kV加到ax端。

问题1的原因：

为了方便和安全，选择在低压测ax处加电压，因为高压测电压太高（相对）而且电流太小电流较小，必须校准，

实验电路图如下

记住空载试验看电压，使得U2=(0−1.2)U2NU_2=\left( 0-1.2 \right) U_{2N}U2​=(0−1.2)U2N​，由此可以测出U10U_{10}U10​，I20I_{20}I20​，P20P_{20}P20​

接着可以求得

rm=P20I202Zm=U20I20xm=Zm2−rm2k=U10U20=U10U2N

r_m=\frac{P_{20}}{I_{20}^{2}}

\\

Z_m=\frac{U_{20}}{I_{20}}

\\

x_m=\sqrt{Z_{m}^{2}-r_{m}^{2}}

\\

k=\frac{U_{10}}{U_{20}}=\frac{U_{10}}{U_{2N}}

rm​=I202​P20​​Zm​=I20​U20​​xm​=Zm2​−rm2​​k=U20​U10​​=U2N​U10​​

需要注意的是，此时测的电阻和电抗还是二次侧的，如果算到一次侧还要乘以k2k^2k2

2.短路试验

讲完开路实验，我们可以自然而然地联想短路实验。而短路实验就是将二次侧短接，与励磁支路相比，二次侧的阻抗很小，因此分得的电流大，我们可以近似忽略掉中间的励磁支路。

选择在高压侧加电压的原因：短路时低压方电流太大。同样的，电压较小，我们必须要测准，电压表要最靠近绕组

实验电路图如下

实验曲线如下，注意短路实验看电流。必须降压，使得Ik=(0−1.2)I1NI_k=\left( 0-1.2 \right) I_{1N}Ik​=(0−1.2)I1N​（因为真短路电路是顶不住的，我们只是让他到一次侧的额定电流）

由此可以求得短路实验的参数

rk=PkIk2Zk=UkIkxk=Zk2−rk2

r_k=\frac{P_k}{I_{k}^{2}}

\\

Z_k=\frac{U_k}{I_k}

\\

x_k=\sqrt{Z_{k}^{2}-r_{k}^{2}}

rk​=Ik2​Pk​​Zk​=Ik​Uk​​xk​=Zk2​−rk2​​