专题五 变压器的空载试验和短路试验（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题五 变压器的空载试验和短路试验（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.考纲要求学生能系统掌握空载试验与短路试验的基础核心知识，具体包括：明确两类试验的 “目的 - 接线 - 损耗 - 参数” 对应关系 —— 空载试验需掌握 “原边接额定电压、副边开路” 的接线方式。

2.考纲强调对学生实操分析与公式应用能力的考察，具体体现在两方面：一是操作条件分析能力，要求能结合试验原理，解释空载试验。

3.考纲注重知识点与工程场景的结合，要求学生能将试验参数转化为实际应用能力。

4.考纲通过题型设计（如概念判断题、计算选择题），隐性考察学生对高频易错点的把控能力。

二、知识点梳理

一、变压器的空载试验

如图1-23 所示,变压器的空载试验是变压器的基本试验之一,其目的是测定变压器的变比K、空载电流等。

1.测变比 K

在变压器的空载试验中,将变压器的一次、二次绕组两边均接上电压表,称双电压表法测试变比。进行试验时,调节调压变压器,使一次绕组电压达到额定值由此可得该变压器的变比

2.测空载电流和空载损耗

在变压器的空载试验中,将变压器的二次绕组开路,调节调压变压器,观察电路中电压表V1,使一次绕组电压达到额定值图中电流表A所测得的电流值即为变压器的空载电流。这时铁心中的主磁通也达到了变压器额定工作时的数值。由于二次绕组开路,没有电流流过,所以二次绕组没有铜损。一次绕组中的空载电

流很小,铜损可以忽略不计。

3.测量计算励磁阻抗、电阻和励磁电抗

在变压器的空载试验中,还可以根据上述试验数据,计算出变压器的励磁阻抗或空载阻抗它是变压器的一次绕组额定电压U_1N和空载电流的比值,即

励磁阻抗     

励磁阻抗是一个等效阻抗,它所表示的意义是,变压器在空载运行时,流过的空载电流I_0在铁心中建立交变磁通,交变磁通在一次绕组中产生感应电动势,在铁心中引起损耗,对应交变磁通的电抗及对应铁损的等效电阻之和即为励磁阻抗。它是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数。

励磁电阻是表征铁心损耗的一个等效参数,励磁电抗是表征铁心磁化性能的一个等效参数。由于铁心磁路的磁化曲线是非线性的,E1和Im之间也是非线性关系,即励磁阻抗Zm不是常值。而是随着工作点饱和程度的增加而减少。因此,可以根据所测得励磁阻抗值来确定铁心磁路的饱和程度。但是实际变压器运行时变压器工作在磁化曲线的线性段,主磁通Ф变化很小,可近似认为Zm为常值。

4.空载功率因数

当电压变化时,铁心饱和程度变化,因正常电力变压器空载电流很小,空载损耗即为铁损,因此功率因数由上式可知越低,说明铁心和绕组质量越好,因此,可通过空载试验功率因数的测量来判断铁心质量和匝数是否恰当或有无匝间短路。

二、变压器的短路试验

变压器的短路试验也称负载试验,也是变压器的基本试验之一,其目的是测出变压器的额定铜损耗、短路电压、和短路阻抗等数据,以检査绕组的质量。图 1-24 所示为变压器短路试验电路图。

1.测铜损pcu

在变压器的短路试验中,将二次绕组短路,首先调节调压变压器,切记给一次绕组所加的!压从零开始逐渐升高,直到一次绕组电流达到额定值为止,这时功率表的读数就是短路试验的钱损PK,即

PK=PcuN

2.测短路电压 U

在进行变压器短路试验时,使一次绕组电流等于额定电流值时的电压称为短路电压或阻抗电压,用 UK表示。短路电压(阻抗电压)一般表示为额定电压的百分之几。如有的变压器铭牌中表示阻抗电压:4.94%。

一般中小型电力变压器,短路电压是很小的,只有额定电压的 4%~10.5%,大型电力变压器为12.5%~17.5%。

3.测量计算短路阻ZK短路电阻rK,短路电抗 XK

当变压器短路时,短路阻抗即是变压器的漏阻抗,它对变压器的外特性有较大的影响。从正常运行角度看,希望变压器的短路电压(短路阻抗)小些,但对发生短路故障而言,则希望短路电压(短路阻抗)大些。设计变压器时,使漏阻抗大些,可以限制短路电流的数值。对于变压器短路试验,多为高压侧接电源,低压侧短路进行测试。

三、真题练讲

1.（2018年河北省统一考试）某变压器短路试验中，为（  ）

A. 10Ω

B. 50Ω

C. 25Ω

D. 15Ω

答案：A

解析：D（计算错误）均错误，故 A 正确。

2.（2023年北京市统一考试）已知某变压器约为（  ）

A. 220Ω

B. 210Ω

C. 200Ω

D. 180Ω

答案：C

解析：A、B、D 计算错误，故 C 正确。

3.（2020年河北省统一考试）某变压器原边额定电压为（  ）

A. 55Ω