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工频变压器是什么?如何测量变压器的漏感、漏阻?

工频变压器

本静电除尘电源保留了传统电除尘电源的单相工频变压器,通过变压器铭牌可得知其一次侧输入额定电压为 380V,额定电流为 167A,变比系数为 1:200。

但是变压器的漏感、漏阻、励磁电感及励磁电阻并不知晓,而这些参数对电源系统设计是非常重要的,尤其是漏感参数,因为漏感的大小影响着逆变桥后级滤波电感的选择,所以有必要通过实验测量这些参数。同时,也为使用 simulink 仿真提供一个精确的仿真模型。通过短路实验可以求取漏感、漏阻的大小;通过空载试验可以求取励磁电感、励磁电阻的大小

(1) 漏感、漏阻的测量

根据变压器短路试验可以求得变压器的负载损耗及短路阻抗 Zk 。图 2.10 为短路试验时变压器等效电路,其中 L1、R1 分别为一次侧漏感、漏阻,L2、R2 分别为二次侧等效漏感、漏阻(折算到一次侧),Lm、Rm 分别为励磁电感、励磁电阻。将二次侧短路后,一次侧通过调压器接到电源上,施加的电压比额定电压低得多,以使一次侧电流接近额定值。短路实验时,输入电压 uk 很小,并且考虑到励磁阻抗远远大于漏抗, 因此励磁电流完全可以忽略,铁芯中的损耗也可以忽略。从电源输入的功率 Pk 等于铜耗,也称负载损耗。

首先按照要求连接功率表、电压表、电流表,分别测量短路时的负载损耗 Pk、同一时刻的输入电压 uk 有效值 Uk、短路时的电流 ik1 的有效值 Ik。根据测量结果,由等效电路可以算得以下参数:

其中 Rk 为图 2.10 的 R1、R2 之和,Xk 为图 2.10 的电感 L1、L2 感抗之和。

这里将变压器总漏阻用 Rs 表示,变压器总漏感用 Ls 。最后通过上述测量方法求得变压器总漏感用 Ls 约为 0.42mH,变压器总阻感应 Rs 约为 0.06 W 。文献 26 指出, 无论容量相差多大的变压器(容量从 30kVA 到 120MVA),用标幺值的性能数据及参数变化范围是很小的,如空载电流标幺值 I 0* 大约为0.5% ~ 2.5% ,短路阻抗标幺值Zk * 大约为 4% ~ 10.5% 。根据短路试验测量的数据,求得变压器短路阻抗标幺值Zk * = 6.3% ,可以确定变压器漏抗的测量基本无误。

(1) 励磁电阻、电感的测量

根据变压器空载实验可以求得空载损耗 P0 及励磁阻抗 Zm。图 2.11 为空载时变压器等效电路,变压器二次侧开路,无电流流过。调整外加电压使其达到额定值,由于励磁阻抗远远大于变压器一次侧漏抗,故电感 L1、R1 可以忽略,此时空载输入功率P0 就等于变压器的铁耗。

按照和短路试验类似的方法,计算出励磁阻抗及励磁电抗。实际项目中,只是根据变压器相关资料,得知其空载电流标准值大约为 I 0* = 2% 。由此求得变压器的励磁阻抗约为113W 。

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