ちょっと、そこ！ AC 電源変圧器のサプライヤーとして、私はこれらの変圧器の短絡テストについてよく質問を受けます。それでは、このテストの内容を詳しく見ていきましょう。
短絡試験とは何ですか?
短絡試験は、AC 電源変圧器にとって重要な試験です。これは、銅損、インピーダンス、電圧レギュレーションなど、変圧器に関する多くの重要なことを把握するのに役立ちます。
仕組みは次のとおりです。変圧器の二次巻線を短絡させます。つまり、負荷抵抗が実質的に存在しないように、二次巻線の 2 つの端子を一緒に接続します。次に、一次巻線に低下した電圧を印加します。この低下した電圧は、一次巻線に定格電流が流れるまで調整されます。
なぜこれを行うのでしょうか?二次側を短絡すると、変圧器のインピーダンスは主に巻線の抵抗とリアクタンスによって決まります。短絡試験中に印加される電圧は定格電圧に比べて比較的小さいです。変圧器にダメージを与えたくないからです。このテスト中に印加された電圧、電流、電力を測定することで、いくつかの重要なパラメーターを計算できます。
短絡テストはなぜ重要ですか?
まず、変圧器の銅損を決定するのに役立ちます。巻線の抵抗により銅損が発生します。電流が巻線を流れると、この抵抗によりエネルギーの一部が熱として放散されます。短絡テスト中、電源入力は主に巻線の銅抵抗を克服するために使用されます。したがって、短絡テスト中に入力電力を測定することで、定格電流での銅損を計算できます。
次に、短絡テストにより、変圧器のインピーダンスを見つけることができます。インピーダンスは抵抗とリアクタンスの組み合わせです。これは、変圧器に負荷が接続されている場合の変圧器の動作に影響します。インピーダンスを知ることは、変圧器の電圧レギュレーションを決定する場合などに不可欠です。電圧レギュレーションは、変圧器の出力電圧が無負荷状態から全負荷状態までどの程度変化するかです。優れたトランスは電圧レギュレーションが低く、負荷が変化しても出力電圧が比較的安定している必要があります。
短絡テストの実行方法
短絡テストを実行するには、いくつかの機器が必要です。電圧計、電流計、電力計が必要です。まず、変圧器が安全で安定した状態にあることを確認してください。次に、太い銅線または短絡装置を使用して二次巻線を短絡します。印加電圧を測定するには、一次巻線の両端に電圧計を接続します。電流計を一次巻線と直列に接続して電流を測定します。そして電力計を接続して電力入力を測定します。
すべてが接続されたら、一次巻線に定格電流が流れるまで、一次巻線に印加する電圧を徐々に増加させます。電圧、電流、電力を測定します。これらの測定値は、銅損、インピーダンス、その他のパラメーターの計算に使用されます。
短絡テストからパラメータを計算する
短絡テスト中に、印加電圧を (V_{sc})、電流を (I_{sc})、電力を (P_{sc}) として測定するとします。
銅損 (P_{cu}) は (P_{sc}) に等しくなります。これは、前述したように、短絡テスト中の電力入力は主に巻線の銅抵抗を克服するために使用されるためです。
トランスの 1 次側を基準としたインピーダンス (Z_{eq}) は、式 (Z_{eq}=\frac{V_{sc}}{I_{sc}}) を使用して計算できます。抵抗 (R_{eq}) は (R_{eq}=\frac{P_{sc}}{I_{sc}^2}) を使用して求めることができ、リアクタンス (X_{eq}) は (X_{eq}=\sqrt{Z_{eq}^2 - R_{eq}^2}) を使用して計算できます。
AC電源トランスの用途と短絡試験の役割
AC 電源変圧器は幅広い用途に使用されます。例えば、トロイダルトランスを使用したエレベーターエレベーターやエレベーターシステムに使用されます。これらの変圧器は信頼性が高く、電圧調整が良好である必要があります。短絡テストは、これらの変圧器が必要な規格を満たしていることを確認するのに役立ちます。銅損とインピーダンスを知ることで、リフトやエレベーターの用途に適した変圧器を設計して選択できます。
別のアプリケーションは、UPS用トロイダルトランス。無停電電源装置 (UPS) には、負荷の突然の変化に対応できる変圧器が必要です。短絡テストは、さまざまな負荷条件下で変圧器がどのように動作するかを理解するのに役立ちます。これにより、UPS アプリケーション向けに変圧器の設計を最適化し、安定した電力出力を確保できます。
照明用トロイダルトランスも重要なアプリケーションです。照明システムには安定した電圧供給が必要です。短絡テストは、変圧器が一貫した出力電圧を提供できることを確認するのに役立ちます。これは、照明器具が適切に機能するために重要です。
結論
結論として、AC 電源変圧器の短絡テストは、変圧器の性能に関する貴重な情報を提供する重要なテストです。これは、銅損、インピーダンス、電圧レギュレーションを決定するのに役立ちます。これらのパラメータは、さまざまなアプリケーションで変圧器を設計、選択、および操作するために不可欠です。
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参考文献
- 電気機械の基礎 スティーブン J. チャップマン著
- 電力システムの解析と設計：J. Duncan Glover、Mulukutla S. Sarma、Thomas J. Overbye