開回路テスト

Test used in electrical engineering

開回路テストの回路図

開回路試験（無負荷試験）は、電気工学において変圧器の励磁分岐における無負荷インピーダンスを測定するために使用される方法の一つです。無負荷は開回路によって表され、図の右側では「穴」または回路の不完全な部分として表されます。

方法

変圧器の二次側は開放状態とする。一次側には電力計を接続する。一次巻線には電流計を直列に接続する。印加電圧は電圧計の指示値と同じであるため、電圧計はオプションとする。一次側には定格電圧を印加する。^[1]

印加電圧が通常の電圧であれば、通常の磁束が設定されます。鉄損は印加電圧の関数であるため、通常の鉄損が発生します。したがって、鉄損は定格電圧で最大になります。この最大鉄損は電力計を使用して測定されます。変圧器の直列巻線のインピーダンスは励磁ブランチのインピーダンスに比べて非常に小さいため、入力電圧はすべて励磁ブランチ全体で降下します。したがって、電力計は鉄損のみを測定します。このテストでは、ヒステリシス損失と渦電流損失からなる複合鉄損のみを測定します。ヒステリシス損失は渦電流損失よりも小さいですが、無視できるほどではありません。ヒステリシス損失は電源周波数に比例して変化し、渦電流損失は周波数の2乗に比例して変化するため、変圧器を可変周波数源で駆動することで、2つの損失を分離できます。^[1]

ヒステリシスと渦電流損失：

${\displaystyle P_{h}=K_{h}B_{max}^{n}f}$

${\displaystyle P_{e}=K_{e}B_{max}^{2}f^{2}}$

変圧器の二次側は開放型であるため、一次側には無負荷電流のみが流れ、この電流によって銅損が発生します。この無負荷電流は非常に小さく、一次側の銅損はこの電流の2乗に比例するため無視できます。二次側には二次電流が流れていないため、銅損は発生しません。^[1]

変圧器の二次側は開放されているため、二次側には負荷がありません。したがって、この近似では一次側から二次側への電力伝送は行われず、二次巻線を流れる電流は無視できます。二次巻線に電流が流れないため、磁場は発生せず、一次側に誘導される電流はゼロです。これは近似において非常に重要です。なぜなら、直列インピーダンスを電流が流れないと仮定することで、直列インピーダンスを無視できるからです。

等価回路図における並列シャント要素は、コア損失を表すために使用されます。これらのコア損失は、磁束と渦電流の方向の変化によって生じます。渦電流損失は、交流磁束によって鉄心に誘導される電流によって発生します。並列シャント要素とは対照的に、回路図における直列要素は、変圧器のコイル巻線の抵抗による巻線損失を表します。

一次巻線で電流、電圧、電力を測定し、アドミタンスと力率角を確認します。

実際の変圧器の直列インピーダンスを決定する別の方法は、短絡テストです。

計算

電流は非常に小さいです。 ${\displaystyle \mathbf {I_{0}} }$

電力計の読みが ${\displaystyle \mathbf {W} }$

${\displaystyle \mathbf {W} =\mathbf {V_{1}} \mathbf {I_{0}} \cos \phi _{0}}$

この式は次のように書き直すことができる。

${\displaystyle \cos \phi _{0}={\frac {\mathbf {W} }{\mathbf {V_{1}} \mathbf {I_{0}} }}}$

したがって、

${\displaystyle \mathbf {I_{m}} =\mathbf {I_{0}} \sin \phi _{0}}$

${\displaystyle \mathbf {I_{w}} =\mathbf {I_{0}} \cos \phi _{0}}$

インピーダンス

上記の式を使用すると、次のように計算できます。 ${\displaystyle \mathbf {X_{0}} }$ ${\displaystyle \mathbf {R_{0}} }$

${\displaystyle \mathbf {X_{0}} ={\frac {\mathbf {I_{m}} \mathbf {V_{1}} }{\mathbf {I_{0}} ^{2}}}}$

${\displaystyle \mathbf {R_{0}} ={\frac {\mathbf {I_{w}} \mathbf {V_{1}} }{\mathbf {I_{0}} ^{2}}}}$

したがって、

${\displaystyle \mathbf {Z_{0}} ={\sqrt {\mathbf {R_{0}} ^{2}+\mathbf {X_{0}} ^{2}}}}$

または

${\displaystyle \mathbf {Z_{0}} =\mathbf {R_{0}} +\mathbf {j} \mathbf {X_{0}} }$

アドミタンス

アドミタンスはインピーダンスの逆数です。したがって、

${\displaystyle \mathbf {Y_{0}} ={\frac {1}{\mathbf {Z_{0}} }}}$

伝導率は次のように計算できる。 ${\displaystyle \mathbf {G_{0}} }$

${\displaystyle \mathbf {G_{0}} ={\frac {\mathbf {W} }{\mathbf {V_{1}} ^{2}}}}$

したがって、

${\displaystyle \mathbf {B_{0}} ={\sqrt {\mathbf {Y_{0}} ^{2}-\mathbf {G_{0}} ^{2}}}}$

または

${\displaystyle \mathbf {Y_{0}} =\mathbf {G_{0}} +\mathbf {j} \mathbf {B_{0}} }$

ここ、

${\displaystyle \mathbf {W} }$電力計の読み取り値です

${\displaystyle \mathbf {V_{1}} }$印加定格電圧

${\displaystyle \mathbf {I_{0}} }$無負荷電流

${\displaystyle \mathbf {I_{m}} }$無負荷電流の磁化成分である

${\displaystyle \mathbf {I_{w}} }$無負荷電流のコア損失成分

${\displaystyle \mathbf {Z_{0}} }$励起インピーダンスは

${\displaystyle \mathbf {Y_{0}} }$興奮の入場です

参照

• 短絡試験
• テブナンの定理
• ブロックローターテスト
• 円グラフ

参考文献

1. Electrical4U. 「変圧器の開放および短絡試験 | Electrical4u」. electrical4u.com/ . 2020年3月1日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)

• Kosow (2007). 『電気機械と変圧器』 . ピアソン・エデュケーション・インド.
• Smarajit Ghosh (2004). 『電気電子工学の基礎』 . PHI Learning Pvt. Ltd.
• ウィルディ、ウィルディ・セオドア (2007). 『電気機械、駆動装置、電力システム』第6版. ピアソン.
• グレインジャー、スティーブンソン (1994).電力系統解析. マグロウヒル.

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Open-circuit_test&oldid=1224115265"