개방 회로 시험

개방 회로 시험 또는 무부하 시험은 변압기의 흥분 분기에서 무부하 임피던스를 결정하기 위해 전기 공학에서 사용되는 방법 중 하나이다. 무부하는 그림의 우측에 "구멍" 또는 회로의 불완전한 부분으로 표현되는 개방 회로로 표현된다.

방법

변압기의 2차 변압기는 개방된 상태로 유지된다. 와트미터는 1차측과 연결되어 있다. 전류계는 1차 권선과 직렬로 연결되어 있다. 인가된 전압이 전압계 수치와 동일하므로 전압계는 선택 사항이다. 정격 전압은 1차 전압에 적용된다.^[1]

인가된 전압이 정상 전압이면 정상 플럭스가 설정된다. 철분 손실은 인가 전압의 함수인 만큼 정상적인 철분 손실이 발생한다. 따라서 정격 전압에서 철 손실은 최대값이다. 이 최대 철 손실은 와트미터를 사용하여 측정한다. 변압기의 직렬 권선의 임피던스는 흥분 분기에 비해 매우 작기 때문에 모든 입력 전압이 흥분 분기를 가로질러 떨어진다. 따라서 와트미터는 철의 손실만을 측정한다. 이 테스트는 이력 손실과 에디 전류 손실로 구성된 결합된 철 손실만을 측정한다. 이력손실은 에디 전류손실보다 적지만 무시해도 좋을 정도는 아니다. 이스트레시스 손실은 공급 주파수에 따라 선형적으로 변화하고 와이드 전류 손실은 주파수 제곱에 따라 다르기 때문에 변압기를 가변 주파수 소스에서 구동시켜 두 손실을 분리할 수 있다.^[1]

이력 및 와이드 전류 손실:

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

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

변압기의 2차 변압기가 열려 있기 때문에 1차측에서는 무부하 전류만 끌어들이므로 약간의 구리 손실이 발생한다. 이 무부하 전류는 매우 작으며, 1차에서 구리 손실이 이 전류의 제곱에 비례하기 때문에 무시할 수 있다. 2차 전류는 없기 때문에 2차 전류에는 구리 손실이 없다.^[1]

변압기의 2차측을 열어두기 때문에 2차측에는 하중이 없다. 따라서 이 근사치에서 더 이상 1차에서 2차로 전원이 전달되지 않으며, 무시할 수 있는 전류는 2차 권선을 통과한다. 전류가 2차 권선을 통과하지 못하기 때문에 자기장이 생성되지 않기 때문에 1차측에서는 0의 전류가 유도된다. 이것은 어떤 전류도 이 임피던스를 통과하지 않는다고 가정하기 때문에 직렬 임피던스를 무시할 수 있기 때문에 근사치에 매우 중요하다.

등가 회로도의 병렬 션트 구성 요소는 노심 손실을 나타내기 위해 사용된다. 이러한 핵심 손실은 유속과 와류 방향의 변화에서 온다. 와전류 손실은 교대로 인해 철에서 유도되는 전류에 의해 발생한다. 병렬 션트 구성 요소와 대조적으로 회로 다이어그램의 직렬 구성 요소는 변압기의 코일 권선 저항으로 인한 권선 손실을 나타낸다.

1차 권선에서 전류, 전압 및 전력을 측정하여 출입구와 동력 인자 각도를 확인한다.

실제 변압기의 직렬 임피던스를 결정하는 또 다른 방법은 단락시험이다.

계산

현재 $I{\displaystyle {\mathbf{}}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathbf{}}_{}}$ ${\$은(는) 매우 작다$$.

$W{\displaystyle \mathbf{}}$ ${\$가) 와트미터 판독값이라면$$,

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

그 방정식은 다음과 같이 다시 쓰일 수 있다.

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

그러므로,

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

${\displaystyle \mathbf{I_{w} =\mathbf {I_{0}} \cos \phi_{0}}$

임피던스

위의 방정식을 사용하여 ${\displaystyle {X\mathbf{}}_{}}$ 0 ${\$ 및 ${\displaystyle R_{}}$ 0 ${\$를) 다음과 같이 계산할 수 있다$$.

${\displaystyle \mathbf{X_{0} ={\frac {\mathbf {V_{1}{{1}:{\mathbf {I_}}}}}}}$

${\displaystyle \mathbf{R_{0} ={\frac {\mathbf {V_{1}:{1}{}{\mathbf {I_}}}}}}}}$

그러므로,

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

또는

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

인정.

입장권은 임피던스의 역이다. 그러므로

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

전도성 $G{\displaystyle {\mathbf{}}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathbf{}}_{}}$ ${\$는) 다음과 같이 계산할 수 있다$$.

${\displaystyle \mathbf{G_{0} ={\frac {\mathbf {W}{}{\mathbf {V_1}:{2}}:$

그래서 그 의심은,

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

또는

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

여기

${\displaystyle \mathbf{W}}$ ${\$이$($가) 와트미터 판독값임

${\displaystyle {\mathbf{V}}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathbf{}}_{}}$ ${\$은(는) 적용된 정격 전압이다.

${\displaystyle {\mathbf{I}}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathbf{}}_{}}$ ${\$은$($는) 무부하 전류임

${\displaystyle {\mathbf{I}}_{}}$ ${\displaystyle {m\mathbf{}}_{}}$ ${\$은(는) 무부하 전류의 자기화 성분이다$$.

${\displaystyle {\mathbf{I}}_{}}$ ${\displaystyle {w\mathbf{}}_{}}$ ${\$은(는) 무부하 전류의 핵심 손실 구성 요소임$$

${\displaystyle {\mathbf{Z}}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathbf{}}_{}}$ ${\$은(는$)$ 신나는 임피던스다.

${\displaystyle {\mathbf{Y}}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathbf{}}_{}}$ ${\$이$($가) 흥미진진한 입장이다.

참고 항목

• 단락시험
• 테베닌 정리
• 막힘 로터 테스트
• 원 도표

참조

• Kosow (2007). Electric Machinery and Transformers. Pearson Education India.
• Smarajit Ghosh (2004). Fundamentals of Electrical and Electronics Engineering. PHI Learning Pvt. Ltd.
• Wildi, Wildi Theodore (2007). Electrical Machines , Drives And Power Systems, 6th edtn. Pearson.
• Grainger. Stevenson (1994). Power System Analysis. McGraw-Hill.