空载运行（变压器绕组开路的工作状态）

基本介绍

变压器空载运行时，虽然二次侧没有功率输出，但一次侧仍然从电网吸取一部分的有功功率，来补偿因为磁通饱和，在铁芯内引起的磁滞损耗和涡流损耗简称铁耗。磁滞损耗的大小取决于电源的频率和铁芯材料磁滞回线的面积；涡流损耗与最大磁通密度和频率的平方成正比。另外还存在空载电流引起的铜耗。对于不同容量的变压器，空载电流和空载损耗的大小是不同的。

实用方法

根据数控机床主传动系统功率方程，建立了数控机床工步间空载运行时停机节能的理论决策模型。为解决理论模型求解困难的问题，采用了一种通过建立测试数据表和进行曲线拟合的方法，求得理论模型三个关键参数的实用计算公式，从而得到各机床的实用决策模型和实际运行方法。

数控机床相对于普通机床在工步间空载运行时有一个重要特点：[t3，t4]在数控加工程序中已确定，即空载时间T=t4-t3是确定的。从节能角度，不难想到：工步间机床空载运行时，采用停机处理，能否节能？显然，如果工步间的空载时间T太短，停机处理是不能节能的。只有T足够长，采用工步间空载时间停机处理才能节能。如何决定T是一个复杂的决策问题。

建立了一种变频数控机床主传动系统的功率方程，如果用P(ω)来表示数控机床主传动系统在某一转速下电动机无机械负载时的损耗功率(P(ω)=ΔP+P，其中，ΔP为变频器功率损耗，P为电动机的空载功率)，而不管其具体构成，式中，P为数控机床主传动系统总输入功率；b为电动机的载荷系数；α为机床主传动系统的载荷损耗系数；P为切削功率；M为机床主传动系统等效到电动机轴的等效非载荷库仑摩擦力矩；ω为电动机输出轴的角速度；B为机床主传动系统等效到电动机轴的等效黏性阻尼系数；J为机床主传动系统的转动惯量系数；t为时间变量。

由于启动瞬间电动机电磁场突变的特殊性，因此P(ω)不仅与ω有关，而且在启动瞬间有突变。由于这种突变过程是时间的瞬间变化过程，因此P(ω)可以表示为P(ω，t)。

停机节能理论决策模型中，空载时间T是数控程序中的已知数，K是根据实际情况事先给定的一个常数。为求解P、E和T，提出了一种通过建立测试数据表得到拟合曲线公式的快速和较准确的处理方法。

根据数据编程中的工步间空载运行时间T、前一工步结束时刻t、后一工步的开始时间t+1和转速n，进行决策，若应进行停机，则在数控程序中编入在t时刻停机的代码，在t+1-T时刻开始启动，就会自然产生停机节能效果。操作过程简单方便。

运行试验方法

随行着高电压大容量变压器的日益增多，空载运试验作为检验铁心磁路设计、制造是否可靠的试验项目越来越多地受到用户重视。在GB/T6451—2008《油浸电力变压器技术参数和要求》的附录A中明确要求进行12h，1.1倍额定电压的空载运行试验，试验后油中应无乙炔，总烃含量无明显变化，无明显局部放电的声、电信号。

大多数500kV及以上等级变压器合同中都明确要求进行12h或长时间空载运行试验。进行空载运行试验将占用大量的试验时间和试验场地，而且大型变压器的空载运行必须使用大容量发电机组，要消耗大量的能源。因此，开展对两台同型号、同规格的变压器并联进行空载运行以缩短试验时间的研究具有重大的现实意义。

变压器的空载运行试验通常从低压侧施加额定频率的正弦波额定电压，高压（或其他）绕组开路，中性点（如果引出）接地。在此条件下测量变压器电压、电流和损耗，记录油温，并在试验结束后进行油色谱分析。

空载运行试验电源的选择：

空载运行试验电源的容量一般由变压器空载电流决定。计算

S=0.01iS

式中S——由空载电流计算出的空载试验容量；

i——变压器的空载电流，%；

S——被试变压器额定容量，kV·A。

对小容量变压器取i=2%，则空载试验电源的容量S=0.01i0，S=0.02SkV·A

对大容量变压器取i=1%，则空载试验电源的容量为0.01SkV·A。

在GB1094·1标准中要求空载试验时平均值电压表（方均根值刻度）的读数U′，和方均根值电压表的读数U，两块表的读数之差要<3%。按照此要求，试验电源容量要远远大于由S=0.01iS算出的容量。根据经验，空载试验电源的容量取（0.05～0.10）SkV·A，可以保证波形系数满足要求，较小系数适用于大容量变压器，较大系数适用于中等容量变压器。大型变压器的空载运行试验通常使用≥5000kV·A的发电机组。

长时间空载运行试验是为了检查铁心磁路设计和制造是否可靠，并通过试验后变压器油的色谱分析发现有无局部缺陷。所以在试验设备容量允许并保证试验安全的条件下，只要满足试验要求，可以将两台变压器并联同时进行长时间运行试验。

对于两台单相变压器，如果额定电压相同就可以将两台变压器的低压绕组并联，高压绕组开路，中性点接地，同时进行空载运行试验。此时施加的电压与单台变压器的额定电压相同，测量的空载损耗是两台铁心产生损耗的代数和（空载损耗为标量），测得的电流是两台产品空载电流的矢量和（空载电流是矢量）。

两台单相变压器，当规格型号完全相同时，理论上两台产品的铁心励磁阻抗也完全一致，即Z=Z。但在实际制造过程中，由于制造和原材料的差异等原因，两台产品的铁心不可能完全一致，也就是两台产品的励磁阻抗不会完全相等，造成两台产品高压端电压的相位存在微小的差别，所以在两台产品并联运行时，高压端仍然需要保持一定的绝缘距离。

采用两台产品并联进行空载运行试验，将两台产品的试验时间缩短为一台产品的试验时间，不仅降低了试验人员的劳动强度，并且提高了试验效率，降低了试验成本，缩短了产品的制造和试验周期。

如果能够有60台变压器的空载运行试验采用这种试验方式，那么可以节省30台产品的试验时间，以每台节约试验时间12h计算，30台可节约30天的时间，相当于在不增加试验人员、试验设备和试验场地的情况下，可以多增加一个月的试验时间，同时减少了大容量机组一个月的大负荷使用时间，可见该方法的经济效益非常可观。