變壓器的測試方法與測量重點介紹

概要

變壓器是在電氣設備或電氣機器的電源迴路中相當重要的元件。若是故障，可能會對使用設備的公司造成相當大的損害。為了避免這種情況，在研發時的評估測量、以及製造時的測試、定期的檢查測試及維護保養，都是不可或缺的。
本文將針對一般常進行的變壓器的評估測量與測試方法進行介紹。

何謂變壓器

變壓器的主要用途是改變電壓，如交流電壓的降壓、升壓等。另外，變壓器也具有絕緣的功用，在電氣機器內部的電源迴路中，將輸入側及輸出側分開，避免輸入側的電氣流到直接輸出側，以保護電氣機器的使用者。

其實，生活中也常常可以見到變壓器，例如出國旅遊時會使用的小型變壓器，或是路邊電線桿上所安裝的像是水桶形狀的變壓器，都屬於這一類。

變壓器的具體作用，是將從高電壓到低電壓的所有電壓進行轉換，來符合建築物內的負載所需，以方便使用。可能會有人覺得，「為何不從一開始就將以方便使用的電壓來輸電呢？」
其理由在於，若是以電壓較低的狀態來輸電，則傳輸途中產生的損失將會非常大。為了盡量減低送電損失，發電廠會將電力升到高壓狀態，降低電流來盡興輸電。

基本的變壓器評估測試

變壓器的基本評估參數，包含以下幾種。

一次電感（L1）、二次電感（L2）測量

將1次側、2次側直接連接至測量儀器，測量1次電感跟2次電感。在測量時，其他的繞組全部維持在開路狀態。

漏電感測量

理想的變壓器，是在輸出短路時輸入也會短路，但輸出短路時仍會殘留漏電感。
漏電感可透過讓2次側短路並測量1次側的電感來檢測出。

繞組間電容

要測量1次側、2次側之間的繞組電容，可透過將各繞組分別連接至測量儀器來進行檢測。

互感測量

採用同相串聯或反相串聯的方式進行電感測量，並透過「M＝(La－Lo)/4」的算式求出。

匝數比測量

將2次側連接到電阻R，並在1次側測量阻抗Z，可求得近似值。可透過「N＝√(R/Z)」算式得出。

變壓器的溫升測試

溫升測試，是為了確認「在額定運轉狀態下，溫度上升程度是否在規定值內」的測試。溫度的測量對象是變壓器的油或繞組等部分，測量方法主要有以下3種。

實際負載法

在額定負載的狀態下進行的溫升測試。此測試方法會對變壓器施加負載，因此不適合大容量的變壓器，通常是使用在小容量的變壓器。

返還負載法

這是一種分別提供無載損、負載損所需的電源容量來進行測量的方法。由於測試所需要的電源容量較小，因此即使是電力用等的大容量變壓器，也可以使用此方式來測試。但需要注意的是，此方法需要有兩台以上相同額定參數的變壓器，並需要對測量結果進行溫度補償。

等效負載法

此方法是將單邊的繞組短路，使用額定頻率的電源讓電流流經另一邊的繞組，並測量相當於無載損、負載損總和的損耗時的溫升。這種做法是將全部的損耗當作負載損來供給， 因此需要掌握其數值。另外，與返還負載法一樣需要對測量結果進行溫度補償。

另外，也有透過測量電阻來進行的溫升試驗，從所測得的電阻值跟環境溫度來換算上升溫度。透過這個功能，可以從繞組的電阻值變化來推測斷電時的馬達跟線圈內部溫度。

變壓器的其他測試

除了上述的測試方法以外，還有其他種類的變壓器測試。除了常見的耐壓測試和絕緣電阻測試，像是耐震度、耐候性、耐熱性、耐寒性、耐濕性等。另外，也有作為變壓器跟馬達等的節能評估指標之一的無載損測量。

HIOKI的功率計（電力計）PW3337跟PW3336，即使在低功率因數下，其受功率因數的影響也極小（低於0.1%），因此能夠高精度地測量低功率因數時的有效功率。

總結

變壓器可以把從發電廠傳輸出來的高壓電，轉換成可使用於公寓、大樓、工廠設備、以及電氣機器等的電壓。
而其相關的測試方式相當多樣，本文介紹了基本的幾項測試，敬請參考。若有疑問或Demo需求，請由此處與我們聯繫。。