規格に準拠した信頼性の高い電力変圧器は、電力網全体で効率的な送電を確保するために不可欠です。3相変圧器は、電源周波数を変化させずに電圧を上昇または下降させるためのパッシブ電気デバイスです。これらは、長距離伝送用には電圧を上げ、地域配電用には電圧を下げることで、発電地から消費地までの効率的なエネルギー伝送を実現するために用いられます。
変圧器の動作中には、必ずある程度の電力損失が生じます。負荷損失が発生するのは、変圧器が負荷動作条件でパワーを伝達しているときだけです。この損失は、負荷電流の2乗に比例して増加します。フル負荷条件の場合、この損失は銅損として測定されます。これは、変圧器の銅巻線の抵抗から生じる熱を表します。形式検査／受け入れ検査や検証測定では、変圧器が品質規格に準拠し、安全に動作し、仕様を満たし、規制要件に適合することを確認します。
変圧器のプロトタイプに対しては、製造の前に性能テストが行われます（形式検査）。製造された変圧器に対しては、試運転の前に、規格および規制要件へのコンプライアンスが確認されます（受け入れ検査）。負荷損失テストは、国際規格IEC 60076で規定されている定期試験および受け入れ検査の一部です。
短絡テストでは、フル負荷短絡条件で動作している電力変圧器の銅損を測定します。電力変圧器の一次側は（AC電源とは別に）パワーアナライザに接続され、二次側（全相）はショートされます。銅損が大きい変圧器は低効率であり、無駄な熱を発生することでエネルギーを消費しています。また、過負荷や過熱による故障のリスクも大きくなります。
精密な変圧器銅損測定により、電力変圧器が定格電流条件で仕様どおりに動作することを検証できます。
負荷損失が負荷条件での動作中のみ発生するのに対し、無負荷損失は変圧器が通電していれば常に発生し、負荷とは無関係です。短絡テストによる変圧器の銅損測定に加えて、オープン回路テストによる無負荷条件での鉄損測定が行われます。変圧器の一次側（高電圧側）にパワーアナライザを接続し、二次側は負荷を接続せずオープンにしておきます。
銅損は、変圧器の巻線に負荷がかかっているときに必ず発生します。この損失の主な原因は、負荷が加わると巻線の内部抵抗が増加することにあります。定格電流での全負荷損失（銅損）を測定することで、変圧器のフル負荷条件での効率とエネルギー損失を測定できます。
マルチチャネルテストでは、各相とシステム全体について、以下の値を単一のセットアップで捕捉できます。
負荷損失を完全になくすことはできませんが、変圧器のデザインを最適化することで、効率を最大化し、エネルギー損失を最小化することは可能です。
銅損は以下の要因により増加します。
メーカーは、常にデザインを改良し、新しい材料を採用することで、変圧器の信頼性を高め、損失を減らしています。同時に、規格、仕様、規制による要求はますます厳しくなっています。世界的なエネルギー転換を支えるための変圧器の効率向上に向けた絶えざる探求に伴い、短絡テストに関するさまざまな課題が生じます。
メーカーやテストラボは、LMG671 プレシジョンパワーアナライザを使用して、精密で包括的な短絡テストを行っています。これは、柔軟なマルチチャネル測定に対応し、規格に準拠したデータを生成するので、正確で包括的で時間効率の高い電力変圧器テストが可能です。
メーカーやテストラボは、1台のプレシジョンパワーアナライザを単一の測定プラットフォームとして使用することで、すべての関連データと必須データを測定できます。従来であれば、このような測定には、パワーメータ、オシロスコープ、デジタルマルチメータ、データロガーといった複数の測定器が必要でした。
お客様のテストニーズに最適なソリューションについては、当社のパワーアナライザのエキスパートにご相談ください。
