变压器桑普纳背靠背试验:效率、电压调整率与温升的精准测定
变压器桑普纳试验(背靠背试验)——效率、电压调整率与温升测定
空载试验与短路试验可求等效电路参数,但无法测量变压器在同时承受铁损与铜损时的温升。空载试验仅测铁损,短路试验仅测铜损,两者不同时存在。桑普纳试验(Sumpner’s Test,即背靠背试验)应运而生:用两台同型号变压器背靠背连接,模拟额定负载工况,无需外接实物负载,即可精准测定效率、电压调整率、温升及等效电路参数,结果比单独空载/短路试验更准确。
试验接线与原理

- 一次侧并联:两台同额定变压器 T₁、T₂ 一次绕组并联接额定电压/频率,串入电流表 A₁、电压表 V₁、功率表 W₁;
- 二次侧反向串联:二次绕组同极性端相连(B 接 C),电压表 V₂ 跨接剩余两端(A、D)验证极性。V₂ 量程需 ≥ 2 倍额定二次电压。V₂ 读 0 表示反向串联成功;读 2 倍额定电压则极性同向,需调换接线(A 接 C,B、D 作输出端);
- 施加额定一次电压:二次侧总电压为 0,等效二次开路,一次侧仅流过空载电流。W₁ 读数 = 两台变压器铁损之和 = 2Pi;
- 二次侧注入低压:调压变压器 TR 向二次侧 A、D 施加 5–10% 额定电压,调节至电流表 A₂ 读数为额定二次电流。此时二次侧流过额定电流,经变压器作用一次侧也流过额定电流(绿色虚线路径),模拟满载工况。W₂ 读数 = 两台变压器满载铜损之和 = 2Pcu。
仪表读数汇总
| A₁ (A) | V₁ (V) | W₁ (W) | A₂ (A) | V₂ (V) | W₂ (W) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2I₀ | V₁额定 | 2Pi | 2I₂ | 二次串联总电压 | 2Pcu |
损耗计算
两台变压器完全相同,单台损耗为总读数一半:
Pi = W₁/2,Pcu = W₂/2

效率计算
η = (输出功率) / (输出功率 + Pi + Pcu) × 100%

等效电路参数计算
折算至二次侧等效电阻:
RS = Pcu / I₂²

单台变压器电压降:
ΔV = I₂ (RS cosφ + XS sinφ)

电压调整率:
%Reg = (ΔV / V₂额定) × 100%

温升试验(热运行试验)
桑普纳试验可持续运行 36–48 小时,定期记录油温、绕组温升,考核变压器长期满载运行的热稳定性与耐受能力,因此也称热运行试验。
优缺点评述
优点:
- 大容量变压器无需实物负载即可满载试验;
- 功耗极低,仅等于两台变压器总损耗;
- 一次试验获取铁损、铜损、温升、等效参数、效率全套数据。
缺点:
- 必须具备两台完全相同的变压器,工程现场有时难以满足。
工业技术