Tyhjäkäyntikoe

Tyhjäkäyntikoe on menetelmä, jolla voidaan määrittää sähkötekniikan keinoin muuntajan haarojen tyhjäkäynti-impedanssi. Tyhjäkäynti saadaan aikaan avoimella virtapiirillä, joka esitetään kuvassa aukkona tai epätäydellisenä piirin osana. 
Menetelmä.
Muuntajan toisiopuoli jätetään avoimeksi. Tehomittari kytketään ensiöpuolelle ja virtamittari sarjaan ensiökäämin kanssa. Jännitemittari on vapaavalintainen lisävaruste, sillä jännite on lähdejännitteen suuruinen. Ensiökäämiin syötetään nimellisjännitettä. 
Jos lähdejännite on vakiojännitettä, syntyy vakiovuo. Koska raudan häviöt riippuvat lähdejännitteestä, muuntajassa tapahtuu tavallisia tehohäviöitä eniten jännitteen ollessa suurimmillaan. Raudan tehohäviöiden huippuarvo mitataan tehomittarilla. Koska muuntajan sarjakäämin impedanssi on hyvin pieni ensiökäämin virransyöttöhaaraan verrattuna, käytännössä kaikki jännitehäviöt tapahtuvat tässä haarassa. Tämän vuoksi tehomittarilla mitataan vain raudan tehohäviöitä. Tyhjäkäyntikokeessa mitataan ainoastaan raudan kokonaishäviöt, jotka kostuvat hystereesi- ja pyörrevirtahäviöistä. Hystereesihäviöt ovat pienempiä kuin pyörrevirtahäviöt mutta eivät merkityksettömiä. Nämä kaksi häviötä voidaan erottaa vaihtelemalla muuntajan lähdejännitteen taajuutta, sillä hystereesihäviöt muuttuvat lineaarisesti taajuuden muuttuessa, ja pyörrevirtahäviöt vaihtelevat taajuuden neliönä. 
Hystereesi- ja pyörrevirtahäviöt: 
formula_1
formula_2
Koska muuntajan toisiokäämi on avoin, ensiökäämiin syntyy vain tyhjäkäyntivirta, jolla saattaa olla kuparin aiheuttamia häviöitä. Tyhjäkäyntivirta on hyvin pieni, ja koska kuparin häviöt ensiökäämissä ovat verrannollisia tämän virran neliöön, häviöt ovat merkityksettömiä. Toisiokäämissä ei ole kuparin tehohäviöitä, koska siinä ei kulje sähkövirtaa. 
Koska muuntajan toisiopuoli on avoin, toisiopuolella ei ole kuormaa. Tehoa ei siis tässä tapauksessa siirry ensiöpuolelta toisiopuolelle, joten toisiokäämien läpi kulkee ainoastaan merkityksetön virta. Kun toisiokäämien läpi ei kulje virtaa, myöskään magneettikenttää ei synny eikä toisiopuolelle indusoidu virtaa. Tämän vuoksi sarjaimpedanssia ei tarvitse huomioida, sillä voidaan olettaa, että tämän impedanssin läpi ei kulje ollenkaan sähkövirtaa. 
Sydämen häviöitä kuvataan vastaavan virtapiirikaavion rinnankytkettyllä osalla. Sydämen häviöt syntyvät magneettivuon suunnan muuttumisen ja pyörrevirtojen vaikutuksesta. Pyörrevirtahäviöt aiheutuvat muuttuvan vuon synnyttämistä rautaan indusoituvista virroista. Toisin kuin rinnankytketty osa, piirikaavion sarjaankytketty osa edustaa muuntajan käämien sähkövastuksesta johtuvia häviöitä. 
Virta, jännite ja teho mitataan ensiökäämityksestä admittanssin ja tehokertoimen kulman määrittämiseksi. 
Oikosulkukoe on toinen menetelmä, jolla voidaan määrittää muuntajan sarjaimpedanssi. 
Laskuja.
Virta formula_3 on todella pieni. 
Jos formula_4 on tehomittarin lukema sitten, 
 formula_5
Tämä yhtälö voidaan kirjoittaa muotoon: 
 formula_6
Täten 
 formula_7
 formula_8
Impedanssi.
Käyttämällä yllä olevia yhtälöitä formula_9 ja formula_10 voidaan laskea 
 formula_11
 formula_12
Täten 
 formula_13
tai 
 formula_14
Admittanssi.
Admittanssi on impedanssin käänteisarvo, siis 
 formula_15
Konduktanssi formula_16 voidaan laskea: 
 formula_17
Täten suskeptanssiksi saadaan 
 formula_18
tai 
 formula_19 
Tässä
formula_4 on tehomittarin lukema 
formula_21 on käytetty nimellisjännite 
formula_3 on tyhjäkäyntivirta 
formula_23 on tyhjäkäyntivirran magnetisoiva osa
formula_24 on tyhjäkäyntivirran ydinhäviöosa
formula_25 on piirin impedanssi
formula_26 on piirin admittanssi