Что означает режим короткого замыкания трансформатора

§ 8.4. Режим короткого замыкания трансформатора

В режиме короткого замыкания сопротивление внешней цепи равно нулю, т. е. вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. Этот режим следует рас­сматривать как аварийный. При нем во вторичной обмотке транс­форматора протекает ток, во много раз превышающий номинальный. Такой ток безусловно опасен для трансформатора и допустим толь­ко на очень короткое время.

Так как при режиме короткого замыкания можно получить ряд данных для характеристики рабо­ты трансформатора и определитьпотери короткого замыкания, равные электрическим потерям в обмотках, этот режим создают искусственно при проведении опы­та короткого замыкания. Для это­го к первичной обмотке подводят пониженное напряжение U_K._З., при котором токи в обмотках I₁ и I₂ имеют номинальные значения.

Это пониженное напряжение,выраженное в процентах от номинального, называется напряжением короткого замыкания:

Напряжение короткого замыкания является очень важным параметром трансформатора и обычно указывается на его щитке-паспорте. Для силовых трансформаторов оно составляет от 5,5 до 10,5%, причем чем больше мощность трансформатора, тем выше зна­чение u _KЗ

Величиной напряжения короткого замыкания определяется и кратность тока короткого замыкания

На рис. 8.10 дана векторная диаграмма для режима короткого замыкания. Эта диаграмма строится так же, как и векторная диа­грамма работы трансформатора под нагрузкой. Векторы E₁ и E₂‘ отстают от вектора магнитного потока Ф на 90 0 . Вектор тока I₂

отстает от вектора э. д. с. Ё₂‘ на угол Ψ₂. Так как напряжение U_K._З, приложенное к первичной обмотке трансформатора, невелико и ток холостого хода I₀ будет мал, то им можно пренебречь. Тогда вектор тока I₁ будет сдвинут относительно вектора тока I₂ на 180° и равен ему по величине, что видно из следующего. Если прене­бречь током Iо, то

В приведенном трансформаторе , тогда

Вектор падения напряжения I₂‘ r₂‘ на активном сопротивлении г₂‘ совпадает по фазе с вектором тока I₂‘, а вектор падения напря­жения jI₂‘x₂‘ на реактивном сопротивлении x₂‘ сдвинут по фазе на 90 0 относительно вектора тока I₂‘, он откладывается от конца вектора I₂‘r₂‘. Вектор напряжения короткого замыкания U_1К.З оп­ределится в результате сложения векторов I₁r₁ и jI₁x₁. Для этого отложим вверх составляющую напряжения – E₁ геометрически сложим с ней векторы I₁r₁ и jI₁x₁. Этому режиму соответствует упрощенная схема замеще­ния, приведенная на рис. 8.11, так как при коротком замыкании трансформатор может быть представлен в виде цепи, состоящей из пос­ледовательно соединенных активных и индуктивных соп­ротивлений первичной и вто­ричной обмоток. Из вектор­ной диаграммы для режима короткого замыкания получа­ют треугольник короткого замыкания ОВГ (рис. 8.12). Для этого век­торы напряжения и э. д. с. вторичной обмотки поворачивают на 180° так, чтобы вектор E₂‘ совпал по направлению с вектором —E₁. При этом векторы токов первичной и вторичной обмоток I₂‘ и I₁ также совпадают.

Складывая между собой векторы активного падения напряжения I₁r₁ и I₂‘ r₂‘ и индуктивные падения напряжения jI₁x₁ и jI₂‘x₂‘ получаем треугольник короткого замыкания, в котором

Рис. 8.12. Треугольник короткого замыка­ния

Сопротивления и x_К,_З=x₁+ x₂‘ называются актив­ным и индуктивным сопротивлениями короткого замыкания или параметрами короткого замыкания.

Активная U_K,₃.а и реактивная U_к.з.х составляющие напряжения короткого замыкания U_K.₃ также выражаются в процентах от но­минального напряжения:

Опыт короткого замыкания производят по схеме, данной на рис. 8.13. Чтобы иметь в цепи меньшие токи, выгоднее подводить напряжение к обмотке высшего напряжения, а обмотку низшего напряжения замыкать накоротко. Постепенно повышая напряже­ние, подводимое к первичной обмотке трансформатора, от 0,3 U_H доводят его до величины, при которой токи в обмотках будут равны номинальным. При этом по приборам измеряют мощность и напря­жение.

Если в трехфазном трансформаторе токи и напряжения в фазах отличаются друг от друга, то ток короткого замыкания определяют из отношений:

Мощность короткого замыкания определя­ется как алгебраическая сумма показаний двух ваттметров:

По данным опыта короткого замыкания нахо­дят полное сопротивление короткого замыкания трансформатора

Активное и реактивное сопротивления ко­роткого замыкания определяются по формулам:

Коэффициент мощности при коротком замыкании

Опыт короткого замыкания позволяет определить потери в меди. Так как напряжение, приложенное к трансформатору, не­значительно и магнитный поток мал, потерями в стали можно пре­небречь. Тогда показания ваттметра в опыте короткого замыкания соответствуют потерям мощности в меди.

Напряжение короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания – напряжение, которое следует подать на одну из обмоток силового трансформатора для возникновения в цепи электрического тока. Для определения величины этого напряжения проводят специальный опыт, во время которого другие обмотки следует закоротить. Производители указывают эту величину в паспорте на изделие в процентном соотношении к номинальному напряжению трансформатора. При проектировании распределительной трансформаторной подстанции напряжение короткого замыкания учитывают при определении возможности трансформаторов работать в параллельном режиме. Другое не менее важное применение – определение реального тока короткого замыкания в режиме эксплуатации, что позволит грамотно и точно отстроить защиту от возможного аварийного режима работы. Обслуживающий электротехнический персонал должен точно знать напряжение короткого замыкания трансформаторов, чтобы учитывать эту информацию при потребности включения трансформаторов на параллельную работу.

Новости

• 18.11.2021 — CITIUS, ALTIUS, FORTIUS: Эволюция силового масляного трансформатора
• 02.04.2021 — Лицензии на конструирование и изготовление оборудования для атомной энергетики. Истинные ценности и преимущества для компании ООО «Трансформер».
• 01.03.2021 — Стратегия цифровой трансформации электросетей и технологии цифровых двойников силовых трансформаторов

© 2024 Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Информация, размещенная на сайте не является офертой.

Работа трансформатора в режиме короткого замыкания

Коротким замыканием называется такой предельный режим работы трансформатора, когда к первичной обмотке подведено какое-либо напряжение, а вторичная обмотка замкнута накоротко, следовательно, вторичное напряжение и₂ равно нулю.

В условиях эксплуатации, когда к трансформатору подведено номинальное напряжение, короткое замыкание является аварийным режимом, так как при этом в обмотках возникают токи, в 10—20 раз превышающие их номинальное значение. Эти токи резко повышают температуру обмотки, а электромагнитные силы значительно возрастают. Поэтому трансформатор должен обладать необходимой механической и термической прочностью. В его схеме должна быть предусмотрена защита, способная отключить от сети короткозамкнутый трансформатор.

Опыт короткого замыкания, когда к первичной обмотке подводится пониженное напряжение 11_К, при котором токи в обмотках равны номинальным, дает возможность определить напряжение короткого замыкания ?/_к; мощность, идущую на покрытие потерь при коротком замыкании Р_к; параметры короткого замыкания г_к, х_к и г_к.

На рис. 4.25 схематически изображен однофазный трансформатор, работающий в режиме короткого замыкания.

Рис. 4.25. Схема при испытании трансформатора в режиме короткого замыкания

Подведем к зажимам первичной обмотки А—Х напряжение и_1к, при котором токи в обмотках равны номинальным. Это напряжение, выраженное в процентах от номинального напряжения соответствующей обмотки, называется напряжением короткого замыкания, т. е. и_к(е_к) = (6 г і_к/6 г _ном)100%.

Напряжение короткого замыкания имеет важное значение и указывается на щитке трансформатора наряду с другими его номинальными данными. Оно составляет и_к(е_к)= 5,5-ДО,5%. Причем с увеличением мощности и напряжения трансформатора напряжение короткого замыкания увеличивается. Так как по первичной и вторичной обмоткам приведенного трансформатора протекают номинальные токи, то они создают первичную и вторичную МДС /[УГі и /₂м>₂. Вступая между собой во взаимодействие, эти МДС создают в сердечнике трансформатора основной магнитный поток Ф_к, который сцеплен с обеими обмотками трансформатора. Кроме того, МДС 1М? и /₂и>₂ образуют первичный и вторичный потоки рассеяния, причем каждый поток рассеяния, замыкающийся вне сердечника, в основном сцеплен с витками только этой обмотки. Поток Ф_к создает в первичной и вторичной обмотках трансформатора ЭДС Еі_к и Е_2к, а поток рассеяния — ЭДС

Составим в комплексной форме уравнения для первичной и вторичной обмоток трансформатора, пользуясь уравнениями равновесия ЭДС

• — Г_гГ_г = 0.
• (4.13)

Уравнение МДС запишется следующим образом:

Сократив обе части равенства на щ, так как = уг₂, получим уравнение токов

Так как Ії_к составляет 5—10% номинального напряжения, то основной поток в сердечнике трансформатора Ф_к и необходимая для его создания намагничивающая составляющая МДС /_ххи>і очень малы. Поэтому ими можно пренебречь. Тогда уравнение токов трансформатора при коротком замыкании запишется в виде

Для реального трансформатора также справедливо равенство (4.14), которое примет следующий вид:

А так как 1^ « 0, то, если иметь в виду только абсолютные значения /] и /₂, получим соотношение токов в трансформаторе

Параметры и мощности потерь при коротком замыкании. Было установлено (4.15), что при коротком замыкании /₁ = /’, поэтому уравнение электрического равновесия трансформатора принимает следующий вид:

называются параметрами короткого замыкания трансформатора.

Для определения параметров короткого замыкания производят опыт короткого замыкания, из которого определяют его напряжение, ток и мощность (ІІ_К, 1 и Р_к).

При коротком замыкании напряжение и₂ = 0 и полезная мощность трансформатора Р₂ = и₂1₂сощ₂ = 0, т. е. трансформатор не совершает полезной работы. Поэтому мощность Р_к = и_кІіС05(р_к, которую трансформатор потребляет при коротком замыкании, расходуется на покрытие потерь, состоящих из потерь в проводниках (меди) первичной И вторичной обмоток ір_м 1 и р_и2). Потерями в стали (р_с) пренебрегают потому, что при опыте короткого замыкания напряжение 11 уменьшается в 20—30 раз по сравнению с опытом холостого хода, и потери в стали р_с уменьшаются в 400—900 раз.

Д = Рщ + Рщ = А 2 ‘! + >1 Г 1 = /і 2 ‘! + І ‘ї г ї = ЛЧ-

Параметры короткого замыкания определяются по формулам

Режим короткого замыкания трансформатора

Режим работы трансформатора при питании хотя бы одной из обмоток от источника с переменным напряжением при коротком замыкании на зажимах одной из других обмоток.

Примечание. Если нет специальной оговорки, то предполагается, что напряжение источника питания равно номинальному напряжению первичной обмотки и синусоидально, а его частота равна номинальной частоте трансформатора

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

• Режим кондиционирования
• Режим короткого замыкания фотоэлектрического полупроводникового приемника излучения

Смотреть что такое «Режим короткого замыкания трансформатора» в других словарях:

• режим короткого замыкания трансформатора — Режим работы трансформатора при питании хотя бы одной из обмоток от источника с переменным напряжением при коротком замыкании на зажимах одной из других обмоток. Примечание. Если нет специальной оговорки, то предполагается, что напряжение… … Справочник технического переводчика
• опыт короткого замыкания пары обмоток — опыт к. з. пары обмоток Режим короткого замыкания, осуществляемый с целью опытного определения потерь напряжения короткого замыкания и других параметров и характеристик пары обмоток трансформатора при номинальной частоте и пониженном против… … Справочник технического переводчика
• Опыт короткого замыкания — Опыт короткого замыкания определение параметров элементов схемы замещения, используемой при расчете реальных схем, в частности, активных двухполюсников. В опыте короткого замыкания сопротивление внешней цепи полагают гораздо меньшим, чем… … Википедия
• Опыт короткого замыкания пары обмоток — 8.7. Опыт короткого замыкания пары обмоток Опыт к. з. пары обмоток Режим короткого замыкания, осуществляемый с целью опытного определения потерь напряжения короткого замыкания и др. параметров и характеристик пары обмоток трансформатора при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• режим — 36. режим [частота вращения] «самоходности»: Режим [минимальная частота вращения выходного вала], при котором газотурбинный двигатель работает без использования мощности пускового устройства при наиболее неблагоприятных внешних условиях. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• ГОСТ 16110-82: Трансформаторы силовые. Термины и определения — Терминология ГОСТ 16110 82: Трансформаторы силовые. Термины и определения оригинал документа: 8.2. Аварийный режим трансформатора Режим работы, при котором напряжение или ток обмотки, или части обмотки таковы, что при достаточной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• Трансформатор — У этого термина существуют и другие значения, см. Трансформатор (значения). Трансформатор силовой ОСМ 0,16 Однофазный сухой многоцелевого назначения мощностью 0.16 кВт … Википедия
• Опыт — 2. Опыт Воспроизведение исследуемого явления в определенных условиях проведения эксперимента при возможности регистрации его результатов Источник: ГОСТ 24026 80: Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• Короткое замыкание — Возникновение пожара вследствие замкнутых электрических проводов У этого термина существуют и другие значения, см. Короткое замыкание (значения). Короткое замыкание (КЗ) электрическое соединение двух точе … Википедия
• устройство защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП Устройство, которое предназначено для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсных токов. Это устройство содержит по крайней мере один нелинейный элемент. [ГОСТ Р 51992 2011 (МЭК 61643 1:2005)] устройство защиты от импульсных… … Справочник технического переводчика