Λειτουργία βραχυκυκλώματος μετασχηματιστή

Η λειτουργία βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή είναι μια τέτοια λειτουργία όταν οι ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης κλείνουν από έναν αγωγό ρεύματος με αντίσταση ίση με μηδέν (ZH = 0). Ένα βραχυκύκλωμα του μετασχηματιστή κατά τη λειτουργία δημιουργεί μια κατάσταση έκτακτης ανάγκης, καθώς το δευτερεύον ρεύμα, άρα και το πρωτεύον ρεύμα, αυξάνεται αρκετές δεκάδες φορές σε σύγκριση με το ονομαστικό. Επομένως, σε κυκλώματα με μετασχηματιστές, παρέχεται προστασία που απενεργοποιεί αυτόματα τον μετασχηματιστή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος.

Σε εργαστηριακές συνθήκες, είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί ένα δοκιμαστικό βραχυκύκλωμα του μετασχηματιστή, στο οποίο οι ακροδέκτες του δευτερεύοντος τυλίγματος είναι βραχυκυκλωμένοι και μια τάση Uk εφαρμόζεται στο πρωτεύον, στο οποίο το ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα κάνει δεν υπερβαίνει την ονομαστική τιμή (Ik < I1nom). Σε αυτή την περίπτωση, η τάση Uk, εκφρασμένη σε ποσοστό, με Ik = I1nom, συμβολίζεται με uK και ονομάζεται τάση βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή. το χαρακτηριστικό του μετασχηματιστήαναγράφεται στο διαβατήριο.

Ετσι (%):

όπου U1nom είναι η ονομαστική κύρια τάση.

Η τάση βραχυκυκλώματος εξαρτάται από την υψηλότερη τάση των περιελίξεων του μετασχηματιστή. Για παράδειγμα, σε υψηλότερη τάση 6-10 kV uK = 5,5%, στα 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5%, στα 110 kV uK = 10,5%, κ.λπ. Όπως μπορείτε να δείτε, καθώς αυξάνεται η ονομαστική τάση, αυξάνεται η τάση βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή.

Όταν η τάση Uc είναι 5-10% της ονομαστικής πρωτεύουσας τάσης, το ρεύμα μαγνήτισης (ρεύμα χωρίς φορτίο) μειώνεται 10-20 φορές ή ακόμη πιο σημαντικά. Επομένως, σε λειτουργία βραχυκυκλώματος θεωρείται ότι

Η κύρια μαγνητική ροή F μειώνεται επίσης κατά 10–20 και τα ρεύματα διαρροής των περιελίξεων γίνονται ανάλογα με την κύρια ροή.

Δεδομένου ότι όταν η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή βραχυκυκλώνεται, η τάση στους ακροδέκτες του είναι U2 = 0, π.χ. και τα λοιπά. σελ. γιατί παίρνει τη μορφή

και η εξίσωση τάσης για τον μετασχηματιστή γράφεται ως

Αυτή η εξίσωση αντιστοιχεί στο ισοδύναμο κύκλωμα μετασχηματιστή που φαίνεται στο Σχ. 1.

Το διανυσματικό διάγραμμα του μετασχηματιστή βραχυκυκλώματος που αντιστοιχεί στην εξίσωση και το διάγραμμα στο Σχ. 1 φαίνεται στο ΣΧ. 2. Η τάση βραχυκυκλώματος έχει ενεργά και αντιδραστικά στοιχεία. Η γωνία φk μεταξύ των διανυσμάτων αυτών των τάσεων και ρευμάτων εξαρτάται από την αναλογία μεταξύ των ενεργών και ενεργών επαγωγικών συνιστωσών της αντίστασης του μετασχηματιστή.

Ρύζι. 1. Ισοδύναμο κύκλωμα του μετασχηματιστή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος

Ρύζι. 2. Διανυσματικό διάγραμμα του μετασχηματιστή υπό βραχυκύκλωμα

Για μετασχηματιστές με ονομαστική ισχύ 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; με ονομαστική ισχύ 6300 kVA ή περισσότερο XK / RK = 10 ή περισσότερο. Επομένως, πιστεύεται ότι για μετασχηματιστές υψηλής ισχύος UK = Ucr και η σύνθετη αντίσταση ZK = Xk.

Εμπειρία βραχυκυκλώματος.

Αυτό το πείραμα, όπως και το πείραμα χωρίς φορτίο, διεξάγεται για τον προσδιορισμό των παραμέτρων του μετασχηματιστή. Συναρμολογείται ένα κύκλωμα (Εικ. 3) στο οποίο η δευτερεύουσα περιέλιξη βραχυκυκλώνεται από ένα μεταλλικό βραχυκυκλωτήρα ή σύρμα με αντίσταση κοντά στο μηδέν. Εφαρμόζεται τάση Uk στο πρωτεύον τύλιγμα, στο οποίο το ρεύμα σε αυτό είναι ίσο με την ονομαστική τιμή I1nom.

Ρύζι. 3. Σχηματική απεικόνιση του πειράματος βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή

Σύμφωνα με τα δεδομένα μέτρησης, προσδιορίζονται οι ακόλουθες παράμετροι του μετασχηματιστή.

Τάση βραχυκυκλώματος

όπου UK είναι η τάση που μετράται με ένα βολτόμετρο στο I1, = I1nom. Στη λειτουργία βραχυκυκλώματος, το UK είναι πολύ μικρό, επομένως οι απώλειες χωρίς φορτίο είναι εκατοντάδες φορές μικρότερες από ό,τι στην ονομαστική τάση. Έτσι, μπορούμε να υποθέσουμε ότι Ppo = 0 και η ισχύς που μετράται από το βατόμετρο είναι η απώλεια ισχύος Ppk, λόγω της ενεργού αντίστασης των περιελίξεων του μετασχηματιστή.

Στο ρεύμα I1, = I1nom λαμβάνετε ονομαστικές απώλειες ισχύος για τη θέρμανση των περιελίξεων Rpk.nom, οι οποίες ονομάζονται ηλεκτρικές απώλειες ή απώλειες βραχυκυκλώματος.

Από την εξίσωση τάσης για τον μετασχηματιστή, καθώς και από το ισοδύναμο κύκλωμα (βλ. Εικ. 1), λαμβάνουμε

όπου ZK είναι η σύνθετη αντίσταση του μετασχηματιστή.

Μετρώντας το Uk και το I1 μπορείτε να υπολογίσετε την αντίσταση του μετασχηματιστή

Η απώλεια ισχύος κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο

Ως εκ τούτου, η ενεργή αντίσταση των περιελίξεων του μετασχηματιστή

βρέθηκαν από τις ενδείξεις του βατόμετρου και του αμπερόμετρου. Γνωρίζοντας τα Zk και RK, μπορείτε να υπολογίσετε την επαγωγική αντίσταση των περιελίξεων:

Γνωρίζοντας τα Zk, RK και Xk του μετασχηματιστή, μπορείτε να δημιουργήσετε τις τάσεις βραχυκυκλώματος του κύριου δέλτα (τρίγωνο OAB στο Σχ. 2) και επίσης να προσδιορίσετε τα ενεργά και επαγωγικά στοιχεία της τάσης βραχυκυκλώματος: