6.2.4. Характеристики трёхфазного короткого замыкания
Режим работы трансформатора, при котором к первичной обмотке подводится напряжение от источника переменного тока, а выводы вторичной обмотки замкнуты накоротко, называют режимом короткого замыкания. Если короткое замыкание происходит при номинальном подводимом напряжении, токи в обмотках превышают номинальные в 6 – 20 раз. Такой режим является аварийным, и трансформатор должен быть немедленно отключён от сети.
Опыт короткого замыкания выполняют при таком пониженном напряжении первичной обмотки, при котором токи в обмотках не превышают 1,2 от номинальных. В опыте измеряют линейные напряжение Uк , ток Iк и потребляемую активную мощность Рк. По результатам измерений строят графики зависимостей Iк , Pк , cosφк = f(Uк ) (рис. 6.5).
Для анализа характеристик и параметров короткого замыкания с учётом соотношения сопротивлений Zμ* >>Z1*, используется упрощённая схема замещения (рис. 6.3) при закороченных выводах вторичной обмотки.
Ток Iк при увеличении напряжения изменяется по линейному закону, так как сопротивления rк и xк не зависят от напряжения. Сопротивление rк зависит от температуры, и при быстром проведении опыта температура обмоток не меняется. Сопротивление соответствует полям рассеяния, замыкающимся в основном по воздуху, магнитная проницаемость которого постоянна.
Активная мощность, потребляемая трансформатором из сети, расходуется на электрические потери в обмотках и добавочные потери Рк = рэ1 + + рэ2 + рдоб. Магнитными потерями в стали магнитопровода можно пренебречь, так как поток в сердечнике мал из-за малого подводимого напряжения. Электрические потери в обмотках и добавочные потери, связанные с током нагрузки, пропорциональны квадрату тока, а ток Iк пропорционален напряжению Uк, поэтому на рис. 6.6 график зависимости Рк = f(Uк) имеет вид квадратичной параболы.
Коэффициент мощности при коротком замыкании определяется по формуле:
=, (6.5)
где Iкл, Iкф – линейные и фазные токи; Uкл ,Uкф - линейные и фазные напряжения. Коэффициент мощности, который можно выразить также через сопротивления упрощённой схемы замещения (рис. 6.3) как cosφк = rк/Zк, при изменении напряжения остаётся постоянным, так как сопротивления rк и xк не зависят от напряжения.
По характеристикам короткого замыкания определяют потери короткого замыкания Ркн и напряжение короткого замыкания Uкн, соответствующие номинальному току (рис. 6.5).
Напряжение короткого замыкания – это напряжение, которое нужно подвести к зажимам первичной обмотки трансформатора при замкнутой накоротко вторичной обмотке, чтобы в обмотках установились номинальные токи при номинальной частоте.В соответствии со схемой замещения (рис. 6.3), напряжение короткого замыкания и его активную и реактивную составляющие определяют по формулам:
Uкн= IнфZк, Uка= Iнф rк, Uкr = Iнф xк. (6.6)
Рис. 6.5. Характеристики короткого замыкания
По данным опыта короткого замыкания можно рассчитать сопротивления упрощённой схемы замещения:
. (6.7)
Сопротивления обмоток, потери короткого замыкания и напряжение короткого замыкания согласно ГОСТ 3484.1-88 следует привести к расчётной условной температуре Θр= 750С для изоляции класса А, Е, В по формулам:
, ,
(6.8) ,
где t0 − температура окружающей среды во время опыта.
Напряжение короткого замыкания выражают в процентах от номинального:
uк% = 100Uкн75 /Uнф.
Обычно uк% составляет 5 – 15%.
Напряжение короткого замыкания и его составляющие в относительных единицах равны соответствующим сопротивлениям короткого замыкания в относительных единицах:
uк* = Zк* , uка* = rк* , uкr* = xк* .
Потери короткого замыкания Ркн75 и напряжение короткого замыкания uк% приводятся в паспорте трансформатора.
- Исследование электрических машин
- Часть 1
- Содержание
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя . . . . 5
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия . . . . . . . . . 32
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора . . . . . . .34
- 6.2.3. Характеристики холостого хода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
- 6.5. Заключение по работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
- Лабораторная работа № 2 Исследование двигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением
- 2.1.Программа лабораторной работы
- 2.2. Краткие теоретические сведения о двигателях постоянного тока
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя
- 2.2.2. Системы электромагнитного возбуждения и обозначения выводов обмоток двигателей
- 2.2.3. Основные уравнения двигателей
- 2.2.4. Пуск двигателей в ход
- 2.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 2.4. Разработка принципиальной электрической схемы опытов
- 2.5. Методические указания к выполнению работы
- 2.5.1. Запуск двигателя
- 2.5.2. Снятие естественных рабочих, скоростной и механической характеристик
- 2.5.3. Снятие искусственных скоростных и механических характеристик
- 2.6. Заключение по работе
- 2.7. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 4 Исследование трехфазного асинхронного двигателя
- 4.1. Программа лабораторной работы
- 4.2. Принцип действия и устройство асинхронных двигателей
- 4.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 4.4. Разработка принципиальных электрических схем опытов
- 4.5. Измерение сопротивления изоляции обмоток
- 4.6. Определение коэффициента трансформации
- 4.7. Опыт холостого хода
- 4.8. Естественные рабочие характеристики
- 4.9. Механические характеристики
- 4.10. Заключение по работе
- 4.10. Заключение по работе
- 4.11. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 6
- 6.2. Краткие теоретические сведения о трансформаторах
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия
- Намагничивающий ток создаёт результирующую мдс Fμ , а она - результирующий магнитный поток взаимной индукции ф.
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора
- Сопротивления в относительных единицах для силовых трансформаторов
- 6.2.3. Характеристики холостого хода
- 6.2.4. Характеристики трёхфазного короткого замыкания
- 6.2.5. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
- 6.2.6. Коэффициент полезного действия трансформатора
- 6.2.7. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов
- Маркировка фаз трехфазных двухобмоточных трансформаторов
- 6.3. Методические указания к выполнению лабораторной работы
- 6.3.1. Объект исследования и необходимое оборудование
- Разработка принципиальных электрических схем
- Опыт холостого хода
- Опыт трёхфазного короткого замыкания
- 6.3.5. Снятие внешней характеристики
- 6.3.6. Экспериментальная проверка группы соединения обмоток
- 6.4. Теоретические расчеты и построения
- 6.5. Заключение по работе
- 6.6. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 12 Исследование трёхфазного синхронного двигателя
- 12.1. Программа лабораторной работы
- 12.2. Принцип действия и устройство синхронных двигателей
- 12.3. Способы пуска синхронного двигателя
- 12.3.2. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.5. Объект исследования и необходимое оборудование
- 12.6. Разработка принципиальной электрической схемы для опытов
- 12.7. Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя методом точной синхронизации
- 12.8. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.9. Снятие V-образных характеристик
- 12.10. Снятие рабочих и механической характеристик синхронного двигателя
- 12.11. Заключение по работе
- 12.12. Контрольные вопросы
- Библиографический список
- Часть 1