logo
Сборник лаб ч 1

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.