Tryb zwarcia transformatora
Tryb zwarciowy transformatora to taki tryb, w którym zaciski uzwojenia wtórnego są zamknięte przewodem prądowym o rezystancji równej zeru (ZH = 0). Zwarcie transformatora podczas pracy tworzy tryb awaryjny, ponieważ prąd wtórny, a co za tym idzie prąd pierwotny, wzrasta kilkadziesiąt razy w porównaniu z prądem znamionowym. Dlatego w obwodach z transformatorami przewidziano zabezpieczenie, które automatycznie wyłącza transformator w przypadku zwarcia.
W warunkach laboratoryjnych można przeprowadzić próbne zwarcie transformatora, w którym następuje zwarcie zacisków uzwojenia wtórnego i podanie na uzwojenie pierwotne napięcia Uk, w którym prąd w uzwojeniu pierwotnym nie nie przekraczać wartości nominalnej (Ik < I1nom). W tym przypadku napięcie Uk, wyrażone w procentach, przy Ik = I1nom, oznaczane jest przez uK i nazywane jest napięciem zwarcia transformatora. To Charakterystyka transformatorawskazany w paszporcie.
Zatem (%):
gdzie U1nom jest znamionowym napięciem pierwotnym.
Napięcie zwarcia zależy od wyższego napięcia uzwojeń transformatora. Np. przy wyższym napięciu 6-10 kV uK = 5,5%, przy 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5%, przy 110 kV uK = 10,5% itd. Jak widać, wraz ze wzrostem napięcia znamionowego rośnie napięcie zwarciowe transformatora.
Gdy napięcie Uc wynosi 5-10% znamionowego napięcia pierwotnego, prąd magnesujący (prąd biegu jałowego) zmniejsza się 10-20-krotnie lub nawet bardziej znacząco. Dlatego w trybie zwarciowym uważa się, że
Główny strumień magnetyczny F również zmniejsza się o współczynnik 10–20, a prądy upływu uzwojeń stają się współmierne do głównego strumienia.
Ponieważ przy zwarciu uzwojenia wtórnego transformatora napięcie na jego zaciskach wynosi U2 = 0, e. itp. s., ponieważ przyjmuje formę
a równanie napięcia dla transformatora jest zapisane jako
To równanie odpowiada równoważnemu obwodowi transformatora pokazanemu na ryc. 1.
Schemat wektorowy przekładnika zwarciowego odpowiadający równaniu i schematowi na rys. 1 pokazano na FIG. 2. Napięcie zwarcia ma składową czynną i reaktywną. Kąt φk między wektorami tych napięć i prądów zależy od stosunku czynnej i biernej składowej indukcyjnej rezystancji transformatora.
Ryż. 1. Obwód zastępczy transformatora w przypadku zwarcia
Ryż. 2. Schemat wektorowy zwarcia transformatora
Dla transformatorów o mocy znamionowej 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; o mocy znamionowej 6300 kVA lub więcej XK / RK = 10 lub więcej. Dlatego uważa się, że dla transformatorów dużej mocy UK = Ucr, a impedancja ZK = Xk.
Doświadczenie zwarciowe.
Eksperyment ten, podobnie jak eksperyment bez obciążenia, przeprowadza się w celu określenia parametrów transformatora. Składa się obwód (rys. 3), w którym uzwojenie wtórne jest zwarte metalową zworką lub drutem o rezystancji bliskiej zeru. Do uzwojenia pierwotnego przykładane jest napięcie Uk, przy którym prąd w nim jest równy wartości nominalnej I1nom.
Ryż. 3. Schemat eksperymentu zwarciowego transformatora
Zgodnie z danymi pomiarowymi określa się następujące parametry transformatora.
Napięcie zwarciowe
gdzie UK to napięcie mierzone woltomierzem na I1 = I1nom W trybie zwarciowym UK jest bardzo małe, więc straty bez obciążenia są setki razy mniejsze niż przy napięciu znamionowym. Możemy więc przyjąć, że Ppo = 0, a moc mierzona watomierzem to strata mocy Ppk, spowodowana rezystancją czynną uzwojeń transformatora.
Przy prądzie I1, = I1nom uzyskać nominalne straty mocy do ogrzewania uzwojeń Rpk.nom, które nazywane są stratami elektrycznymi lub stratami zwarciowymi.
Z równania napięcia dla transformatora, a także z obwodu równoważnego (patrz ryc. 1), otrzymujemy
gdzie ZK jest impedancją transformatora.
Mierząc Uk i I1 można obliczyć impedancję transformatora
Straty mocy podczas zwarcia można wyrazić wzorem
Stąd rezystancja czynna uzwojeń transformatora
wynika z odczytów watomierza i amperomierza. Znając Zk i RK, możesz obliczyć rezystancję indukcyjną uzwojeń:
Znając Zk, RK i Xk transformatora, można zbudować napięcia zwarcia głównego trójkąta (trójkąt OAB na rys. 2), a także wyznaczyć składową czynną i indukcyjną napięcia zwarcia:
