Režim zkratu transformátoru

Zkratový režim transformátoru je takový režim, kdy jsou svorky sekundárního vinutí uzavřeny proudovým vodičem s odporem rovným nule (ZH = 0). Zkrat transformátoru za provozu vytváří nouzový režim, protože sekundární proud, a tedy i primární proud, se několikanásobně zvýší oproti jmenovitému. Proto je v obvodech s transformátory zajištěna ochrana, která automaticky vypne transformátor v případě zkratu.

V laboratorních podmínkách je možné provést zkušební zkrat transformátoru, při kterém dojde ke zkratování vývodů sekundárního vinutí a na primáru je přivedeno napětí Uk, při kterém proud v primárním vinutí ano. nesmí překročit jmenovitou hodnotu (Ik < I1nom). V tomto případě je napětí Uk, vyjádřené v procentech, s Ik = I1nom, označeno uK a nazývá se zkratové napětí transformátoru. to charakteristika transformátoruuvedeno v pasu.

Tím pádem (%):

kde U1nom je jmenovité primární napětí.

Zkratové napětí závisí na vyšším napětí vinutí transformátoru. Například při vyšším napětí 6-10 kV uK = 5,5 %, při 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5 %, při 110 kV uK = 10,5 % atd. Jak vidíte, se zvýšením jmenovitého napětí se zvyšuje zkratové napětí transformátoru.

Když je napětí Uc 5-10% jmenovitého primárního napětí, magnetizační proud (proud naprázdno) klesá 10-20krát nebo ještě výrazněji. Proto se v režimu zkratu uvažuje, že

Hlavní magnetický tok F se také sníží 10–20krát a svodové proudy vinutí se stanou úměrnými hlavnímu toku.

Protože při zkratu sekundárního vinutí transformátoru je napětí na jeho svorkách U2 = 0, např. atd. str. protože má formu

a napěťová rovnice pro transformátor je zapsána jako

Tato rovnice odpovídá ekvivalentnímu obvodu transformátoru znázorněnému na Obr. 1.

Vektorový diagram transformátoru nakrátko odpovídající rovnici a diagramu na Obr. 1 je znázorněn na Obr. 2. Zkratové napětí má aktivní a jalovou složku. Úhel φk mezi vektory těchto napětí a proudů závisí na poměru mezi aktivní a reaktivní indukční složkou odporu transformátoru.

Rýže. 1. Ekvivalentní obvod transformátoru v případě zkratu

Rýže. 2. Vektorové schéma transformátoru při zkratu

Pro transformátory se jmenovitým výkonem 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; se jmenovitým výkonem 6300 kVA nebo více XK / RK = 10 nebo více. Proto se má za to, že pro vysokovýkonové transformátory UK = Ucr a impedance ZK = Xk.

Zkušenosti se zkratem.

Tento experiment, stejně jako experiment naprázdno, se provádí za účelem stanovení parametrů transformátoru. Sestaví se obvod (obr. 3), ve kterém je sekundární vinutí zkratováno kovovou propojkou nebo drátem s odporem blízkým nule. Na primární vinutí je přivedeno napětí Uk, při kterém je proud v něm roven jmenovité hodnotě I1nom.

Rýže. 3. Schéma pokusu nakrátko transformátoru

Podle naměřených dat jsou určeny následující parametry transformátoru.

Zkratové napětí

kde UK je napětí naměřené voltmetrem při I1 = I1nom.V režimu zkratu je UK velmi malé, takže ztráty naprázdno jsou stokrát menší než při jmenovitém napětí. Můžeme tedy předpokládat, že Ppo = 0 a výkon naměřený wattmetrem je ztrátový výkon Ppk, způsobený aktivním odporem vinutí transformátoru.

Při proudu I1, = I1nom získáte jmenovité výkonové ztráty pro ohřev vinutí Rpk.nom, které se nazývají elektrické ztráty nebo zkratové ztráty.

Z napěťové rovnice pro transformátor, stejně jako z náhradního obvodu (viz obr. 1), získáme

kde ZK je impedance transformátoru.

Měřením Uk a I1 můžete vypočítat impedanci transformátoru

Ztrátu výkonu při zkratu lze vyjádřit vzorcem

Z toho vyplývá aktivní odpor vinutí transformátoru

zjištěné z údajů wattmetru a ampérmetru. Když znáte Zk a RK, můžete vypočítat indukční odpor vinutí:

Znáte-li Zk, RK a Xk transformátoru, můžete sestavit zkratová napětí hlavního trojúhelníku (trojúhelník OAB na obr. 2) a také určit aktivní a indukční složky zkratového napětí: