Режим короткого замыкания трансформатора

Схема замещения трансформатора

Рис. 2.14. Векторная диаграмма напряжений

(активно-индуктивная нагрузка)

Построим векторную диаграмму приведённого трансформатора для случая активно-емкостной нагрузки: (рис. 2.15):

При анализе работы трансформаторов обычно используется электрическая схема замещения, в которой электромагнитная связь между обмотками заменяется электрической. Потенциалы точек (1) и (3), (2) и (4) одинаковые (рис. 2.16), т.к. для приведённого трансформатора , и эти точки можно объединить электрически. Получающаяся при этом схема называется Т-образной схемой замещения (рис. 2.16).

В результате имеем объединённую катушку, в которой протекает ток . Эта обмотка называется намагничивающим контуром с сопротивлением .

Схема замещения является не только математической моделью трансформатора, но и его физической моделью. Каждый параметр схемы замещения имеет физический смысл (рис. 2.17).

На рис. 2.17. – р _эл1, р _эл2 – электрический потери первичной и вторичной обмоток соответственно; р _мг – магнитные потери; Ф – основной магнитный поток; Ф_s ₁, Ф_s ₂ – потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток.

Эквивалентное сопротивление схемы замещения

. (2.55)

Часто пользуются упрощённой схемой замещения (рис. 2.18), т.к. при режимах работы трансформатора близких к номинальному, током I ₀ можно пренебречь.

Тогда уравнение напряжений приобретает вид:

(2.56)

Согласно данному уравнению, построим векторную диаграмму напряжений (рис. 2.19).

Рис. 2.19. Упрощенная векторная диаграмма для активно-емкостной (а) и активно-индуктивной (б) нагрузки

Короткое замыкание трансформатора – это такой режим работы трансформатора, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, т.е. z _нг= 0, при этом U ₂= 0. В условиях, когда к трансформатору подведено первичное номинальное напряжение U ₁= U _1н, короткое замыкание является аварийным режимом и представляет большую опасность для трансформатора, т.к. ток короткого замыкания I _к>(10 … 20) I _1н. Поэтому при опыте короткого замыкания (к.з.) вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, а к зажимам первичной обмотки подводят пониженное напряжение U _к= (5 … 10)% U _н(рис. 2.20).

При этом под номинальным напряжением короткого замыкания подразумевают напряжение, подведённое к зажимам первичной обмотки при замкнутой вторичной, когда по обеим обмоткам протекают номинальные токи.Номинальное напряжение короткого замыкания составляет U _кн=(3 … 10)% U _н.

Часто напряжение короткого замыкания выражают в процентах от номинального напряжения:

(2.57)

При коротком замыкании токи и создают МДС и , в результате взаимодействия которых создаётся основной магнитный поток. А так как U _к=(5 … 10)% U _н, то основной магнитный поток и необходимая для его создания МДС невелики, вследствие чего намагничивающим током и намагничивающим контуром в схеме замещения можно пренебречь.