Режим короткого замыкания (КЗ)

Замкнутая накоротко вторичная обмотка приведет к тому, что напряжение U ₂ =0. Если к первичной обмотке подведено номинальное напряжение , то ток во вторичной обмотке в 15-20 раз будет больше . Такой режим недопустим, поэтому короткое замыкание обмотки является аварийным режимом и при эксплуатации в случае возникновения короткого замыкания трансформатора предусматривают меры по отключению трансформатора.

Режим КЗ проводится только в лабораторных условиях и называется опытом короткого замыкания.

Он проводится при условии, что на первичную обмотку подается номинальный ток, то есть

(20)

Тогда напряжение первичной обмотки (U _1к), называемое напряжением короткого замыкания, будет незначительным. Обычно оно выражается в процентах от номинального напряжения

(21)

и составляет (2 – 5)%.

Так как мало, то, следовательно,

Вся мощность короткого замыкания P _кзпойдет на нагрев обмоток, то есть на потери в обмотках трансформатора. Эти потери называются электрическими или потерями в меди. Они складываются из потерь в первичной

и вторичной обмотках:

(22)

Пренебрегая процессом намагничивания из-за малости напряжения U _1к, трансформатор можно представить схемой замещения, включив в нее только сопротивления обмоток. Тогда эта схема примет вид двух последовательно соединенных комплексных сопротивлений (рис. 5а):

− сопротивление первичной обмотки;

− сопротивление вторичной обмотки (“штрих” при активном и индуктивном сопротивлениях поясняется ниже).

Эти последовательные сопротивления складываются, вторичная обмотка соединяется проводом (так как рассматривается режим КЗ) и получается схема, содержащая сопротивления R _к и X _к. (рис. 5 б).

а)

б)

– активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания.

Рис. 5 – Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания

Для этой схемы по второму правилу Кирхгофа можно записать уравнение:

(23)

где

Построим векторную диаграмму для этой схемы:

Рис. 6. Векторная диаграмма режима короткого замыкания

Если все стороны треугольника напряжений поделить на , то получим треугольник напряжений короткого замыкания (рис. 7).

Рис. 7. Треугольник напряжений режима короткого замыкания

Здесь:

– активная составляющая напряжения КЗ.

– реактивная составляющая напряжения КЗ.

Тогда:

(24)

При проведении опыта короткого замыкания в лабораторных условиях на первичную обмотку подается номинальный ток I _1ном, а вторичная обмотка замыкается накоротко проводом. С помощью электроизмерительных приборов (ваттметра, амперметра и вольтметра) измеряют значения: .

По результатам опыта можно определить:

1. Потери в обмотках (потери в меди)

(25)

2. Сопротивления короткого замыкания R _к и Х _к:

(26)

Дата добавления: 2015-07-15