Transformator kortsluitmodus

De kortsluitmodus van de transformator is zo'n modus wanneer de klemmen van de secundaire wikkeling worden gesloten door een stroomgeleider met een weerstand gelijk aan nul (ZH = 0). Een kortsluiting van de transformator tijdens bedrijf creëert een noodmodus, aangezien de secundaire stroom, en dus de primaire stroom, tientallen keren toeneemt in vergelijking met de nominale stroom. Daarom is er in circuits met transformatoren een beveiliging voorzien die bij kortsluiting de transformator automatisch uitschakelt.

Onder laboratoriumomstandigheden is het mogelijk om een ​​testkortsluiting van de transformator uit te voeren, waarbij de klemmen van de secundaire wikkeling worden kortgesloten en een spanning Uk op de primaire wikkeling wordt aangelegd, waarbij de stroom in de primaire wikkeling niet de nominale waarde (Ik < I1nom) niet overschrijden. De spanning Uk, uitgedrukt in procenten, met Ik = I1nom, wordt in dit geval aangeduid met uK en wordt de kortsluitspanning van de transformator genoemd. Het kenmerk van de transformatoraangegeven in het paspoort.

Dus (%):

waarbij U1nom de nominale primaire spanning is.

De kortsluitspanning is afhankelijk van de hogere spanning van de transformatorwikkelingen. Bijvoorbeeld bij een hogere spanning van 6-10 kV uK = 5,5%, bij 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5%, bij 110 kV uK = 10,5%, etc. Zoals u kunt zien, neemt de kortsluitspanning van de transformator toe naarmate de nominale spanning toeneemt.

Wanneer de spanning Uc 5-10% van de nominale primaire spanning is, neemt de magnetiseringsstroom (nullaststroom) 10-20 keer of zelfs significant af. Daarom wordt dat in de kortsluitmodus beschouwd

De magnetische hoofdflux F neemt ook af met een factor 10-20, en de lekstromen van de wikkelingen worden evenredig met de hoofdflux.

Omdat wanneer de secundaire wikkeling van de transformator wordt kortgesloten, de spanning op de klemmen U2 = 0 is, b.v. enz. pp. omdat het de vorm aanneemt

en de spanningsvergelijking voor de transformator wordt geschreven als

Deze vergelijking komt overeen met het transformatorequivalentcircuit getoond in Fig. 1.

Het vectordiagram van de kortsluittransformator dat overeenkomt met de vergelijking en het diagram in Fig. 1 wordt getoond in FIG. 2. Kortsluitspanning heeft actieve en reactieve componenten. De hoek φk tussen de vectoren van deze spanningen en stromen hangt af van de verhouding tussen de actieve en reactieve inductieve componenten van de transformatorweerstand.

Rijst. 1. Equivalent circuit van de transformator in geval van kortsluiting

Rijst. 2. Vectordiagram van de transformator onder kortsluiting

Voor transformatoren met nominaal vermogen 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; met nominaal vermogen 6300 kVA of meer XK / RK = 10 of meer. Daarom wordt aangenomen dat voor hoogvermogentransformatoren UK = Ucr en de impedantie ZK = Xk.

Ervaring met kortsluiting.

Dit experiment wordt, net als het nullastexperiment, uitgevoerd om de parameters van de transformator te bepalen. Er wordt een circuit samengesteld (Fig. 3) waarin de secundaire wikkeling wordt kortgesloten door een metalen jumper of draad met een weerstand die bijna nul is. Op de primaire wikkeling wordt een spanning Uk aangelegd, waarbij de stroom erin gelijk is aan de nominale waarde I1nom.

Rijst. 3. Schema van het kortsluitexperiment van de transformator

Volgens de meetgegevens worden de volgende parameters van de transformator bepaald.

Kortsluitspanning

waarbij UK de met een voltmeter gemeten spanning is op I1, = I1nom.In kortsluitmodus is UK erg klein, dus nullastverliezen zijn honderden keren kleiner dan bij nominale spanning. We kunnen dus aannemen dat Ppo = 0 en het door de wattmeter gemeten vermogen het vermogensverlies Ppk is, vanwege de actieve weerstand van de transformatorwikkelingen.

Bij stroom I1, = I1nom krijgen nominale vermogensverliezen voor het verwarmen van de wikkelingen Rpk.nom, die elektrische verliezen of kortsluitverliezen worden genoemd.

Uit de spanningsvergelijking voor de transformator, evenals uit het equivalente circuit (zie Fig. 1), verkrijgen we

waarbij ZK de impedantie van de transformator is.

Door Uk en I1 te meten, kunt u de transformatorimpedantie berekenen

Het vermogensverlies tijdens een kortsluiting kan worden uitgedrukt met de formule

Vandaar actieve weerstand van de transformatorwikkelingen

gevonden van de wattmeter en ampèremeter lezingen. Als u Zk en RK kent, kunt u de inductieve weerstand van de wikkelingen berekenen:

Als u de Zk, RK en Xk van de transformator kent, kunt u de kortsluitspanningen van de hoofddelta (driehoek OAB in Fig. 2) opbouwen en ook de actieve en inductieve componenten van de kortsluitspanning bepalen: