5.1.1 Рекомендации для студента

Реальные электрические цепи не могут состоять из идеальных реактивных сопротивлений, в них присутствует активное сопротивление. В цепи, с последовательно соединенными активным сопротивлением и индуктивностью (рисунок 5.1), активное напряжение совпадает по фазе с током, индуктивное напряжение опережает ток по фазе на угол 90⁰.

При протекании тока в электрической цепи с активным сопротивлением и индуктивностью справедливы следующие соотношения:

Треугольники напряжений, сопротивлений, мощностей.

5.1.2 Примеры решения задач

Задача№ 5.1

К сети переменного напряжения 220В подключена катушка с активным сопротивлением 6 Ом и индуктивностью 50 мГн (рисунок 5.3) . Определить действующее значение тока, полную, активную и реактивную мощности.

Дано: U=220В

f =50Гц

L=50мГн

R = 6Ом

—————————

Определить: I, P, Q, S

Решение задачи

Индуктивное сопротивление катушки:

Х_L=ω*L=2π*f*L;

Х_L=2*π*50*10^-3=15,7Ом;

Полное сопротивление цепи:

;

=16,8Ом;

Ток в цепи равен:

I=U/Z;

I=220\16,8=13,1А;

Полная мощность цепи:

S=U*I;

S=220*13,1=2882ВА;

cos φ=R/Z;

cos φ =6/16,8=0,38;

sin φ=X_L/Z;

sin φ= 15,7/16,8=0,93;

Активная мощность:

P=S*cosφ;

P=2882*0,38=1095,16Вт;

Реактивная мощность:

Q=S*sinφ;

Q=2882*0,93=2680 вар.

5.2 Цепь с активным сопротивлением и емкостью

5.2.1 Рекомендации для студента

В цепи (рисунок 5.4) с активным сопротивлением и емкостью напряжение на реактивном сопротивлении отстает от тока по фазе на 90⁰.

— ток в цепи;

-напряжение на активном сопротивлении;

— напряжение на емкостном сопротивлении;

— напряжение цепи;

==— действующее напряжение в цепи;

— ток в этой цепи определяется по закону Ома;

5.2.2 Примеры решения задач

Задача№5.2

В цепи переменного тока с активным сопротивлением и емкостью при частоте 100Гц измерительные приборы показывают: амперметр – 6А, вольтметр – 180В, ваттметр – 360 Вт. Определить параметры схемы замещения (рисунок 5.6) с последовательным соединением элементов, реактивную и полную мощности цепи.

Дано: I=6А;

U=180В;

Р=360Вт;

———————-

Определить: R, X_c, Z, S, Q

Решение задачи

Определим полное сопротивление:

Z=180/6=30 Ом;

Активное сопротивление: R=P/I

R=360/36=10 Ом;

Емкостное сопротивление: ;

X_c== 28 Ом;

Полная мощность: ;

S=180*6=1080ВА;

Реактивная мощность: ;

Q=1018 вар.

Задача№5.3

В сеть переменного синусоидального тока напряжениемU=220В необходимо включить электрическую лампу напряжениемU_л=127В и мощностьюР_л=100Вт. Определить емкость конденсатораС, который необходимо включить последовательно с лампой, чтобы напряжение на лампе не превышало номинальногоU_н=127В. На какое напряжение должен быть рассчитан конденсатор (рабочее напряжение), чтобы иметь четырехкратный запас прочности? Частота тока сетиf=50 Гц.

Дано: U=220В;

U_л=127 В;

Р_л=100Вт;

f=50 Гц;

—————————

Определить: С, U_с

Решение задачи

Номинальный ток электрической лампы:

;

I_н= 100/127=0,79А;

Напряжение, которое компенсируется конденсатором:

;

U_c=B;

U_mc= U_c;

U_mc= 1,41*180=254В;

Сопротивление конденсатора:

;

Х_с=180/0,79=227,8Ом;

Емкость такого конденсатора:

;

Обеспечение четырехкратного запаса прочности:

U_Р=4U_mс;

U_р=4*254=1064В.

Конденсатор рассчитан на рабочее напряжение 1000 В.

Reactance | электроника | Britannica

Reactance , в электричестве, мера противоположности, которую цепь или часть цепи представляет электрическому току, поскольку ток меняется или меняется. Постоянные электрические токи, протекающие вдоль проводников в одном направлении, подвергаются противодействию, называемому электрическим сопротивлением, но не имеют реактивного сопротивления. Реактивное сопротивление присутствует в дополнение к сопротивлению, когда проводники несут переменный ток. Реактивное сопротивление также возникает на короткие промежутки времени, когда постоянный ток изменяется по мере приближения или отклонения от постоянного тока, например, когда выключатели замкнуты или разомкнуты.

Британика Викторина

Электроника и гаджеты Викторина

Что из этого не телефон?

Реактивное сопротивление бывает двух типов: индуктивное и емкостное. Индуктивное реактивное сопротивление связано с магнитным полем, которое окружает провод или катушку, несущую ток.Переменный ток в таком проводнике или индукторе создает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, влияет на ток и напряжение (разность потенциалов) на этой части цепи. Индуктор по существу противостоит изменениям тока, внося изменения в отставание по току от напряжения. Ток накапливается, поскольку напряжение возбуждения уже уменьшается, имеет тенденцию продолжать работать при максимальном значении, когда напряжение меняет свое направление, падает до нуля, когда напряжение увеличивается до максимума в противоположном направлении, и меняет себя и накапливается в в том же направлении, что и напряжение, даже если напряжение снова падает.Индуктивное реактивное сопротивление, мера этого противодействия току, пропорционально как частоте f переменного тока, так и свойству индуктора, называемому индуктивностью (обозначается как L и в зависимости от размеров индуктивности, расположения, и окружающая среда). Индуктивное реактивное сопротивление X _L равно 2π, умноженному на произведение частоты тока и индуктивности проводника, просто X _L = 2π f L. Индуктивное сопротивление выражается в Омах. (Единица частоты — герц, а единица индуктивности — Генри.)

Емкостное сопротивление, с другой стороны, связано с изменением электрического поля между двумя проводящими поверхностями (пластинами), отделенными друг от друга изолирующей средой. Такой набор проводников, конденсатор, по существу противодействует изменениям напряжения или разности потенциалов на своих пластинах. Конденсатор в цепи задерживает протекание тока, заставляя переменное напряжение отставать от переменного тока, в отличие от индуктивности.Емкостное сопротивление, мера этой противоположности, обратно пропорционально частоте переменного тока f и свойству конденсатора, называемому емкостью (обозначается как C и зависит от размеров конденсатора, расположения и изолирующей среды ). Емкостное реактивное сопротивление X _C равно обратной величине произведения 2π, частоты тока и емкости этой части цепи, просто X _C = 1 / (2 № f C ).Емкостное сопротивление имеет единицы кОм. (Единицей емкости является Фарад.)

Поскольку индуктивное сопротивление X _L приводит к тому, что напряжение опережает ток, а емкостное сопротивление X _C приводит к отставанию напряжения от тока, всего реактивное сопротивление X является их разницей, то есть X = X _L — X _C . Обратная величина реактивного сопротивления, 1/ X , называется подозрительностью и выражается в единицах обратного ома, называемых mho ( Ом, пишется в обратном направлении).

Обзор тока короткого замыкания (часть 2)

Продолжение предыдущей технической статьи: Обзор тока короткого замыкания (часть 1)

Reactance

Реактивное сопротивление при переходных процессах Xd ” — это кажущееся реактивное сопротивление обмотки статора при мгновенном возникновении короткого замыкания, которое определяет ток в течение первых нескольких циклов короткого замыкания.

Переходное реактивное сопротивление Xd ’ — это кажущееся начальное реактивное сопротивление обмотки статора, если влияние всех обмоток амортизатора игнорируется и учитывается только обмотка возбуждения. Это реактивное сопротивление определяет ток, следующий за периодом, когда субпереходное реактивное сопротивление является управляющим значением.

Переходное реактивное сопротивление действует до 1/2 сек. , то есть 30 циклов или более, в зависимости от конструкции машины .

Синхронное реактивное сопротивление Xd — это кажущееся реактивное сопротивление, которое определяет поток тока при достижении устойчивого состояния.

Он не действует в течение нескольких секунд после возникновения короткого замыкания, следовательно, он не имеет значения в расчетах короткого замыкания для применения в выборе автоматических выключателей, предохранителей и контакторов, но полезен для исследований настройки реле.

На рисунке ниже приведено упрощенное представление асимметричных и симметричных токов неисправности , а также различного реактивного сопротивления:

В течение первых нескольких циклов реактивное сопротивление системы / синхронной машины наименьшее, а ток короткого замыкания максимальный.Эта ступень называется с нестационарным реактивным сопротивлением . Это реактивное сопротивление обозначается X » . После первых нескольких циклов уменьшение среднеквадратичного значения тока короткого замыкания меньше. Это состояние называется , переходное реактивное сопротивление и обозначается X ’ .

Наконец переходный процесс исчезает, и ток достигает устойчивого синусоидального состояния. Реактивное сопротивление в этом состоянии называется реактивным сопротивлением и обозначается Xd .

Здесь мы можем представить концепцию создания короткого замыкания и тока отключения. В течение первых нескольких циклов тока повреждения реактивное сопротивление минимально, а величина тока короткого замыкания максимальна. Ток увеличивается до максимального значения на пике первого токового контура.

Все переключающие устройства подвергаются воздействию высоких электромагнитных сил . Чтобы убедиться, что переключающее устройство, такое как автоматические выключатели, безопасно выдерживает такую ​​высокую величину тока короткого замыкания, оно проверяется на ток замыкания.Следовательно, мы также можем определить ток короткого замыкания как пиковое значение первой токовой петли тока короткого замыкания.

Ток короткого замыкания
= Пиковое значение постоянного тока SC + эффект удвоения, вызванный первым пиком, содержащим компонент постоянного тока
= 1,8-кратное значение постоянного тока короткого замыкания ( с учетом эффекта удвоения )
= 1,8 x √2 x Среднеквадратичное значение тока короткого замыкания в установившемся режиме
= 2.5-кратное среднеквадратичное значение установившегося тока короткого замыкания

Поскольку среднеквадратичное значение тока короткого замыкания в установившемся режиме называется током отключения, поэтому ток замыкания может быть записан как:

Ток короткого замыкания = 2,5 x ток отключения короткого замыкания

Вышеупомянутое выражение для расчета рабочего тока также дано индийским стандартом 10118, часть 2 для выбора, установки и технического обслуживания распределительного устройства и устройства управления.

Отношение между пиком и среднеквадратичным значением. значения тока короткого замыкания Значение пикового тока короткого замыкания (пиковое значение первого контура тока короткого замыкания, включая постоянный ток. компонент ) для определения электродинамических напряжений должно быть получено путем умножения среднеквадратичного значения. , значение тока короткого замыкания с коэффициентом n .

Стандартные значения для коэффициента n и соответствующий коэффициент мощности приведены в таблице ниже:

Таблица выбора асимметричного пикового значения

Можно наблюдать разницу в выборе коэффициента умножения n в случае двух разных IS. Согласно IS 10118 part-2 коэффициент умножения должен быть 2.5 и согласно 8623 part-1 коэффициент умножения должен составлять n раз , и n следует выбирать в соответствии с таблицей выше.

Поскольку последнее издание IS 8623 было в 1998 году, а опубликовано IS 8618 до 8623 года, следовательно, обобщенное значение n в IS 10118 должно было быть разработано в IS 8623. Также обратите внимание на тот факт, что в стандарте IS 10118 эффект удвоения рассматривается как 1,8 раз, который может варьироваться в зависимости от количества компонента постоянного тока, который, в свою очередь, зависит от отношения X / R.

Точные и точные знания о соотношении X / R системы получить сложно, только специалисты по системам питания, которые занимаются исключительно системными исследованиями, могут пролить свет на это. Следовательно, различные значения коэффициента умножения при другом коэффициенте мощности (другими словами, X / R ) в IS 8623 являются более надежными и используются всеми производителями распределительных устройств.

Все распределительные устройства прошли типовые испытания в соответствии с IS 8623 part-1 Читателям рекомендуется обращаться к эквивалентному IEC 439 part-1 для технического сравнения и анализа коэффициента умножения n .

Источники и ограничители тока короткого замыкания

При определении величины токов коротких замыканий чрезвычайно важно учитывать всех источников тока короткого замыкания и что характеристики реактивности этих источников известны.

Электрические нагрузки являются либо статическими (, например, освещение ), либо динамическими нагрузками ( как двигатели ).Динамические нагрузки имеют остаточное напряжение, а напряжение точки повреждения равно нулю (, если это замыкание на землю ) или очень меньше, чем линейное напряжение, поэтому ток начинает течь от динамических нагрузок к точкам повреждения.

Во время состояния короткого замыкания системное напряжение уменьшится . Стабильное напряжение больше не существует. Вращающееся магнитное поле в роторе будет пытаться поддерживать пониженное напряжение, становясь источником питания. Двигатель теперь подает дополнительный ток в неисправную электрическую систему.

Это явление называется «моторный вклад».

Величина тока зависит от сопротивления двигателя. Сначала существует асимметричный ток , содержащий как компонентов переменного, так и постоянного тока .

Отсутствие стабильного источника питания приводит к затуханию компонента переменного тока, когда поток ротора начинает падать. Без стабильного источника напряжения переходная составляющая постоянного тока также затухает. Вклад асинхронного двигателя обычно длится от одного до четырех циклов от времени, равного нулю, в состоянии короткого замыкания.

Тем не менее, вклад короткого замыкания синхронных двигателей может длиться от шести до восьми циклов . Основное отличие заключается в том, что асинхронный двигатель не имеет возможности возбуждения синхронного двигателя; следовательно, он не может поддерживать напряжение в течение того же периода времени.

В любом случае вклад двигателя присутствует во время первого цикла.

1. Генераторы
2. Синхронные двигатели и синхронные конденсаторы
3. Асинхронный двигатель

Из-за остаточного потока в роторе асинхронного двигателя он вносит ток короткого замыкания в течение 1-4 цикла .Обычно для расчета неисправности учитывается вклад тока асинхронного двигателя.

Стандарт ANSI C37.010 [1] предлагает руководство при расчете вклада двигателя для группы двигателей низкого напряжения, если подробные данные двигателя отсутствуют. Предполагается, что допустимый вклад двигателя в четыре раза превышает номинальный ток полной нагрузки. Стандарт пришел к этому значению, предполагая, что вклад двигателя в 3,6 раза превышает номинальный ток от 75% асинхронных двигателей и в 4,8 раза от номинального тока от 25% синхронных двигателей.

Элемент схемы, где напряжение индуцируется изменением тока в нем, является индуктором, а свойство называется индуктивным свойством. Согласно закону Lenz скорость изменения тока положительна, а индуцированное напряжение отрицательно.

Таким образом, индуктивность действует в отрицательном направлении вокруг цепи, противодействуя изменению тока и, следовательно, может также ограничивать ток короткого замыкания.

Существует три основных ограничителя тока короткого замыкания:

1. Сопротивление трансформатора
2. Кабельное сопротивление
Импеданс реактора серии
3. (, если есть )

Будет продолжено очень скоро…

,

Что такое сопротивление и реактивное сопротивление?

Сопротивление трансформатора определяется как внутреннее сопротивление первичной и вторичной обмоток. В реальном трансформаторе первичная и вторичная обмотки имеют некоторое сопротивление, представленное R ₁ и R ₂ , и реактивные сопротивления X ₁ и X ₂ . Пусть K будет коэффициентом трансформации.

Для упрощения расчетов сопротивления и реактивные сопротивления могут быть перенесены в любую сторону, что означает, что либо все первичные термины относятся к вторичной стороне, либо все вторичные термины относятся к первичной стороне.

Резистивные и реактивные капли на первичной и вторичной стороне представлены следующим образом:

• Резистивное падение на вторичной стороне = I ₂ R ₂
• Реактивное падение на вторичной стороне = I ₂ X ₂
• Резистивное падение на первичной стороне = I ₁ R ₁
• Реактивное падение на первичной стороне = I ₁ X ₁

Первичная сторона относится к вторичной стороне

Поскольку коэффициент трансформации равен K, первичный резистивный и реактивный перепад относительно вторичной стороны будет K раз, т.е.то есть K I ₁ R ₁ и K I ₁ X ₁ соответственно. Если I ₁ замещается равным KI ₂ , то мы имеем первичный резистивный и реактивный перепады, относящиеся к вторичной стороне, равные K ² I ₂ R ₁ и K ² I ₂ X ₁ соответственно.

Общее падение сопротивления в трансформаторе

Общее реактивное падение трансформатора

Термины
и представляют эквивалентное сопротивление и реактивное сопротивление трансформатора, относящегося к вторичной стороне.

Где
Таким образом,

Из приведенной выше векторной диаграммы уравнение можно сформировать как
, где V ₂ — напряжение вторичной клеммы, а I ₂ — ток вторичной обмотки, отстающий от напряжения клеммы V ₂ на угол ϕ.

Поскольку термин
является очень маленьким и им пренебрегают по сравнению с термином

Теперь уравнение становится

, где V ₁ — приложенное напряжение к первичной обмотке

Если нагрузка на вторичной стороне трансформатора является чисто резистивной, тогда ϕ = 0, и уравнение (1) становится равным
Если нагрузка на вторичной стороне трансформатора является емкостной, тогда ϕ следует принимать как отрицательное, и уравнение (1) становится

Следовательно, это будет напряжение нагрузки.

,

Феномен короткого замыкания, который вы должны понимать

Почему короткое замыкание так важно?

Короткое замыкание в электрической цепи является частью цепи, которая по некоторым причинам стала «короче», чем должна быть. Ток в электрической цепи протекает самым простым способом, и если две точки в цепи с разными потенциалами связаны с низким электрическим сопротивлением, ток становится коротким замыканием между двумя точками.

Феномен короткого замыкания, который вы должны понять

Последствия короткого замыкания могут быть любыми: от незначительной неисправности до аварии.Последствия зависят от способности системы выдерживать ток в ситуации короткого замыкания и от того, как долго ток короткого замыкания может протекать. Почти в каждой электрической цепи должна быть какая-то защита от токов короткого замыкания.

Когда схемы анализируются математически, короткое замыкание обычно описывается нулевым импедансом между двумя узлами в схеме .

В действительности невозможно, чтобы импеданс был нулевым, и поэтому расчеты не дадут «реального» значения, но в большинстве случаев максимально возможное значение.Для получения правильных результатов расчета также важно знать все параметры схемы.

Особенно в ситуациях короткого замыкания поведение цепей «странное» и нет линейности между напряжением системы и протекающим током.

Содержание:

1. Необходимость расчета тока короткого замыкания трансформатора
2. Симметричные компоненты
3. Два вида короткого замыкания
   1. Цепи постоянного тока
   2. цепи переменного тока
      1. Однофазные цепи
      2. Трехфазные цепи
   3. Развитие тока короткого замыкания

1.Необходимость расчета тока короткого замыкания трансформатора

Сегодня, как никогда ранее, электрическая сеть развивается так быстро — мощность электростанции, мощность подстанции и нагрузка на электроэнергию, а также плотность нагрузки устойчиво растут.

Возьмите Китай в качестве примера. Количество подстанций 500 кВ в энергосистеме Северного Китая почти в 2 раза больше, чем за последнее десятилетие. Число выросло с 48 до 97; Мощность подстанции увеличилась с 52 069 000 кВА до 157 960 000 кВА .

В результате токов короткого замыкания в электрической сети увеличиваются с каждым годом на . Основываясь на статистическом анализе Государственной сетевой корпорации Китая (SGCC), аварии с током короткого тока в силовых трансформаторах (размер ≥ 110 кВ) произошли 125 раз. Общая мощность, на которую повлияли аварии из-за короткого замыкания, составляет 7 996 МВА в 1995–1999 годах. Это число составляет 37,5% всех аварий на электроэнергию и 44% аварий на трансформаторах.

Ток короткого замыкания является важной спецификацией и стандартом для оборудования и проводников в электроэнергетике, и способность выдерживать ток короткого замыкания основных устройств определяет, может ли сеть работать более безопасно или нет.Поэтому важно рассчитать ток короткого замыкания и предложить несколько возможных решений.

Правильный расчет может помочь нам:

1. Укажите номинальные значения неисправностей для электрического оборудования (например, выдерживаемые при коротком замыкании)
2. Помогите определить потенциальные проблемы и слабые места в системе и помочь в планировании системы
3. Создают основу для исследований по координации защиты

Вернуться к содержанию ↑

2.Симметричные компоненты

В практической работе инженеры часто используют « симметричных компонентов » для анализа трехфазной системы питания. Он был изобретен канадским инженером-электриком Чарльзом Л. Фортескью в 1913 году. Первоначальной целью г-на Фортескью был анализ работы электродвигателей.

Теория не использовалась для энергосистемы до 1937 года. Аналитическая методика была принята и усовершенствована инженерами в General Electric и Westinghouse, а после Второй мировой войны она была принята методом для асимметричного анализа неисправностей .

Теперь это обычный инструмент, используемый для анализа неисправностей трехфазной системы питания.

Основная настройка для теории состоит в том, что любые несбалансированные системные значения (ток или напряжение) можно разложить на 3 симметричных набора сбалансированных векторов:

1. Компоненты прямой последовательности,
2. компоненты обратной последовательности и
3. Компоненты нулевой последовательности.

Рисунок 1. Компоненты последовательности для представления трехфазной электрической системы

Компонент прямой последовательности тока, показанного на рисунке 1 выше, сбалансирован по величине с разделением фаз на 120 градусов и вращением против часовой стрелки, как и в оригинальной сбалансированной системе.

Компонент обратной последовательности тока сбалансирован по величине с фазовым разделением 120 градусов, но имеет противоположное вращение, в этом случае, по часовой стрелке.

Компоненты нулевой последовательности имеют равных величин, но разделение нулевой фазы .

Здесь мы обозначаем положительную последовательность индексом «1». Аналогично, отрицательная последовательность обозначается индексом «2», а нулевая последовательность — индексом «0».

При условии отсутствия неисправности энергосистема считается, по существу, симметричной системой , и поэтому существуют только токи и напряжения прямой последовательности .Во время неисправности существуют токи и напряжения положительной, отрицательной и, возможно, нулевой последовательности.

Используя реальные фазовые напряжения и токи вместе с формулами Fortescue, можно рассчитать все токи положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Защитные реле используют эти компоненты последовательности вместе с данными фазного тока и / или напряжения в качестве входных данных для защитных элементов.

Принципы симметричных компонентов (ВИДЕО)

Вернуться к содержанию ↑

3.Два вида короткого замыкания

3.1 Цепи постоянного тока

Какая информация о цепи необходима для расчета короткого замыкания цепи постоянного тока? В электрической цепи ток зависит от электродвижущей силы (эдс), электромагнитного поля и полного сопротивления цепи .

В батарее значение ЭДС зависит от заряда батареи. Внутренний импеданс батареи также является изменяющимся параметром и зависит от заряда, температуры и срока службы батареи и так далее.

В цепи постоянного тока сопротивление является фактором ограничения тока вместе с ЭДС в стационарном состоянии, что означает «через некоторое время».

В начале переходного процесса, как в случае короткого замыкания, индуктивность цепи также ограничена. Любая индуктивность в цепи сгладит рост тока. Ток увеличивается экспоненциально из-за связи между индуктивностью и сопротивлением цепи.

Рисунок 2 — Ток в индуктивности

Постоянный ток вызывает различные проблемы по сравнению с переменным током при попытке прервать токи высокой величины, поскольку затухание дуги является более трудным.Переменный ток проходит через ноль каждые полпериода, тем самым способствуя отключению тока.

Автоматический выключатель для определенного переменного тока обычно не способен отключить ту же величину постоянного тока. Сложность разрыва цепи постоянного тока возрастает с увеличением отношения индуктивности к сопротивлению в цепи. Индуктивности всегда противостоят изменениям тока.

Вернуться к содержанию ↑

3,2 цепи переменного тока

Цепи переменного тока (AC) сложнее решить, чем цепи постоянного тока (DC).На результаты влияет больше параметров, и в быстро меняющихся ситуациях первые значения тока сильно зависят от фазы источника активного напряжения.

3.2.1 Однофазные цепи

Большинство крупных электрических сетей являются трехфазными, но особенно в системах низкого напряжения большинство подключенных цепей являются однофазными. При расчете токов короткого замыкания ситуация зависит от , как близко к генератору или трансформатору происходит сбой .

Не только из-за растущего полного сопротивления в конце сети, но и из-за того, что генераторы и трансформаторы действуют «странно», когда они не нагружены симметрично во всех фазах.

В некоторых случаях цепь может питаться от однофазного трансформатора с несущей способностью по току, которой недостаточно, чтобы заставить трехфазную систему вести себя «странно».

Тот факт, что ток короткого замыкания легче рассчитать вдали от трансформатора или генератора, объясняется тем, что импедансы линии играют важную роль в процессе, и импедансы часто легче узнать, чем напряжение в начале цепи

При более длинных линиях токи уменьшаются, и напряжение от источника сильно не меняется.

В однофазных цепях низкого напряжения, которые обычно используются в домашних хозяйствах, токи короткого замыкания должны быть отключены по разным причинам. Одна из причин — напряжение прикосновения, которое может возникнуть во время контакта между фазой и защитным заземлением.

Защитное заземление в цепи используется для предотвращения попадания на открытые проводящие части опасного потенциала относительно земли.Когда прямой контакт между фазой и открытыми проводящими частями устанавливается в результате сбоя, потенциал может повыситься до опасного уровня, к которому люди могут прикоснуться, и поэтому цепь должна быть отключена защитными устройствами , такими как предохранители и автоматические выключатели .

Рисунок 3 — Ток короткого замыкания между фазами и землей (однофазный)

В домашних условиях максимальное время отключения составляет , обычно 0,4 секунды, . Чтобы получить доступ к времени очистки в условиях неисправности, предполагаемый ток повреждения должен быть определен путем измерения или расчета.Именно предполагаемый ток, который будет течь, когда конец защищаемого кабеля подключен к защитному заземляющему проводнику, вызывает беспокойство.

При длинных кабелях этот предполагаемый ток может оказаться сравнительно низким.

Следует помнить, однако, что первая проблема с длинными кабельными трассами — это возможность чрезмерного падения напряжения, и сначала следует выбрать кабели для номинального тока, а затем проверить на падение напряжения, прежде чем определить предполагаемый отказ .

Вернуться к содержанию ↑

3.2.2 Трехфазные цепи

Трехфазная электроэнергия является распространенным методом генерации, передачи и распределения электроэнергии переменного тока . Это тип многофазной системы и наиболее распространенный метод, используемый электрическими сетями во всем мире для передачи энергии.

Он также используется для питания больших двигателей и тяжелых нагрузок. Трехфазная система обычно более экономична, чем эквивалентная однофазная или двухфазная система при одном и том же напряжении, поскольку для передачи электроэнергии используется меньше проводящего материала.

Трехфазная система была независимо изобретена Галилео Феррари, Михаилом Доливо-Добровольским и Николой Теслой в конце 1880-х годов.

Большинство однофазных цепей являются лишь частью трехфазной сети. В трехфазной системе могут возникать различные типы короткого замыкания.

Например, ток короткого замыкания может быть между фазой и землей (80% отказов), между фазами (15% отказов — этот тип повреждения часто вырождается в трехфазное повреждение) и t трехфазная (только 5% от начальных неисправностей).Эти различные токи короткого замыкания показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 — Типы неисправностей

В Китае существует другая грубая классификация, основанная на количестве фаз повреждения: трехфазное повреждение, двухфазное повреждение и однофазное повреждение из-за повреждения фазы между землей, которое может произойти для двух фаз.

Основные характеристики токов короткого замыкания:

1. Продолжительность — ток может быть самозатухающим, переходным или установившимся
2. Источник — это может быть вызвано механическими причинами (обрыв проводника, случайный электрический контакт между двумя проводниками через инородное проводящее тело, такое как инструмент или животное), внутренним или атмосферным перенапряжением и пробоем изоляции из-за нагрева, влажность или агрессивные среды
3. Расположение (внутри или снаружи машины или электрического щита)

Последствия короткого замыкания зависят от типа и продолжительности неисправности и доступной мощности короткого замыкания.Локально в точке неисправности могут возникать электрические дуги, вызывающие повреждение изоляции, сварку проводов и возгорание.

Падения напряжения происходят в других сетях во время короткого замыкания, и отключение части сети может также включать в себя «здоровые» части сети в зависимости от конструкции всей сети.

Вернуться к содержанию ↑

3.3 Развитие тока короткого замыкания

Упрощенная сеть переменного тока может быть представлена ​​источником питания переменного тока, своего рода устройством переключения, полным сопротивлением Z _N , которое представляет все сопротивления перед точкой переключения и нагрузкой, представленной ее сопротивлением (см. Рисунок 5).

В реальной сети полное сопротивление Z _N составлено из сопротивлений всех компонентов в восходящем направлении . Компонентами являются, например, генераторы, трансформаторы, провода, автоматические выключатели и измерительные системы.

Когда происходит сбой с пренебрежимо малым сопротивлением между A, и B, , в цепи протекает ток короткого замыкания, ограниченный только Z _N . Ток короткого замыкания I _sc развивается в переходных режимах в зависимости от соотношения между индуктивностями и сопротивлениями во всей цепи.

Рисунок 5 — Простое короткое замыкание

Если схема является в основном резистивной, то форма волны тока соответствует форме волны напряжения, но если в цепи есть индуктивности, форма волны тока будет отличаться от формы волны напряжения в течение переходного времени процесса.

В индуктивной цепи ток не может начинаться с любого значения, кроме нуля. Влияние индуктивностей описывается реактивным сопротивлением X в цепях переменного тока с фиксированной частотой напряжения.

В системах низкого напряжения, где кабели и проводники представляют большую часть полного сопротивления , его можно рассматривать как в основном резистивный . В электрических распределительных сетях реактивное сопротивление обычно намного больше, чем сопротивления.

Обычно полное сопротивление Z в установившемся режиме в цепи переменного тока состоит из полного сопротивления R и полного реактивного сопротивления X, как показано в следующем соотношении.

В упрощенной цепи выше напряжение постоянное и, следовательно, общий импеданс.При неисправностях вдали от генераторов и трансформаторов, где большая часть полного сопротивления состоит из полного сопротивления проводов, расчеты могут быть выполнены с хорошим результатом, и переходный ток почти такой же, как если бы ток протекал в течение более длительного времени.

Значение далеко не обязательно является физическим, но означает, что полное сопротивление генератора или трансформатора меньше, чем полное сопротивление элементов от проводов .

Элементы сопротивления от проводов постоянны при постоянной температуре , но сопротивления генераторов меняются во время короткого замыкания, и сопротивления трансформаторов изменяются, если трансформаторы асимметрично нагружены высокими токами.

Рисунок 6 — Токи продолжаются симметрично

На рисунке 6 показан ток в начале короткого замыкания вдали от генератора . Короткое замыкание начинается в момент, когда ток обычно равен нулю, и продолжается симметрично.

Рисунок 7 — Токи продолжаются асимметрично

На рисунке 7 показан ток, когда короткое замыкание начинается в момент, когда напряжение равно нулю, и ток также начинается с нуля, но асимметрично в течение переходного времени.

IEC 61439 — Испытания на стойкость к короткому замыканию (ВИДЕО)

Испытание на стойкость к короткому замыканию, примеры испытаний условного короткого замыкания (Icc) на функциональных узлах низковольтной сборки (блоки расцепления защитных устройств включены)

Вернуться к содержанию ↑

Reference // Расчет тока короткого замыкания трансформатора и решения от Ling Song

,

No related posts.

Разное