Напряжение короткого замыкания трансформатора

В энергетических системах существуют различные устройства, предназначенные для производства, преобразования и передачи электроэнергии на большие расстояния. Среди них следует отметить конструкции силовых трансформаторов. Именно они преобразуют одно значение напряжение в другое, в зависимости от потребностей. Важнейшей характеристикой является напряжение короткого замыкания трансформатора. Данная величина соответствует конкретному изделию и полностью зависит от его конструкции. Зная ее, возможно установить способность трансформатора к параллельной работе, позволяющей избежать увеличения токов, снизить перегрузки, более эффективно решать задачи электроснабжения.

Общие сведения о трансформаторах

Практически на всех объектах энергосистемы практикуется установка трехфазных трансформаторов. Их потери по сравнению с однофазными устройствами снижены на 12-15%, а себестоимость на 20-25% ниже, чем у трех преобразователей с аналогичной суммарной мощностью.

Каждый трансформатор имеет собственную предельную единичную мощность, которая полностью зависит от размеров, веса и условий доставки оборудования к месту монтажа. Так мощность трехфазных устройств на 220 кВ составляет около 1000 МВА, при 330 кВ этот показатель повышается до 1250 МВА и т.д.

Применение однофазных трансформаторов встречается значительно реже. Они устанавливаются при невозможности выбора или изготовления трехфазного устройства с запланированной мощностью. Многие трехфазные преобразователи сложно доставлять к месту установки из-за больших размеров и веса. Поэтому однофазные устройства группируются в зависимости от требуемой общей мощности. Приборы на 500 кВ составляют 3х533 МВА, на 750 кВ – 3х417 МВА, на 1150 кВ – 3х667 МВА.

В соответствии с числом обмоток, рассчитанных на разные потенциалы, преобразователи могут быть двух- или трехобмоточными. В свою очередь, обмотки с одним и тем же напряжением бывают разделены на параллельные ветви в количестве две и выше. Они разъединены между собой перегородками и разделяются изоляцией с заземляющими элементами. Подобные обмотки называются расщепленными, и в соответствии с напряжением, которое бывает высшим, средним или низшим, они обозначаются как ВН, СН и НН.

Наиболее значимые характеристиками трансформаторов:

• Номинальная мощность. Это наибольший показатель, до которого преобразователь может быть беспрерывно нагружен в обычных условиях, определенных паспортными данными
• Номинальное обмоточное напряжение. Включает в себя сумму потенциалов обмоток №№ 1 и 2 в режиме холостого хода. При подключении к потребителю и подаче на обмотку-1 обыкновенного напряжения, во вторичной обмотке оно будет снижено на величину потерь. Отношение высшего напряжения к низшему называется коэффициентом трансформации.
• Номинальные токи. Их величина отмечена в документации и должна обеспечивать нормальную функциональность трансформатора в течение продолжительного времени.
• Номинальный ток обмоток. Величина определяется номинальной мощностью и потенциалом преобразователя.
• Напряжение КЗ трансформатора. Образуется в условиях, когда обмотка-2 коротко замыкается, а к первичной подходит обычный номинальный ток. Данный показатель определяется по спаду напряжения и характеризует величину полного сопротивления трансформаторных обмоток.

Характеристика напряжения короткого замыкания

Рассматриваемый параметр является одной из основных характеристик трансформаторных устройств. Его показатели должны быть минимальными во избежание чрезмерных ограничений токов КЗ. Проводимые испытания устанавливают их соответствие нормам и требованиям, определяемым ПУЭ. Одновременно проверяется состояние изоляции проводов.

В трансформаторах с двумя обмотками напряжением, КЗ является величина, приведенная к заданной температуре и номинальной частоте, подводимая к одной из обмоток, в то время как другая замыкается накоротко. После этого номинальный ток устанавливается в каждой обмотке, а переключатель занимает положение, обеспечивающее подачу номинального напряжения.

Используя напряжение КЗ, можно установить падение напряжения, внешние характеристики и токи короткого замыкания преобразователя. Эти данные учитываются при дальнейшем включении трансформатора в параллельную работу. Напряжение короткого замыкания включает в себя активную и реактивную составляющие.

Величина активной составляющей определяется в процентах и вычисляется по следующей формуле: U_a = (P_об1 + P_об2)/10S_н = Р_об/10S_н, в которой Роб – общие потери в трансформаторных обмотках, S_н – номинальная мощность устройства (кВА).

Значение реактивной составляющей определяется по собственной формуле, в которой все переменные величины определяются заранее: Х_к = √Z_k2 – R_k2. В ней Z_k2 и R_k2 являются общим и активным сопротивлением вторичной обмотки.

Лабораторные испытания

В режиме КЗ обмотка-2 оказывается перемкнутой проводником тока, сопротивление которого стремится к нулю. В процессе деятельности трансформатора, короткое замыкание приводит к возникновению аварийного режима, поскольку величина первичного и вторичного токов многократно возрастает в сравнении с номиналом. В связи с этим для таких устройств предусматривается специальная защита для самостоятельного отключения.

В лабораториях короткое замыкание используется для испытания трансформаторов. С этой целью на обмотку-1 подается напряжение U_к, не превышающее номинал. Обмотка-2 замыкается коротко и в ней возникает напряжение, обозначаемое _uK, которое является напряжением короткого замыкания трансформатора, выраженное в % от U_к. При этом ток короткого замыкания равен номинальному. Как формула — это будет выглядеть в виде _uK = (U_к х 100)/U_1ном, где U_1ном будет номинальным напряжением в первичной обмотке.

Напряжение КЗ напрямую связано с высшим напряжением трансформаторных обмоток. Если оно составляет от 6 до 10 кВ, то величина _uK будет 5,5%, при 35 кВ – 6,5-7,5%, при 110 кВ – 10,5% и далее по нарастающей. Быстро найти значение поможет специальная таблица.

Опыт и напряжение КЗ

Установить параметры трансформатора с достаточно высокой точностью позволяет опыт короткого замыкания. Для этой цели используется специальная методика, при которой обмотка-2 коротко замыкается с помощью токопроводящей перемычки или проводника. Сопротивление замыкающего элемента очень низкое и стремится к нулю. В обмотку-1 поступает напряжение (U_к), при котором сила тока (I_ном) будет номинальной. К выводам подключаются измерительные приборы – амперметр, вольтметр и ваттметр, необходимые для выявления требуемых показателей трансформатора.

В режиме КЗ напряжение короткого замыкания _uK будет слишком маленьким, что вызывает многократное снижение потерь холостого хода по сравнению с номиналом. Следовательно, можно условно принять мощность первичной обмотки равной нулю – Р_по = 0, а мощность, замеряемая ваттметром, будет потерянной мощностью короткого замыкания (Р_пк), вызванной под влиянием активного сопротивления трансформаторных обмоток.

При режиме с одинаковыми токами можно определить величину номинальных потерь мощности, связанных с нагревом обмоток, известные как потери короткого замыкания или электрические потери (Р_пк._ном).

Потери холостого хода и короткого замыкания

Помимо напряжения короткого замыкания существуют и другие, не менее важные параметры трансформаторных устройств. Например, экономичность их работы во многом определяется потерями холостого хода (Р_х) и короткого замыкания (Р_к).

В первом случае затраты связаны с потерями в стальных компонентах, задействованных в создании вихревых токов и перемагничивании. Они снижаются за счет использования специальной электротехнической стали, содержащей малое количество углерода и определенные виды присадок. Для защиты используется жаростойкое изоляционное покрытие. Существуют разные уровни потерь холостого хода и причины, от чего зависит величина их для преобразователей. Удельные потери уровня А составляют до 0,9 Вт/кг, а на уровне Б они будут не выше 1,1 Вт/кг.

Потери КЗ включают в себя потери в обмотках, находящихся под нагрузкой, а также дополнительные потери в обмотках и конструктивных элементах. На их появление оказывают влияние магнитные поля рассеяния, способствующие возникновению вихревых токов в витках, расположенных по краям обмотки и самих деталях устройства. Снизить такие потери возможно за счет использования в обмотках многожильного транспонированного провода, а на стенках бака устанавливаются экраны из магнитных шунтов.

Опыт короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания трансформатора | Теорія

Опыт короткого замыкания производится на приемо-сдаточных испытаниях при выпуске с завода каждого трансформатора. Но не нужно думать, что у каждого трансформатора при этом на полном рабочем напряжении закорачивают вводы вторичной или первичной обмоток, т. е. создают аварийные режимы. Испытания, при которых искусственно создаются аварийные режимы, производятся только на одном представителе целой серии аналогичных трансформаторов и входят в состав типовых испытаний трансформатора. Задача этих испытаний — проверить электродинамическую стойкость типовой конструкции того или иного трансформатора. Задача опыта короткого Замыкания при приемо-сдаточных испытаниях на заводе — оценить потери в обмотках и конструкции, а также потоки рассеяния в трансформаторе.

Опыт короткого замыкания производится при пониженном первичном напряжении, величина которого определяется из следующих соображений. Допустим, что у трансформатора с короткозамкнутой вторичной обмоткой (рисунок 1) и с токами I

1_K и I_2K, в 10—20 раз большими токов I₁ и I₂, снизили первичное напряжение U₁. Очевидно, и токи в обмотках тоже уменьшатся. Если напряжение U₁ уменьшить, например, в 3—5 раз, то во столько же раз уменьшатся и токи I_1K и I_2K. Другими словами, можно установить

напряжение U₁ такой величины, что токи I_1K и I_2K станут равными своим значениям при нормальной работе трансформатора, т. е. I

1_K = I₁ и I_2K = I₂.

1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — магнитопровод

Рисунок 1 — Короткое замыкание вторичной обмотки двухобмоточного трансформатора

Напряжение, которое надо приложить к одной из обмоток (при другой короткозамкнутой), чтобы в обмотках установились номинальные токи I₁ и I₂, называют напряжением короткого замыкания и обозначают U_K. Напряжение короткого замыкания обычно выражают в процентах от первичного напряжения U₁:

Величиной u_K и оценивают потоки рассеяния, а также их влияние на работу трансформатора.

Чтобы показать непосредственную связь между u_K и рассеянием, представим, что в трансформаторе с определенными u_K (например, 5%) нам удалось каким-то образом «раздвинуть» обмотки. Тотчас же амперметр в цепи первичной обмотки 1 покажет снижение тока I_1K, хотя напряжение, показанное вольтметром, останется неизменным (5% от U₁). Однако оно уже не будет равным u_K, так как токи в обмотках понизились и стали меньше своих номинальных значений. Чтобы восстановить их величину, надо повысить напряжение до величины u`

K, большей u_K (например, до 8% от U₁). Значит, при увеличении расстояния между обмотками u_K растет.

Увеличение канала между обмотками увеличивает поток рассеяния, замыкающийся по воздуху вокруг обмоток. Соответственно увеличиваются эдс рассеяния Е_р1 и E_р2 и, следовательно, индуктивные сопротивления обмоток. Вследствие этого токи в обмотках уменьшаются, и чтобы повысить их до нормальных значений, надо увеличить первичное напряжение до u`_K. Рассуждая точно так же, можно установить, что при уменьшении расстояния между обмотками напряжение короткого замыкания снижается.

Чем больше u_K, тем меньше ток короткого замыкания, следовательно, медленнее растет температура обмоток, по которым течет этот ток, и тем меньше опасность разрушительных механических усилий. В то же время чем больше u_K, тем больше рассеяние, что увеличивает потери в конструкции и падение напряжения в обмотках. Следствием этого является снижение кпд и отдаваемой трансформатором мощности.

Зная величину u_K, очень просто определить ток короткого замыкания в обмотке. Действительно, ток I_1K будет во столько раз больше номинального тока I

1, во сколько первичное напряжение U₁ больше U_K, т. е.

I_1K = I₁ · U₁/U_K.

Учитывая, что u_K обычно выражают в процентах от U₁, получим

I_1K = I₁ · 100/u_K.

Так, если u_K равно 5%, то ток I_1K в 100/5 = 20 раз больше тока I₁ при нормальной работе трансформатора.

Evgeny I. Zabudsky

     4.2. Опыт короткого замыкания

     Опыт короткого замыкания проводится по схеме, приведенной на рис.1.7, при замкнутой накоротко вторичной обмотке. U_1к=(5…10)%.

     К трансформатору подводят пониженное напряжение U_1к=(5…10)% от номинального напряжения U_1фном, чтобы ток короткого замыкания I_1к был равен или несколько превышал (не более, чем на 20%) номинальный ток первичной обмотки. Затем, постепенно снижая автотрансформатором TV первичное напряжение, записывают показания приборов для 4…6 значений U_1к. При этом одному из значений U_1к должно соответствовать значение тока I_1к=I_1ном. По результатам опытов, которые заносят в табл.1.2, строят характеристики короткого замыкания трансформатора I

к , P_к , cosj_к = f(U_1к).

Таблица 1.2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
U1к	I1к	PAк	PCк	Pк	cosjк	Zк	Rк	Xк	Zк75	Rк75	uк	uк75	ua75	up
B	A	дел Вт	дел Вт	Вт	-	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом	%	%	%	%

П р и м е ч а н и е. столбцы 1-4 — измерение, столбцы 5, 6 — расчёт, столбцы

7-15 — расчет при I_1к=I_1ном

     В табл.1.2 U_1к, I_1к — фазные напряжение и ток, P_к=C_цk_t(P_Aк+P_Cк) — мощность потребляемая трансформатором из сети при коротком замыкании, C_w - цена деления ваттметра; k_t — коэффициент трансформации трансформатора тока; cosj_к=P_к/3U_1кI_1к — коэффициент мощности.

     Рассчитываются параметры схемы замещения трансформатора:

     Z_к = Z₁ + Z₂’= U_1к/I_1ном,

     R_к = R₁ + R₂’= P_к/3(I_1ном)², X_к = X₁ + X₂’= (Z_к²– R_к²)^1/2,

     а также напряжение короткого замыкания трансформатора по формуле:

     u_к% = 100 U_1к / U_1фном = 100 I_1ном Z_к / U_1фном.

     Для Т-образной схемы замещения исследуемого трансформатора можно принять R₁ ~ R₂’= P_к/2, X₁ ~ X₂’= X_к/2.

     Активное сопротивление R_к следует привести к расчетной рабочей температуре трансформатора, равной 75°C для трансформаторов с изоляцией классов А, Е, В. C этой целью можно воспользоваться приближенной формулой R_к75 ~ 1,2R_к. Тогда, с учетом приведения, полное сопротивление двух обмоток R_к75=((R_к75)²+X_к²)^1/2, а напряжение короткого замыкания u_к75%=100I_1номZ_к75/U_1фном. Активная и реактивная составляющие напряжения КЗ будут соответственно равны:

     u_a75%=100I_1номR_к75/U_1фном , u_p%=100I_1номX_к / U_1фном.

     По значению напряжения короткого замыкания uк% и его составляющих u_a% и u_p% можно судить о возможности параллельной работы трансформаторов, об изменении вторичного напряжения при изменении нагрузки, о величине установившегося тока трехфазного КЗ на зажимах вторичной обмотки в условиях эксплуатации.

     4.3. Опыт под нагрузкой. Внешняя характеристика трансформатора

     Схема опыта приведена на рис.1.8, ко вторичной обмотке подсоединена активная нагрузка. Порядок проведения опыта следующий. Трансформатор без нагрузки через автотрансформатор TV подключают к питающей сети с напряжением U₁ и устанавливают значение напряжения U_1x таким, чтобы U_2x= U_2фном. Затем трансформатор загружают равномерно, по всем фазам, постепенно меняя ток I₂ в пределах от (0…1,2)I_2ном и поддерживая при этом постоянным напряжение U_1x. В качестве нагрузки используется реостат RR_нг. Результаты опытов (5…6 точек) заносятся в табл.1.3.

Таблица 1.3

U1ф	U2ф	I1ф	I2ф	b
B	B	A	A	—

     В табл.1.3 b = I₂/I_2ном — коэффициент загрузки трансформатора.

     По опытным данным строится внешняя характеристика трансформатора U_2ф = f (b) {или U_2ф = f(I_2ф)} при U₁ =const, cosj₂ = 1,0.

     4.4. Расчет и построение внешних характеристик

     Внешние характеристики можно получить аналитическим, то есть расчетным путем. При любой нагрузке вторичное напряжение определяется как:

     U_2ф = U_2фном (1,0–0,01 DU_%),
где U_2фном — номинальное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора; DU_% — изменение вторичного напряжения при нагрузке, равное

     DU_% = 100 (U_2фном – U_2ф)/U_2фном.

     При номинальной нагрузке величина DU% составляет 2…5%. С достаточной точностью изменение напряжения можно определить по выражению:

     DU_%=b(u_a75% cosj₂ + u_p% sinj₂) .

     Следует задаться значениями коэффициента загрузки трансформатора b = 0; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 и при заданных значениях cosj₂ и sinj₂ (см. пункт 2.8) рассчитать DU_% и U_2ф. Pезультаты расчетов сводят в табл. 1.4.

Таблица 1.4

b	нагрузка активная, cosj2=1,0	нагрузка активно-индуктивная, cosj2=0,8;sinj2=+0,6	нагрузка активно-емкостная, cosj2=0,8;sinj2=-0,6
-

     Используя полученные данные строят расчетные внешние характеристики U_2ф = f(b) в одних координатах с опытной внешней характеристикой и сравнивают их между собой (для cosj₂ = 1,0).

     4.5. Расчет и построение зависимости КПД от коэффициента загрузки

     ГОСТ рекомендует определять КПД косвенным методом, используя значения потерь мощности в трансформаторе, получаемых из опытов ХХ и КЗ. Расчетное выражение для определения КПД приведено ниже

     h =1,0 – (P_xном+ b² P_кном75)/(b S_ном cosj₂+ P_xном+ b² P_кном75),
где P_xном – магнитные потери мощности в магнитопроводе, равные мощности ХХ при U_1x = U_1фном; P_кном75 – электрические потери в обмотках, равные мощности потерь КЗ при I_1к= I_1ном и температуре 75°C, т.е. P_кном75= 3(I_1ном)2R_к75; S_ном — номинальная мощность трансформатора.

     Используя данные опытов ХХ и КЗ и задавшись рядом значений коэфициента нагрузки b, необходимо рассчитать КПД при заданном значении коэффициента мощности и построить зависимости h = f (b). Результаты расчетов сводятся в табл.1.5.

Таблица 1.5

h	b	0	0,05	0,1	0,25	0,5	0,75	1,0	1,25
	cosj2 = 1,0
	cosj2 = 0,8

     Коэффициент полезного действия максимален при равенстве электрических потерь в обмотках и магнитных потерь в стали.

     Наиболее вероятная нагрузка, при которой h = hmax имеет место при значении b = 0,5…0,7.

     Значение коэффициента нагрузки b, которое соответствует максимальному значению КПД h_max может быть определено по формуле: b_опт = (P_xном/P_кном75)^1/2

     Тогда максимальное значение КПД определится как h_max = 1,0 – (P_xном)/(0,5 h_опт Sном cosj₂+ P_xном). Значения КПД hmax, рассчитанные для cosj₂ = 1,0 и cosj₂ = 0,8, необходимо сопоставить с данными, полученными на основе зависимостей h = f (b).

     5. Содержание отчета

     Отчет должен содержать программу лабораторной работы, паспортные данные используемого трансформатора, схемы испытаний и Т-образную схему замещения трансформатора, результаты опытных и расчетных данных испытаний, сведенных в соответствующие таблицы и представленных графически (Форма отчета по Лабораторной работе (образец оформления) приведена в Прил. 3, см. с.141,сл.).

     6. Контрольные вопросы

     1. Объяснить назначение, устройство и принцип действия трансформатора.

     2. Что такое коэффициент трансформации?

     3. Почему токи ХХ в обмотке трехфазного трансформатора не одинаковы по фазам?

     4. Чем обусловлена необходимость проведения опытов ХХ и КЗ при испытаниях силовых трансформаторов?

     5. В чем смысл определения параметров и построения схемы замещения трансформатора?

     6. Дать понятие напряжения КЗ трансформатора и пояснить его важность для целей практики.

     7. Почему мощность потребляемую из сети в режиме ХХ принимают за магнитные потери, а в режиме КЗ – за электр

Опыты холостого хода и короткого замыкания

Цель опытов.

Опыты холостого хода и короткого замыкания проводятся для определения коэффициента трансформации, потерь в трансформаторе и параметров схемы замещения.

Опыт холостого хода.

Для однофазного трансформатора опыт холостого хода выполняется по схеме рис. 2.11. К первичной обмотке подводится номинальное напряжение , к вторичной — подключен вольтметр , имеющий достаточно большое сопротивление. Практически можно считать, что ток .

Кроме того, в схему включены амперметр , вольтметр и ваттметр . Амперметр показывает ток холостого хода , вольтметр — номинальное напряжение первичной обмотки , вольтметр —напряжение и ваттметр —мощность потерь при холостом ходе . По этим показаниям можно определить коэффициент трансформации для понижающего  трансформатора или для повышающего трансформатора. Так как нагрузка отсутствует (), то мощность, показываемая ваттметром,  — это мощность потерь в стали трансформатора (магнитопроводе).

Мощностью потерь в проводах обмоток можно пренебречь, так как при опыте холостого хода ток вторичной обмотки равен нулю, а ток в первичной обмотке — ток холостого хода составляет примерно 5 % номинального.

Можно также найти

и полное сопротивление цепи (см. рис. 2.9):

(2.12)

Активное сопротивление цепи

и индуктивное сопротивление цепи

.

Так как практически сопротивления и , то значения и определяются из приведенных формул.

Опыт короткого замыкания.

Опыт короткого замыкания выполняется по схеме, представленной на рис. 2.12, при условии, что к первичной обмотке подводится пониженное напряжение , составляющее 5—10% , а точнее, такое напряжение, при котором токи и в обмотках равны номинальным.

Вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко.

При этом опыте вольтметр показывает напряжение первичной обмотки , ваттметр — мощность короткого замыкания , амперметр — ток в первичной обмотке.

По этим показаниям можно определить мощность потерь в обмотках, так как потери в магнитопроводе составляют лишь 0,005 – 0,1 потерь при номинальном режиме из-за пониженного напряжения . Мощность потерь при коротком замыкании и номинальных токах

.

Кроме того, по данным этого опыта можно найти параметры упрощенной схемы замещения (рис. 2.13). Полное сопротивление

,

суммарное активное сопротивление обеих обмоток

(2.13)

и реактивное сопротивление

.      (2.14)

На основе опытов холостого хода и короткого замыкания по формулам (2.12),(2.13),(2.14) определяются параметры схемы замещения трансформатора.

Напряжение короткого замыкания.

Как следует из схемы замещения   (рис. 2.13),

.

Обычно составляет 5—8 % :

.

Значение указано на щитке трансформатора. Активная составляющая напряжения короткого замыкания находится по формуле

,                               (2.15)

а реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

.                                             (2.16)

Процентные значения напряжения связаны между собой соотношением:

.                                               (2.17)

Реактивное сопротивление трансформатора: формулы расчета

Мы привыкли считать, что все магнитные потоки в трансформаторе пронизывают обе обмотки и магнитопровод. Если бы существовал идеальный трансформатор, то это действительно так бы и происходило. К сожалению, в реальности часть магнитного потока преодолевает изоляционное пространство, выходит за пределы обмоток и замыкается в них (см. рис. 1). В результате возникает реактивное сопротивление трансформатора. Такое явление ещё называют рассеиванием магнитных потоков.

Рис. 1. Схема, иллюстрирующая рассеивание магнитных потоков

В катушках существуют и другие сопротивления, являющиеся причинами потерь мощности. Таковыми являются: внутреннее сопротивление материалов обмоток, и рассеивания, вызванные индуктивными сопротивлениями. Совокупность рассеиваний магнитных потоков называют внутренним сопротивлением или импедансом трансформатора.

Потери реактивных мощностей

Вспомним, как работает идеальный двухобмоточный трансформатор (см. рис. 2). Когда первичная обмотка окажется под переменным напряжением (например, от электрической сети), возникнет магнитный поток, который пронизывает вторичную катушку индуктивности. Под действием магнитных полей происходит возбуждение вторичных обмоток, в витках которых возникает ЭДС. При подключении активной мощности к прибору во вторичной цепи начинает протекать переменный ток с частотой входного тока.

Рис. 2. Устройство трансформатора

В идеальном трансформаторе образуется прямо пропорциональная связь между напряжениями в обмотках. Их соотношение определяется соотношением числа витков каждой из катушек. Если U₁ и U₂ – напряжения в первой и второй обмотке соответственно, а w₁ и w₂ – количество витков обмоток, то справедлива формула: U₁ / U₂ = w₁ / w₂.

Другими словами: напряжение в рабочей обмотке во столько раз больше (меньше), во сколько раз количество мотков второй катушки увеличено (уменьшено) по отношению к числу витков, образующих первичную обмотку.

Величину w₁ / w₂ = k принято называть коэффициентом трансформации. Заметим, что формула, приведённая выше, применима также для автотрансформаторов.

В реальном трансформаторе часть энергии теряется из-за рассеяния магнитных потоков (см. рис. 1). Зоны, где происходит концентрация потоков рассеяния обозначены пунктирными линиями. На рисунке видно, что индуктивность рассеяния охватывает  магнитопровод и выходит за пределы обмоток.

Наличие реактивных сопротивлений в совокупности с активным сопротивлением обмоток приводят к нагреванию конструкции. То есть, при расчётах КПД необходимо учитывать импеданс трансформатора.

Обозначим активное сопротивление обмоток символами R₁ и R₂ соответственно, а реактивное – буквами X₁ и X₂. Тогда импеданс первичной обмотки можно записать в виде: Z₁= R₁+jX₁. Для рабочей катушки соответственно будем иметь: Z₂= R₂+jX₂, где j – коэффициент, зависящий от типа сердечника.

Реактивное сопротивление можно представить в виде разницы индукционного и ёмкостного показателя: X = R_L – R_C. Учитывая, что R_L =  ωL, а R_C = 1/ωC, где ω – частота тока, получаем формулу для вычисления реактивного сопротивления: X = ωL – 1/ωC.

Не прибегая к цепочке преобразований, приведём готовую формулу для расчёта полного сопротивления, то есть, для определения импеданса трансформатора:

Суммарное сопротивление трансформатора необходимо знать для определения его КПД. Величины потерь в основном зависят от материала обмоток и конструктивных особенностей трансформаторного железа. Вихревые потоки в монолитных стальных сердечниках значительно больше, чем многосекционных конструкциях магнитопроводов. Поэтому на практике сердечники изготавливаются из тонких пластин трансформаторной стали. С целью повышения удельного сопротивления материала, в железо добавляют кремний, а сами пластины покрывают изоляционным лаком.

Для определения параметров трансформаторов важно найти активное и реактивное сопротивление, провести расчёты потерь холостого хода. Приведённая выше формула не практична для вычисления импеданса по причине сложности измерений величин индукционного и ёмкостного сопротивлений. Поэтому на практике пользуются другими методами для расчёта, основанными на особенностях режимов работы силовых трансформаторов.

Режимы работы

Двухобмоточный трансформатор способен работать в одном из трёх режимов:

• вхолостую;
• в режиме нагрузки;
• в состоянии короткого замыкания.

Для проведения расчётов режимов электрических цепей проводимости заменяют нагрузкой, величина которой равна потерям при работе в режиме холостого хода. Вычисления параметров схемы замещения проводят опытным путём, переводя трансформатор в один из возможных режимов: холостого хода, либо в состояние короткого замыкания. Таким способом можно определить:

• уровень потерь активной мощности при работе на холостом ходу;
• величины потерь активной мощности в короткозамкнутом приборе;
• напряжение короткого замыкания;
• силу тока холостого хода;
• активное и реактивное сопротивление в короткозамкнутом трансформаторе.

Параметры режима холостого хода

Для перехода в работу на холостом ходу необходимо убрать отсутствует нагрузку на вторичной обмотке, то есть – разомкнуть электрическую цепь. В разомкнутой катушке напряжение отсутствует. Главной составляющей тока в первичной цепи является ток, возникающий на реактивных сопротивлениях. С помощью измерительных приборов довольно просто найти основные параметры переменного тока намагничивания, используя которые можно вычислить потери мощности, умножив силу тока на подаваемое напряжение.

Схема измерений на холостом ходу показана на рисунке 3. На схеме показаны точки для подключения измерительных приборов.

Рис. 3. Схема режима холостого хода

Формула, применяемая для  расчётов параметров реактивной проводимости, выглядит так: В_т = I_х%*S_ном  / 100* U_{в ном}²  Умножитель 100 в знаменателе применён потому, что величина тока холостого хода I_х обычно выражается в процентах.

Режим короткого замыкания

Для перевода трансформатора на работу в режиме короткого замыкания закорачивают обмотку низшего напряжения. На вторую катушку подают такое напряжение, при котором в каждой обмотке циркулирует номинальный ток. Поскольку подаваемое напряжение существенно ниже номинальных напряжений, то потери активной мощности в проводимости настолько малы, что ими можно пренебречь.

Таким образом, у нас остаются активные мощности в трансформаторе, которые расходуются на нагрев обмоток: ΔP_k = 3* I_1ном * R_т. Выразив ток I_{1 ном} через напряжение U_ка и сопротивление R_т, умножив выражение на 100, получим формулу для вычисления падения напряжения в зонах активного сопротивления (в процентах):

Активное сопротивление двухобмоточного силового трансформатора вычисляем по формуле:

Подставив значение R_т в предыдущую формулу, получим:

Вывод: в короткозамкнутом трансформаторе падение напряжения в зоне активного сопротивления (выраженная в %) прямо пропорционально размеру потерь активной мощности.

Формула для вычисления падения напряжения в зонах реактивных сопротивлений имеет вид:

Отсюда находим:

Величины реактивных сопротивлений в современных трансформаторах гораздо меньше активного. Поэтому можно считать что падение напряжения в зоне реактивного сопротивления U_{к р} ≈ U_к, поэтому для практических расчётов можно пользоваться формулой: X_T = U_k*U_{в ном}² / 100*S_ном

Рассуждения, приведённые выше, справедливы также для многообмоточных, в том числе и для трёхфазных трансформаторов. Однако вычисления проводятся по каждой обмотке в отдельности, а задача сводится к решению систем уравнений.

Знание коэффициентов мощности, сопротивления рассеивания и других параметров магнитных цепей позволяет делать расчёты для определения величин номинальных нагрузок. Это, в свою очередь, обеспечивает работу трансформатора в промежутке номинальных мощностей.

Список использованной литературы

• Сивухин Д. В. «Общий курс физики» 1975
• Н.А. Костин, О.Г.Шейкина «Теоретические основы электротехники» 2007
• Нейман Л.Р., Демирчян К.С. «Теоретические основы электротехники» 1981
• Бартош А.И. «Электрика для любознательных» 2019

Расчёт характеристик трансформаторов — презентация онлайн

1. Расчёт характеристик трансформаторов

от преподавателя
ГАПОУ СО «СКТП и АС»
Дьяченко С.В.

2. РАСЧёТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Определение потерь короткого замыкания;
Определение напряжения короткого замыкания;
Определение механических сил в обмотках.
Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора согласно ГОСТ
16110-82 называются потери, возникающие в трансформаторе при номинальной
частоте и установлении в одной из обмоток тока, соответствующего ее
номинальной мощности, при замкнутой накоротко второй обмотке.
Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется
приведенное к расчетной температуре напряжение, которое следует подвести при
номинальной частоте к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко
другой обмотке, чтобы в обеих обмотках установились номинальные токи. При этом
переключатель должен находиться в положении, соответствующем номинальному
напряжению.
Напряжение короткого замыкания определяет падение напряжения в трансформаторе,
его внешнюю характеристику и ток короткого замыкания (зависимость напряжения на
вторичной обмотке трансформатора от тока нагрузки U2 = f(I2) при U1 = const и cos φ2 =
const называется внешней характеристикой).

3. Основные составляющие потерь короткого замыкания

Потери короткого замыкания Рк в трансформаторе могут быть, разделены
на следующие составляющие:
основные потери в обмотках НН и ВН, вызванные рабочим током
обмоток, Росн1 и Росн2;
добавочные потери в обмотках НН и ВН, т.е. потери от вихревых токов,
наведенных полем рассеяния в обмотках РД1 и РД2;
основные потери в отводах между обмотками и вводами (проходными
изоляторами) трансформатора Ротв1 и Ротв2;
добавочные потери в отводах, вызванные полем рассеяния отводов, Ротв,Д1
и Ротв2,Д2;
потери в стенках бака и других металлических (ферромагнитных)
элементах конструкции трансформатора, вызванные полем рассеяния
обмоток и отводов, Pб.

4. Опыт короткого замыкания

• Потери короткого замыкания могут быть рассчитаны или определены
экспериментально в опыте короткого замыкания трансформатора.
• При опыте короткого замыкания номинальные токи в обмотках возникают при
относительно малом напряжении (5-10 % номинального значения), а потери
в магнитной системе, примерно пропорциональные второй степени
напряжения, обычно пренебрежимо малы.
Схема опыта короткого замыкания трансформатора

5. Расчёт потерь короткого замыкания

Обычно добавочные потери в обмотках и отводах рассчитывают, определяя
коэффициент kД увеличения основных потерь вследствие наличия поля рассеяния.
Тогда сумма основных и добавочных потерь в обмотках определяется по формуле:
• Полные потери короткого замыкания определяются по формуле:
Согласно ГОСТ 11677-85 за расчетную (условную) температуру, к которой должны быть
приведены потери и напряжение короткого замыкания, принимают:
75°С для всех масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов
нагревостойкости А, Е, В;
115°С для трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости F, Н, С.

6. Расчёт потерь короткого замыкания

Полные потери короткого замыкания готового трансформатора не должны
отклоняться от значения, заданного ГОСТ или техническими условиями на
проект трансформатора, более чем на 10%.
Учитывая, что потери готового трансформатора вследствие нормальных
допустимых отклонений в размерах его частей могут отклоняться на ±5%
расчетного значения, при расчете не следует допускать отклонение расчетных
потерь короткого замыкания от гарантийного значения более чем на 5 %.
При нормальной работе трансформатора, т.е. при нагрузке его номинальным током
при номинальных первичном напряжении и частоте, в его обмотках, отводах и
элементах конструкции под воздействием токов обмоток и созданного ими поля
рассеяния возникают потери, практически равные потерям короткого
замыкания и одинаково с ними изменяющиеся при изменении тока нагрузки.

7. Основные потери в обмотках

Формула для определения основных потерь: Pосн=I2R .
Преобразованная формула для расчета основных потерь:
где J – плотность тока в обмотках; Go – масса меди обмоток.
Масса металла каждой из обмоток может быть найдена по формуле:
где с — число активных (несущих обмотки) стержней трансформатора; Dср — средний
диаметр обмотки, м; w — число витков обмотки; П — сечение витка, м2.

8. Добавочные потери в обмотках

Определение добавочных потерь в обмотках практически сводится к расчету
коэффициента увеличения основных электрических потерь обмотки kД,0.
Коэффициент рассчитывается отдельно для каждой обмотки трансформатора.
Значение коэффициента зависит:
от частоты тока f;
от размеров поперечного сечения проводников обмотки;
от удельного электрического сопротивления ρ;
от расположения обмоток по отношению к полю рассеяния трансформатора.
Любая обмотка трансформатора представляется в виде условной обмотки, в
которой сохранено число проводников реальной обмотки в направлениях,
параллельном и перпендикулярном направлению вектора магнитной индукции
поля рассеяния обмотки.

9. Добавочные потери в обмотках

Добавочные потери от вихревых токов, вызванные собственным магнитным
полем рассеяния обмоток, неодинаковы для отдельных проводников, различным
образом расположенных в обмотке по отношению к полю рассеяния.
Наибольшие добавочные потери в двухобмоточном трансформаторе возникают в
проводниках, находящихся.в зоне наибольших индукций, т.е. в слое проводников,
прилегающем к каналу между обмотками.
Наименьшие потери возникают в слое, наиболее удаленном от соседней обмотки.
При расчете потерь короткого замыкания обычно рассчитывают средний
коэффициент увеличения потерь для всей обмотки, если она имеет однородную
структуру, или для отдельных ее частей, если они отличаются размерами или
взаимным расположением проводников.
В винтовых обмотках кроме добавочных потерь, вызванных полем рассеяния,
могут возникать добавочные потери вследствие неравномерного распределения
тока между параллельными проводами от несовершенства транспозиций.
Равномерно распределенная транспозиция в двух- или четырехходовой обмотке
может считаться совершенной и практически не вызывающей добавочных потерь.

10. Добавочные потери в обмотках

Добавочные потери пропорциональны четвертой степени размера проводника (а
или d), измеренного в направлении, перпендикулярном направлению поля
рассеяния.
В связи с этим в концентрических обмотках с осевым направлением поля
рассеяния следует располагать прямоугольный провод большим размером в
осевом направлении, т.е. наматывать его плашмя.
При намотке такого же провода на ребро добавочные потери возрастают в
несколько раз.
Добавочные потери в обмотках рационально рассчитанных силовых
трансформаторов с концентрическими обмотками обычно достигают:
от 0,5-1,0 до 3,0-5,0 % основных потерь;
в некоторых случаях до 10% при прямоугольном проводе;
не более 1-2% при применении круглого провода с диаметром не более 3,55 мм.

11. Расчёт основных потерь в отводах

Расчет основных потерь в отводах сводится к определению длины проводников и
массы металла в отводах.
Приближенное определение массы металла отводов производится по сечению
витка отводов, равным сечению витка обмотки и длине отводов, зависящей от
схемы соединения обмоток:
для соединения в звезду:
для соединения в треугольник:
Массу металла проводов отводов определяют по формуле:
где lотв, м, Потв, м2, γ — плотность металла отводов (для меди γм=8900 кг/м3, для
алюминия γа =2700 кг/м3.
В силовых трансформаторах общего назначения потери в отводах составляют, как
правило, не более 5-8 % потерь короткого замыкания, а добавочные потери в
отводах — не более 5 % основных потерь в отводах.

12. Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора

Поля рассеяния обмоток и отводов трансформатора вызывают потери в
ферромагнитных деталях конструкции трансформатора — стенке бака, прессующих
балках ярм, прессующих кольцах обмоток и т. д. – это потери на гистерезис и
вихревые токи.
Потери зависят от распределения и интенсивности поля рассеяния, от
расположения, формы и размеров ферромагнитных деталей и нестабильных
магнитных свойств современных конструкционных сталей.
Для трансформаторов мощностью от 100 до 63000 кВ·А можно с достаточным
приближением определить потери в баке и деталях конструкции:
где S — полная мощность трансформатора, кВ·А; k – коэффициент, зависящий от
мощности трансформатора.
Основными мерами по уменьшению добавочных потерь служат: рациональное
распределение витков обмоток и поля рассеяния в трансформаторе, правильный
выбор размеров и формы деталей, применение материалов, в которых не возникают
или возникают малые потери в переменном магнитном поле.

13. РАСЧЁТ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

В трехобмоточном трансформаторе напряжение короткого замыкания
определяется для любой пары его обмоток при разомкнутой третьей обмотке.
Поэтому трехобмоточный трансформатор имеет три различных напряжения
короткого замыкания.
Для всех трансформаторов напряжение короткого замыкания и его составляющие
принято выражать в процентах номинального напряжения, а активную
составляющую определять для средней эксплуатационной температуры обмоток
75 °С для всех масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов
нагревостойкости А, Е, В.
Для трансформаторов с изоляцией классов F, Н, С расчетная температура
115°С.
Активная составляющая напряжения короткого замыкания: Uа=rkIном, где rk активное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное к
одной из его обмоток, с учетом добавочных потерь, в обмотках, потерь в отводах
и металлических конструкциях; Iном — номинальный ток обмотки, к числу витков
которой приведено сопротивление rk=r1+r2.

14. РАСЧЁТ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Активная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по
формуле:
Pk
Ua
Sн
100,%
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
хк — реактивное сопротивление короткого замыкания трансформатора, приведенное
к одной из его обмоток:
Тогда, реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

15. РАСЧЁТ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

При расчете Uр необходимо использовать реальные
размеры рассчитанных обмоток трансформатора (а1,
а2, a12, d12, l), а не приближенными значениями β и ар,
найденными при определении основных размеров
трансформатора.
Коэффициент kр, учитывающий отклонение реального
поля рассеяния от идеального параллельного поля,
вызванное конечным значением осевого размера
обмоток l по сравнению с их радиальными размерами
(а12, а1, a2) определяется по формуле:
Поле рассеяния двух
концентрических обмоток
где σ = (а12+а1+a2)/(πl).
Обычно kр при концентрическом расположении
обмоток и равномерном расположении витков по их
высоте колеблется в пределах от 0,93 до 0,98.

16. РАСЧЁТ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

После определения активной и реактивной составляющих напряжение короткого
замыкания трансформатора может быть найдено по формуле:
Напряжение короткого замыкания должно совпадать с uк, регламентированным ГОСТ или заданным в техническом задании на проект
трансформатора.
Согласно ГОСТ 11677-85 напряжение короткого замыкания готового
трансформатора на основном ответвлении не должно отличаться от
заданного значения более чем на ±10 %.
При изготовлении трансформатора вследствие возможных отклонений в
размерах обмоток (в частности, в размерах а1, а2 и a12), лежащих в пределах
нормальных производственных допусков, uк готового трансформатора
может отличаться от расчетного значения на ±5%.

17. РАСЧЁТ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

В тех случаях, когда полученное значение uк отклоняется более чем на ±5%
заданного, его изменение в нужном направлении может быть достигнуто за счет
изменения реактивной составляющей uр.
Небольшие изменения могут быть получены путем увеличения или уменьшения
осевого размера обмотки l при соответствующем уменьшении или увеличении
радиальных размеров обмоток а1 и a2.
Более резкое изменение uр можно получить изменением напряжения одного
витка uв за счет увеличения или уменьшения диаметра стержня магнитной
системы d или индукции Вс в нем.
Изменять изоляционное расстояние а12 не рекомендуется.

18. Механические силы, действующие на обмотки трансформатора

В результате взаимодействия магнитного поля рассеяния с током в обмотке в
последней возникают механические усилия.
При нормальном режиме работы, при нагрузке трансформатора, не превышающей
его номинальной нагрузки, эти механические усилия не представляют опасности
для целосности обмоток.
При коротких замыканиях, когда бросок тока короткого замыкания достигает
значения, в 20—25 раз превышающего номинальный ток, электромагнитная сила,
пропорциональная квадрату силы тока, возрастает в 400—600 раз.
Мгновенное значение тока короткого замыкания ввиду наличия апериодической
составляющей тока может быть еще в 2 раза больше, что может вызвать
значительные механические воздействия в трансформаторе.
В связи с этим конструкция обмоток и опорных деталей должна быть рассчитана
таким образом, чтобы она могла выдержать возникающие механические усилия.

19. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ В ОБМОТКАХ

Короткое замыкание в трансформаторе сопровождается:
многократным увеличением токов в обмотках трансформатора по сравнению с
номинальными токами;
повышенным нагревом обмоток;
ударными механическими силами, действующими на обмотки и их части.
Проверка обмоток на механическую прочность при коротком замыкании включает:
определение наибольшего установившегося и наибольшего ударного тока
короткого замыкания;
определение механических сил между обмотками и их частями;
определение механических напряжений в изоляционных опорных и
междукатушечных конструкциях и в проводах обмоток;
определение температуры обмоток при коротком замыкании.

20. Расчёт токов короткого замыкания

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания зависит от:
от мощности трансформатора;
от мощности короткого замыкания энергосистемы;
от напряжения короткого замыкания трансформатора.
Действующее значение наибольшего установившегося тока короткого замыкания
для трансформаторов мощностью менее 1000 кВ·А определяется по формуле (если
принять Sк=∞):
где Iном – номинальный ток соответствующей обмотки катушки или витка.
Класс напряжения ВН, кВ
610
1035
Мощность короткого
замыкания электрической
сети, МВ·А
500 2500 15000 20000 25000 35000 50000
110
150
220
330
500

21. Ударный ток короткого замыкания

В начальный момент ток короткого замыкания вследствие наличия
апериодической составляющей может значительно превысить установившийся
ток КЗ и вызвать механические силы между обмотками, превышающие в несколько
раз механическое воздействие при установившемся токе короткого замыкания.
Ударный ток короткого замыкания определяется по формуле:
где kmах — коэффициент, учитывающий максимально возможную апериодическую
составляющую тока короткого замыкания.
Наибольшую опасность при коротком замыкании представляют для обмоток
трансформатора механические силы, возникающие между обмотками и их частями.
Эти механические воздействия необходимо учитывать при расчете и
конструировании трансформатора, так как они могут привести:
к разрушению обмотки;
к деформации или разрыву витков;
к разрушению опорных конструкций.

22. Механическая прочность обмоток

Механические силы возникают в результате взаимодействия тока в обмотке с
магнитным полем обмоток.
Расчет механических воздействий, так же как и расчет поля обмоток,
представляет очень сложную задачу, так как обмотки трансформатора не
являются монолитными в механическом отношении.
Конструктивно каждая обмотка трансформатора состоит из проводников,
разделенных витковой изоляцией в виде обмотки из кабельной бумаги или
пряжи и в некоторых видах обмоток междуслойной изоляцией — прослойками
из кабельной бумаги или картона.
Между катушками, а в некоторых обмотках и между витками размещаются
прокладки, набранные из электроизоляционного картона.
Механические силы, возникающие при коротком замыкании и действующие
на проводники обмотки, неравномерно распределяются между ее витками.
Суммируясь, они создают силы, действующие на междукатушечную и
опорную изоляцию обмоток, рейки, образующие вертикальные каналы, и
изоляционные цилиндры.

23. Механическая прочность обмоток

Одним из условий, позволяющих получить обмотку, выдерживающую
воздействию механических сил, возникающих при коротком замыкании
трансформатора, является максимальная монолитность ее конструкции.
Монолитность конструкции обмотки обеспечивается:
предварительной прессовкой электроизоляционного картона, используемого для
изготовления изоляционных деталей обмотки;
механическим поджимом витков обмотки в осевом и радиальном направлениях
при ее намотке;
осевой опрессовкой обмотки после ее намотки и сушки за счет воздействия сил,
близких к осевым силам при коротком замыкании.
пропиткой обмотки после ее изготовления, сушки и опрессовки глифталевым или
другим лаком.
При расчетах трансформаторов обычно производится проверочное определение
суммарных механических сил, действующих на всю обмотку по полному потоку
рассеяния или по полному току обмотки.
Обмотка при расчете считается монолитной в механическом отношении.

24. Механическая прочность обмоток

Сила, действующая на каждый провод витка, зависит:
от тока в проводе, который в большинстве обмоток можно считать
одинаковым для всех проводов обмотки;
индукции поля рассеяния в месте нахождения провода, которая будет различной
для различных проводов, расположенных в разных частях обмотки.
Рассматривая в совокупности всю обмотку как монолитное тело и все поле
рассеяния, можно найти суммарные силы, действующие на обмотку в осевом и
радиальном направлениях, и получить общее приближенное представление о
механической прочности обмоток.
При рассмотрении суммарных сил, действующих на обмотки, раздельно
оценивают силы:
осевые, т.е. сжимающие обмотку в осевом направлении;
радиальные, растягивающие внешнюю обмотку и изгибающие и сжимающие
провода внутренней обмотки.
Осевые силы оказывают давление на междукатушечную, междувитковую и
опорную изоляцию обмотки, для которой должна быть обеспечена прочность на
сжатие.

25. Спасибо за внимание! Успехов в учёбе !

Расчет токов короткого замыкания: особенности процесса

Короткое замыкание между проводниками является опаснейшим явлением, как в электрической сети частного домовладения, так и в сложных разводках подстанций и питающих цепей мощного производственного оборудования. Короткое замыкание может стать причиной пожара и выхода из строя дорогостоящих электроприборов, поэтому расчёт токов короткого замыкания, является обязательным этапом перед осуществлением прокладки кабелей для различных потребителей электричества.

Кто занимается вычислением КЗ

Расчёт КЗ, производится квалифицированными специалистами, которые не только производят необходимые вычисления, но и несут ответственность за дальнейшую эксплуатацию электрического оборудования.

Домашние электрики также могут осуществить данные вычисления, но только при наличии начальных знаний о природе электричества, свойствах проводников и о роли диэлектриков, в их надёжной изоляции друг от друга.

При этом, полученный результат значения короткого замыкания, перед проведением электротехнических работ, необходимо перепроверить самостоятельно, либо воспользоваться услугами специализированных фирм, которые осуществляют данные вычисления на платной основе.

Как рассчитать ток короткого замыкания используя специальные формулы, будет подробно описано далее.

Особенности расчёта

Расчёт токов трёхфазного оборудования производится с применением специальных формул.

Если расчёт тока трёхфазного короткого замыкания, необходимо сделать для электрических сетей напряжением до 1000 В, то необходимо учитывать следующие нюансы при проведении расчётов:

1. Трёхфазная система должна считаться симметричной.
2. Питание трансформатора принимается за неизменяемую величину, равную его номинальному значению.
3. Момент возникновения КЗ принято считать при максимальном значении силы тока.
4. ЭДС источников питания, удалённых на значительное расстояния от участка электрической сети, где происходит КЗ.

Также при вычислении параметров КЗ необходимо правильно посчитать результирующее сопротивление проводника, но делать это необходимо через приведение единого значения мощности.

Если производить расчёт сопротивления стандартными формулами известными из курса физики, то можно допустить ошибки, по причине неодинакового номинального напряжения в момент возникновения короткого замыкания для различных участков электрической цепи. Выбор такой базисной мощности позволяет значительно упростить расчёты, и значительно повысить их точность.

Напряжение, при вычислении тока короткого замыкания также принято выбирать не исходя из номинального значения, а с превышением данного показателя на 5%. Например для электрической сети 380 В, базисное напряжение для расчёта токов короткого замыкания составит 0,4 кВ.

Для сети переменного тока наприряжением 220 В, базисное напряжение будет равно 231 В.

Формулы вычисления трёхфазного замыкания

Расчёт токов коротких замыканий в электроэнергетических системах трёхфазного электричества производится с учётом особенности возникновения данного процесса.

Из-за проявления индуктивности проводника, в котором происходит короткое замыкание, сила КЗ изменяется не мгновенно, а происходит нарастание данной величины по определённым законам. Чтобы методика расчёта токов короткого замыкания позволила произвести высокоточные вычисления, необходимо высчитать все основные величины вносимые в расчётные формулы.

Часто для этой цели требуется воспользоваться дополнительными формулами или специальным программным обеспечением. Современные возможности вычислительной техники, позволяют осуществлять сложнейшие операций в считанные секунды.

Методы расчёта токов короткого замыкания могут быть расширены применением специального программного обеспечения. В данном случае, может быть использована компьютерная программа, которая может быть написана любым квалифицированным программистом.

Если вычисление параметров КЗ в трёхфазной сети осуществляется вручную, то в для получения точного результата этого значения применяется формула:

где:

Хвн — сопротивление между точкой короткого замыкания и шинами.
Хсист — сопротивление всей системы по отношению к шинам источника.
Uс — напряжение на шинах системы.

Если какой-либо показатель отсутствует при проведении расчётов, то его можно высчитать применив для этого дополнительные формулы, или следует применить специальные программы для компьютера.

В том случае, когда расчёт КЗ, необходимо произвести для сложной разветвлённой сети, производится преобразование схемы замещения. Для максимально упрощения вычислений схема представляется с одним сопротивлением и источником электричества.

Для упрощения схемы необходимо:

1. Сложить все показатели параллельно подключённого сопротивления электрических цепей.
2. Сложить последовательно подключённые сопротивления.
3. Вычислить результирующее сопротивлению, путём сложения всех параллельно и последовательно подключённых сопротивлений.

Расчёт однофазной сети

Расчет токов коротких замыканий в электроэнергетических системах однофазного напряжения допускает проведение упрощённых вычислений. Обычно, электроприборы тока однофазного не потребляют много электричества, и для надёжной защиты квартиры или дома от возникновения короткого замыкания, достаточно установить автоматический выключатель рассчитанный на величину срабатывания, равную 25 А.

Если требуется осуществить приблизительный расчёт однофазного короткого замыкания, то его производят по формуле:

где
Uf — напряжение фазы.
Zt — сопротивление трансформатора, при возникновении КЗ.
Zc — сопротивление между фазным и нулевым проводником.
Ik — однофазный ток короткого замыкания.

Вычисление параметров КЗ в однофазной цепи с использованием данной формулы производится с погрешностью до 10%, но в большинстве случаев этого достаточно для осуществления правильной защиты электрической сети.

Основным затруднением для получения данных рассчитанных по этой формуле, является сложность в получении значения Zc.

Если параметры проводника известны и переходные сопротивления также определены, то сопротивление между фазным и нулевым проводником рассчитывается по формуле:

где:
rf — активное сопротивление фазного провода, Ом;
rn — активное сопротивление нулевого провода, Ом;
ra — суммарное активное сопротивление контактов цепи фаза-нуль, Ом;
xf» — внутреннее индуктивное сопротивление фазного провода, Ом;
xn» — внутреннее индуктивное сопротивление нулевого провода, Ом;
x’ — внешнее индуктивное сопротивление цепи фаза-нуль, Ом.

Таким образом подставляя известные значения в формулы приведённые выше, легко найдём ток короткого замыкания для однофазной сети.

Вычисление параметров КЗ в однофазной сети осуществляется в такой последовательности:

1. Выяснится параметры питающего трансформатора или реактора.
2. Определяются параметры используемого проводника.
3. Если электрическая схема слишком разветвлена, то её следует упростить.
4. Определяется полное сопротивление можду «фазой» и «0».
5. Вычисляется полное сопротивление трансформатора или реактора, если данное значение нельзя получить из документации к источнику питания.
6. Значения подставляются в формулу.

Если вся последовательность действий была проведена верно, то таким образом можно рассчитать силу тока при возникновении КЗ в однофазной сети.

Вычисление КЗ по паспортным данным

Значительно упрощается задача по расчёту КЗ, если имеются паспортные данные реактора или трансформатора. В этом случае достаточно номинальные значения электричества и напряжения подставить в расчётные формулы, чтобы получить значение тока КЗ.

Сила и мощность КЗ могут быть определены по следующим формулам:

В данной формуле значение Iном равно номинальному току электрического трансформатора или реактора.

Определение тока КЗ в сети неограниченной мощности

Если необходимо рассчитать КЗ в системе, где мощность источника электричества несоизмеримо выше суммарной мощности потребителей электричества, то величину напряжения можно условно считать неизменной.

В таких условиях мощность электричества будет равна бесконечности, а сопротивление проводника — нулю. Данные условия могут быть применены только к таким расчётным условиям, когда точка короткого замыкания удалена на значительное расстояние от источника электричества, а результирующее сопротивление цепи в десятки раз превышает сопротивление системы.

Для электрической сети неограниченной мощности сила электрической напряжённости рассчитывается по формуле:

Ik=Ib/Xрез
где:
Ik — сила тока короткого замыкания;
Ib — базисный ток;
Хрез — результирующее напряжения сети.

Подставив значение в формулу можно получить значение параметров КЗ в сети неограниченной мощности.

Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания, изложенные в данной статье, содержат основные принципы, по которым определяется сила тока в проводнике в момент образования этого опасного явления.

Если возникает сложность в проведении данных расчётов самостоятельно, то можно воспользоваться услугами профессиональных инженеров-электриков, которые проведут все необходимые вычисления.

Расчёт токов короткого замыкания и выбор электрооборудования по совету профессионалов позволит гарантировать бесперебойное и безопасное использование электрических сетей в частном доме или на производстве.

Испытание на обрыв и короткое замыкание трансформатора — векторная диаграмма

Испытания на обрыв и короткое замыкание выполняются для определения таких параметров трансформатора, как их КПД, регулирование напряжения, постоянная цепи и т. Д. Эти испытания выполняются без фактической нагрузки, и по этой причине для испытания требуется очень меньше энергии. . Тест на разрыв цепи и короткое замыкание дает очень точный результат по сравнению с тестом полной нагрузки.

В комплекте:

Тест на разрыв цепи

Целью испытания на разрыв цепи является определение тока холостого хода и потерь трансформатора, по которым определяются их параметры холостого хода. Это испытание проводится на первичной обмотке трансформатора. Ваттметр, амперметр и напряжение подключены к их первичной обмотке. Номинальное номинальное напряжение подается на их первичную обмотку с помощью источника переменного тока.

Принципиальная схема проверки обрыва цепи на трансформаторе

Вторичная обмотка трансформатора остается разомкнутой, и вольтметр подсоединяется к их клеммам.Этот вольтметр измеряет вторичное наведенное напряжение . Поскольку вторичная обмотка трансформатора разомкнута, ток холостого хода протекает через первичную обмотку.

Значение тока холостого хода очень мало по сравнению с полным номинальным током. Потери в меди возникают только на первичной обмотке трансформатора, поскольку вторичная обмотка открыта. Показания ваттметра отражают только потери в сердечнике и стали. Потери в сердечнике трансформатора одинаковы для всех типов нагрузок.

Расчет теста на обрыв

Лет,

• W ₀ — показания ваттметра
• В ₁ — показания вольтметра
• I ₀ — показания амперметра

Тогда потери в стали трансформатора P _i = W ₀ и

Коэффициент мощности без нагрузки

Рабочий компонент I _w is

Подставив значение W ₀ из уравнения (1) в уравнение (2), вы получите значение рабочего компонента как

Намагничивающая составляющая

Параметры холостого хода приведены ниже:

Эквивалентное возбуждающее сопротивление

Эквивалентное реактивное сопротивление возбуждения

Векторная диаграмма трансформатора на холостом ходу или при испытании обрыва цепи показана под

. Векторная диаграмма испытания на обрыв цепи

Потери в стали, измеренные при испытании на обрыв цепи, используются для расчета КПД трансформатора.

Тест короткого замыкания

Испытание на короткое замыкание выполняется для определения нижеуказанного параметра трансформатора.

• Определяет потери в меди при полной нагрузке. Потери в меди используются для определения КПД трансформатора.
• Эквивалентное сопротивление, импеданс и реактивное сопротивление утечки известны при испытании на короткое замыкание.

Испытание на короткое замыкание выполняется на вторичной или высоковольтной обмотке трансформатора.Измерительный прибор, такой как ваттметр, вольтметр и амперметр, подключается к высоковольтной обмотке трансформатора. Их первичная обмотка замыкается накоротко с помощью толстой ленты или амперметра, подключенного к ее выводу.

Источник низкого напряжения подключается ко вторичной обмотке, поэтому полный ток нагрузки течет как от вторичной, так и от первичной обмотки трансформатора. Ток полной нагрузки измеряется амперметром, подключенным к их вторичной обмотке.

Принципиальная схема теста на короткое замыкание показана ниже:

Принципиальная схема испытания на короткое замыкание на трансформаторе

Источник низкого напряжения подается на вторичную обмотку, что составляет приблизительно от 5 до 10% нормального номинального напряжения. Магнитный поток создается в сердечнике трансформатора. Величина потока мала по сравнению с нормальным потоком.

Потери в стали трансформатора зависят от магнитного потока. Это меньше происходит при испытании на короткое замыкание из-за низкого значения магнитного потока.По показаниям ваттметра можно определить только потерю меди в их обмотках. Вольтметр измеряет напряжение, приложенное к их обмотке высокого напряжения. Вторичный ток индуцируется в трансформаторе из-за приложенного напряжения.

Расчет теста на короткое замыкание

Лет,

• W _c — Показания ваттметра
• V _2sc — показания вольтметра
• I _2sc — показания амперметра

Тогда потери в меди при полной нагрузке трансформатора равны

.

Эквивалентное сопротивление относительно вторичной обмотки составляет

Векторная диаграмма теста короткого замыкания трансформатора показана ниже

Векторная диаграмма теста короткого замыкания

Из векторной диаграммы

Эквивалентный импеданс относительно вторичной обмотки равен

Эквивалентное реактивное сопротивление, относящееся к вторичной стороне, равно

Регулировку напряжения трансформатора можно определить при любой нагрузке и коэффициенте мощности, зная значения Z _es и R _es .

При испытании на короткое замыкание запись ваттметра показывает общие потери, включая потери в сердечнике, но величина потерь в сердечнике очень мала по сравнению с потерями в меди, поэтому потерями в сердечнике можно пренебречь.

Испытание на обрыв и короткое замыкание трансформатора

Испытания на обрыв и короткое замыкание выполняются на трансформаторе для определения:

1. Эквивалентная схема трансформатора
2. Регулировка напряжения трансформатора
3. КПД трансформатора

Мощность, необходимая для испытания на обрыв цепи и испытания на короткое замыкание на трансформаторе равняется потерям мощности, происходящим в трансформаторе.

Испытание обрыва цепи на трансформаторе

Схема подключения для испытания обрыва цепи на трансформаторе показана на рисунке. Вольтметр, ваттметр и амперметр подключаются к низковольтной стороне трансформатора, как показано. Напряжение номинальной частоты подается на эту сторону низкого напряжения с помощью переменного автотрансформатора с переменным коэффициентом.

Сторона ВН трансформатора остается открытой. Теперь с помощью вариакта приложенное напряжение медленно увеличивается до тех пор, пока вольтметр не покажет значение, равное номинальному напряжению на стороне низкого напряжения.После достижения номинального напряжения на стороне НН мы записываем показания всех трех приборов (показания вольтметра, амперметра и ваттметра).

Показания амперметра показывают ток холостого хода I _и . Поскольку ток холостого хода I _e довольно мал по сравнению с номинальным током трансформатора, из-за этого тока напряжение падает, что можно считать незначительным.

Поскольку показание вольтметра V ₁ можно считать равным вторичному наведенному напряжению трансформатора, показания ваттметра показывают входную мощность во время испытания.Поскольку трансформатор имеет разомкнутую цепь, выходной сигнал отсутствует, следовательно, входная мощность здесь состоит из потерь в сердечнике трансформатора и потерь в меди в трансформаторе при отсутствии нагрузки. Но, как было сказано ранее, ток холостого хода в трансформаторе довольно мал по сравнению с током полной нагрузки, поэтому мы можем пренебречь потерями в меди из-за тока холостого хода. Следовательно, можно считать показания ваттметра равными потерям в сердечнике трансформатора.

Рассмотрим значение ваттметра P _o .

Где R _м — сопротивление параллельной ветви трансформатора.

If, Z _м — полное сопротивление параллельной ветви трансформатора.

Следовательно, если реактивное сопротивление параллельной ветви трансформатора составляет X _м ,

Эти значения относятся к стороне низкого напряжения трансформатора из-за испытаний, проводимых на стороне низкого напряжения трансформатора. Эти значения можно легко отнести к стороне ВН, умножив эти значения на квадрат коэффициента трансформации.

Таким образом, видно, что испытание обрыва цепи на трансформаторе используется для определения потерь в сердечнике трансформатора и параметров параллельной ветви эквивалентной схемы трансформатора.

Тест на короткое замыкание на трансформаторе

Схема подключения для теста на короткое замыкание на трансформаторе показана на рисунке ниже. Вольтметр, ваттметр и амперметр подключаются на стороне ВН трансформатора, как показано. Низкое напряжение около 5-10% прикладывается к этой стороне ВН с помощью вариатора (т. Е. Автотрансформатора с переменным передаточным числом). Замыкаем цепь низкого напряжения трансформатора. Теперь с помощью переменного тока приложенное напряжение медленно увеличивают до ваттметра, и амперметр дает показание, равное номинальному току на стороне ВН.

После достижения номинального тока на стороне ВН мы записываем все три показания прибора (показания вольтметра, амперметра и ваттметра). Показание амперметра дает первичный эквивалент тока полной нагрузки IL. Поскольку напряжение, приложенное к току полной нагрузки при испытании на короткое замыкание на трансформаторе, довольно мало по сравнению с номинальным первичным напряжением трансформатора, потери в сердечнике трансформатора здесь можно считать незначительными.

Допустим, показание вольтметра V _sc .Показания ваттметра указывают на входную мощность во время теста. Поскольку мы замкнули трансформатор накоротко, выхода нет; следовательно, входная мощность здесь состоит из потерь в меди в трансформаторе. Поскольку приложенное напряжение V _sc является напряжением короткого замыкания в трансформаторе и, следовательно, довольно мало по сравнению с номинальным напряжением, мы можем пренебречь потерями в сердечнике из-за небольшого приложенного напряжения. Следовательно, показание ваттметра можно принять равным потерям в меди в трансформаторе.Рассмотрим показания ваттметра P _sc .

Где R _e — эквивалентное сопротивление трансформатора.

Если, Z _e эквивалентно сопротивлению трансформатора.

Следовательно, если эквивалентное реактивное сопротивление трансформатора равно X _e .

Эти значения относятся к стороне ВН трансформатора, поскольку испытание проводится на стороне ВН трансформатора. Эти значения можно легко преобразовать в сторону низкого напряжения, разделив эти значения на квадрат коэффициента трансформации.

Следовательно, испытание на короткое замыкание трансформатора используется для определения потерь в меди в трансформаторе при полной нагрузке. Он также используется для получения параметров, приближающих эквивалентную схему трансформатора.

Испытание на обрыв и короткое замыкание на трансформаторе

Можно предсказать работу трансформатора при различных нагрузках, зная все параметры эквивалентной схемы. Эти параметры цепи представлены в виде данных испытаний трансформатора на обрыв цепи (OC) и короткое замыкание (SC).Без фактической нагрузки трансформатора эти два оцененных испытания дают результаты, которые используются для определения параметров эквивалентной схемы.

По этим параметрам мы можем легко определить КПД и регулировку трансформатора при любом коэффициенте мощности, а также при любых условиях нагрузки. Этот метод определения параметров трансформатора называется методом косвенной нагрузки. В этой статье описывается, как выполнять эти тесты, как определять эквивалентные параметры из тестовых данных, а также значимость стороны ВН или НН, на которой будет выполняться расчет.

Тест на обрыв цепи или без нагрузки на трансформаторе

Этот тест проводится для определения параметров параллельной или холостой ветви эквивалентной схемы трансформатора. Этот тест дает результаты потерь в стали и значений тока холостого хода, поэтому мы можем определить параметры ветви холостого хода с помощью простых расчетов.

Как видно из названия, клеммы нагрузки вторичной стороны трансформатора остаются разомкнутыми, а входное напряжение подается с другой стороны. Поскольку этот тест проводится без приложения нагрузки, этот тест также называется тестом без нагрузки.

Проверка OC выполняется путем подключения стороны низкого напряжения (в качестве первичной) трансформатора к источнику переменного тока через вариак, амперметр и ваттметр. Клеммы вторичной стороны или стороны ВН остаются открытыми, и в некоторых случаях к ним подключается вольтметр для измерения вторичного напряжения.

Вольтметр первичной стороны считывает приложенное к трансформатору напряжение, амперметр считывает ток холостого хода, ваттметр показывает входную мощность и переменный ток, используемый для изменения напряжения, приложенного к трансформатору, чтобы номинальное напряжение подавалось с номинальной частотой.Схема испытания OC трансформатора показана на рисунке ниже.

Когда на трансформатор подается однофазное питание, номинальное значение первичного напряжения регулируется путем изменения переменной. При этом номинальном напряжении следует снимать показания амперметра и ваттметра. Из этого теста мы получаем номинальное напряжение Vo, входной ток или ток холостого хода Io и входную мощность Wo.

Как мы знаем, когда трансформатор не нагружен, ток холостого хода или первичный ток очень мал, обычно от 3 до 5 процентов от номинального значения тока.Таким образом, потери в меди в первичной обмотке незначительны. В тесте OC трансформатор работает при номинальном напряжении и номинальной частоте, поэтому максимальным будет магнитный поток в сердечнике. Поскольку потери в стали или сердечнике находятся при номинальном напряжении, потребляемая мощность используется трансформатором для обеспечения потерь в стали без нагрузки.

Вт _o = Потери в стали

Параметры шунта без нагрузки рассчитываются на основе теста OC как

Коэффициент мощности без нагрузки, Cos Φ _o = W _o / V _o I _o

Как только коэффициент мощности получен, токи составляющих холостого хода определяются как

Намагничивающая составляющая тока холостого хода, I _м = I _o sin Φ _o

Составляющая потерь в сердечнике тока холостого хода, I _м = I _o cos Φ _o

Тогда реактивное сопротивление ветви намагничивания, X _o = V _o / I _м

Сопротивление, отражающее потери в сердечнике, R _o = V _o / I _c

Когда трансформатор работает без нагрузки, ток, потребляемый шунтирующими или параллельными параметрами, очень мал, примерно от 2 до 5 процентов номинального тока.Таким образом, во время теста OC через цепь будет протекать слабый ток. Для того, чтобы приборы могли считывать данные, измерения напряжения, тока и мощности должны выполняться на стороне низкого напряжения.

Также должны быть выбраны катушки низкого диапазона и амперметр низкого диапазона. Коэффициент мощности трансформатора на холостом ходу слишком низкий, как правило, ниже 0,5. Поэтому для работы с этим низким значением выбран ваттметр LPF. Эквивалентная схема, полученная с помощью теста OC, показана ниже.

Вернуться к началу

Тест на короткое замыкание на трансформаторе

Это испытание выполняется для определения параметров последовательной ветви эквивалентной схемы, таких как эквивалентное сопротивление (Z _o1 или Z _o2 ), полное сопротивление обмотки (R _o1 или R _o2 ) и полное реактивное сопротивление утечки ( X _o1 или X _o2 ). Кроме того, можно определить потери в меди при любой желаемой нагрузке и общее падение напряжения трансформатора, относящееся к первичной или вторичной обмотке.В этом тесте обычно обмотка НН закорачивается толстым проводом. А с другой стороны, то есть со стороны ВН, это испытание проводится.

В этом тесте первичная или высоковольтная обмотка подключена к источнику переменного тока через вольтметр, амперметр, ваттметр и вариак, как показано на рисунке. Этот тест также называется тестом пониженного напряжения или тестом низкого напряжения. Это связано с тем, что из-за короткого замыкания вторичной обмотки при номинальном напряжении трансформатор потребляет очень большой ток из-за очень малого сопротивления обмотки.

Такой высокий ток может вызвать перегрев, а также возгорание трансформатора. Таким образом, чтобы ограничить высокий ток, первичная обмотка должна быть запитана низким напряжением, которого достаточно для создания номинального тока в первичной обмотке трансформатора.

Испытание SC проводится на стороне ВН по двум основным причинам. Первый — это испытание SC, проводимое с применением номинального тока, и номинальный ток на стороне ВН намного меньше, чем на стороне НН. Следовательно, номинальный ток легко достигается на стороне ВН (из-за низкого значения тока) по сравнению со стороной НН.

С другой стороны, если мы закоротим клеммы ВН, подключив измерительный прибор на стороне НН, напряжение во вторичной обмотке будет равно нулю. Следовательно, ток, протекающий через сторону ВН, очень высок (поскольку номинальная мощность в ВА постоянна) по сравнению со стороной НН, и, следовательно, это приведет к сгоранию трансформатора.

Во время этого теста, медленно меняя вариак, мы прикладываем низкое напряжение к первичной, обычно от 5 до 10 процентов номинального напряжения, чтобы вызвать номинальный ток, протекающий как по первичной, так и вторичной обмотке, что мы можем наблюдать по показаниям амперметра (некоторые вторичная обмотка корпуса закорочена через амперметр).При этом номинальном токе мы должны записать показания вольтметра (V _sc ), амперметра (I _sc ) и ваттметра (W _sc ).

В этом тесте протекающий ток имеет номинальное значение, поэтому ток холостого хода очень мал и составляет от 3 до 5% процентов от номинального тока. Другими словами, напряжение, приложенное к первичной обмотке, очень низкое, поэтому уровень магнитного потока в сердечнике очень мал. В свою очередь, потери в сердечнике незначительны. Следовательно, шунтирующая ветвь холостого хода считается отсутствующей в эквивалентной схеме этого испытания, поскольку потери в сердечнике незначительны.

Поскольку потери в железе или сердечнике зависят от напряжения, эти потери очень малы. Следовательно, показания ваттметра показывают потерю мощности или потерю I ₂ R, равную потерям в меди при полной нагрузке всего трансформатора.

W _sc = Потери в меди при полной нагрузке

По результатам испытаний определяем параметры последовательной ветви эквивалентной схемы как

Эквивалентное сопротивление относительно стороны ВН, R01 = W _sc / I _sc ²

Эквивалентное сопротивление относительно стороны ВН, Z01 = V _sc / I _sc

Эквивалентное реактивное сопротивление утечки относительно стороны ВН, X01 = √ (Z ² 01 — R ² 01)

А также коэффициент мощности короткого замыкания Cos Φ _sc = W _sc / V _sc I _sc

Эквивалентная схема, полученная в результате этого испытания, показана ниже.

Следует отметить, что перед расчетом параметров необходимо знать, в какую сторону (первичную или вторичную) записываются показания теста. Предположим, что если трансформатор является повышающим трансформатором, то мы проводим тест SC на вторичной стороне (сторона высокого напряжения), в то время как первичная сторона или сторона низкого напряжения закорочены.

В таком случае мы получаем параметры, относящиеся к вторичному устройству, из расчетов, таких как R02, X02 и Z02. Если это понижающий трансформатор, мы получаем значения параметров как R01, X01 и Z01, потому что счетчики подключены к стороне ВН первичной обмотки.

Из теста OC мы получаем параметры ответвления шунта, относящиеся к стороне НН, а из теста SC мы получаем параметры ответвления серии, относящиеся к стороне ВН. Следовательно, для значимой эквивалентной схемы все параметры должны относиться к одной конкретной стороне. Объяснение этого преобразования объясняется в эквивалентной схеме темы трансформатора в наших предыдущих статьях.

Вернуться к началу

Расчет эффективности от O.C. и S.C. Тесты

Как мы уже видели, практический трансформатор имеет два типа основных потерь, а именно потери в меди и сердечнике.Температура трансформатора повышается из-за этих потерь, которые рассеиваются в виде тепла. Из-за этих потерь входная мощность, потребляемая первичной обмоткой, больше не равна выходной мощности вторичной обмотки. Следовательно, КПД трансформатора составляет

.

КПД, η = выходная мощность в кВт / потребляемая мощность в кВт

= выходная мощность в кВт / (выходная мощность в кВт + потери)

= выходная мощность в кВт / (выходная мощность в кВт + потери в меди + потери в сердечнике)

Мы уже обсуждали, что потери в сердечнике Pcore остаются постоянными от холостого хода до полной нагрузки, так как поток в сердечнике остается постоянным.А потери в меди зависят от квадрата тока. Поскольку ток в обмотке изменяется от холостого хода до полной нагрузки, потери в меди также меняются.

Учтите, что номинальная мощность трансформатора в кВА составляет S, доля нагрузки равна x, а коэффициент мощности нагрузки равен Cos Φ. Тогда

Выходная мощность в кВт = xSCos Φ

Предположим, что потери в меди при полной нагрузке составляют P _у.е. (поскольку x = 1),

Тогда потери меди при x на единицу нагрузки = x ² P _у.е.

Следовательно, КПД трансформатора

КПД, η = xSCos Φ / (x _S Cos Φ + x ² Px _cu + Px _core )

В приведенном выше уравнении эффективности потери в сердечнике или в стали и потери в меди при полной нагрузке определяются с помощью тестов OC и SC.

Вернуться к началу

Расчет правила

При фиксированном напряжении в первичной обмотке вторичное напряжение на клеммах не будет поддерживаться постоянным от холостого хода до полной нагрузки. Это связано с падением напряжения на полном сопротивлении утечки, величина которого зависит как от степени нагрузки, так и от коэффициента мощности.

Таким образом, регулирование дает изменение вторичного напряжения от холостого хода до полной нагрузки при заданном коэффициенте мощности. Он определяется как изменение вторичного напряжения, когда трансформатор работает при полной нагрузке с заданным коэффициентом мощности, подаваемой при номинальном напряжении, до холостого хода с постоянным первичным напряжением.

Регулировка напряжения в процентах,% R = ((E ₂ — В ₂ ) / В ₂ ) × 100

Выражение регулирования напряжения в терминах падения напряжения дается как

% R = ((I ₁ R01 cos Φ +/- I ₁ X01 sin Φ) / V ₁ ) × 100

или

% R = ((I ₂ R02 cos Φ +/- I ₂ X02 sin Φ) / V ₂ ) × 100

Приведенные выше два уравнения используются в зависимости от того, относятся ли параметры к первичной или вторичной стороне.Следовательно, из данных испытаний SC мы можем узнать регулировку трансформатора. Положительный знак используется для отстающего коэффициента мощности, а отрицательный знак используется для опережающего коэффициента мощности.

Вернуться к началу

Проверка короткого замыкания трансформатора — нарушение напряжения

Тест на короткое замыкание выполняется на трансформаторе для измерения эквивалентного последовательного сопротивления и реактивного сопротивления . Последовательное сопротивление дает информацию о потерях в меди при полной нагрузке трансформатора, а последовательное реактивное сопротивление определяет полное сопротивление трансформатора.Переменное напряжение приложено к обмотке высокого напряжения , а обмотка низкого напряжения замкнута накоротко . Напряжение изменяется до тех пор, пока не будет течь номинальный вторичный ток, при котором снимаются показания.

Схема испытания трансформатора на короткое замыкание

Отмечается первичное напряжение, при котором протекает номинальный вторичный ток . Затем это напряжение делится на номинальное первичное напряжение (умноженное на 100), что дает % импеданса трансформатора .

Возбуждающий ток I _ex очень меньше, так как приложенное напряжение будет очень низким и им можно пренебречь.Следовательно, можно с уверенностью предположить, что весь ток I _sc , зарегистрированный на обмотке высокого напряжения во время испытания на короткое замыкание, проходит через эффективное последовательное сопротивление обмотки и эффективное последовательное реактивное сопротивление, как показано ниже.

Испытания на короткое замыкание и разрыв цепи — это два общих испытания, проводимых на трансформаторном заводе перед отгрузкой трансформатора. В совокупности эти два теста устанавливают потери в обмотке, полное сопротивление трансформатора, потери в сердечнике, сопротивление намагничивания и сопротивление потерь в сердечнике.

Чтение: Проверка обрыва цепи трансформатора

Эквивалентная схема испытания трансформатора на короткое замыкание Здесь показана эквивалентная схема испытания трансформатора на короткое замыкание

. Сопротивление обмотки и последовательное реактивное сопротивление показаны как относительно первичной цепи . Это означает, что сопротивление вторичной обмотки и реактивное сопротивление передаются первичной после регулировки соотношения витков трансформатора.

Калькулятор тока короткого замыкания трансформатора

Еще одно соображение заключается в том, что если сторона ВН соединена звездой, то тестовые соединения будут проходить через фазу-нейтраль, а если соединена треугольником, то будет приложено фазовое напряжение.Измеренный линейный ток также необходимо отрегулировать для соединения треугольником высокого напряжения, чтобы узнать фазный ток в обмотке. Это повлияет на расчеты сопротивления обмотки и сопротивления утечки. Приведенный ниже калькулятор учитывает обмотку звезда / треугольник и использует соответствующие поправочные коэффициенты. Калькулятор также предоставляет эквивалентное сопротивление потерь в сердечнике в единицах (о.е.) и рассчитанный импеданс трансформатора [% Z].

Сводка

Испытание на короткое замыкание определяет потерю мощности в обмотке при полной нагрузке (потери в меди) трансформатора.Потери меди являются важным параметром для конечных пользователей, поскольку большие потери означают потерю энергии, а также добавляют дополнительную тепловую нагрузку на объект. Трансформаторы с меньшими потерями при полной нагрузке предпочтительны с точки зрения энергоэффективности. Информация о величине потерь в меди также полезна в некоторых исследованиях моделирования переходных процессов, поскольку это значение определяет резистивное демпфирование, обеспечиваемое обмоткой.

Испытание на короткое замыкание также устанавливает полное сопротивление утечки (% Z) трансформатора , который используется в исследованиях моделирования короткого замыкания и других исследованиях в области энергетики.Реактивное сопротивление утечки также влияет на требования к реактивной мощности силового трансформатора.

Импеданс трансформатора: почему импеданс выражается в процентах?

Как рассчитать реактивную мощность трансформатора?

Тест на короткое замыкание или потеря Cu при полной нагрузке трансформатора | Electricalunits.com

Испытание трансформатора на короткое замыкание является типовым испытанием, с помощью которого мы можем измерить потери при полной нагрузке трансформатора. Для проверки короткого замыкания проверьте все счетчики (т.е.е амперметр, ваттметр и вольтметр) подключены к обмотке высокого напряжения, а обмотка низкого напряжения закорочена, как показано на рисунке. Теперь низкое напряжение подается на сторону высокого напряжения, и приложенное напряжение медленно увеличивается с помощью вариакла до тех пор, пока амперметр не покажет значение, равное номинальному току на стороне высокого напряжения. Когда ток на стороне ВН достигает номинального тока трансформатора, в это время показания ваттметра представляют общие Cu-потери при полной нагрузке трансформатора i.e потеря как первичной меди, так и вторичной потери меди.

Теперь мы опишем, почему ваттметр отображает только общие потери Cu при полной нагрузке трансформатора, а не потери в сердечнике. Поскольку приложенное напряжение довольно мало (обычно от 5 до 10% от нормального напряжения) по сравнению с номинальным первичным напряжением трансформатора, а потери в сердечнике трансформатора прямо пропорциональны приложенному напряжению, поэтому потери в сердечнике очень малы, что может быть взяты здесь незначительно. Пусть показание амперметра I ₁ — номинальный ток обмотки ВН.В это время показание вольтметра составляет V ₁ , что довольно мало (обычно от 5 до 10% от нормального напряжения) по сравнению с номинальным первичным напряжением трансформатора. И пусть показание ваттметра равно W, что представляет собой потери в меди трансформатора при полной нагрузке. Эквивалентная схема трансформатора в условиях короткого замыкания показана на рис. 1 и 2.

Вт = потери в меди при полной нагрузке, В ₁ = приложенное напряжение, I ₁ = номинальный ток, R ₀₁ = сопротивление, если смотреть со стороны первичной обмотки, Z ₀₁ = полное сопротивление, если смотреть со стороны первичной обмотки, X ₀₁ = Реактивное сопротивление, если смотреть со стороны первичной обмотки

W = I ₁ ² R ₀₁

∴ R ₀₁ = W / I ₁ ²

Z ₀₁ = V ₁ / I ₁

X ₀₁ = √ (Z ₀₁ ² — R ₀₁ ² )

Опишите векторную диаграмму эквивалентной схемы для испытания на короткое замыкание и треугольник импеданса: —

На рис.3 показана векторная диаграмма эквивалентной схемы для испытания на короткое замыкание. Из этой векторной диаграммы видно, что напряжение Vsc расходуется на падение импеданса двух обмоток. (т.е. Vsc = I ₁ Z ₀₁ ) И на рис. 4 показан треугольник импеданса, из которого мы можем определить значение R ₂ ^’ = R ₀₁ — R ₁ .

Вперед >>

Более подробная информация на сайте:

electric4u.com

википедия.org

Youtube.com

Последние сообщения

Вопрос с множественным выбором (MCQ) для электроники стр. 17: 241. Какое из следующих утверждений верно? а) Напряжение насыщения V CF кремниевого транзистора больше, чем у германиевого транзистора. б) Напряжение насыщения V CE для германиевого транзистора больше, чем у кремниевого транзистора. c) Напряжение насыщения V CE для кремниевого транзистора такое же, как и для германия.г) Напряжение насыщения V CE для кремниевого транзистора ниже, чем для германиевого транзистора. Подробнее …

Вопрос с множественным выбором (MCQ) электроники стр. 16: 226. Какое из следующих утверждений является правильным? а) Внутренние электроны всегда присутствуют в полупроводнике. б) Связанные электроны всегда присутствуют в полупроводнике. в) Свободные электроны всегда присутствуют в полупроводнике. г) Внутренние и связанные электроны всегда присутствуют в полупроводнике. Подробнее …

Вопрос с множественным выбором (MCQ) электроники стр.-15: 211. Материалы, электрическая проводимость которых обычно меньше 1 × 10 6 мхо / м а) Полупроводники б) Проводники в) Изоляторы d) Сплавы Подробнее …

Вопрос с множественным выбором (MCQ) электроники стр. 14: 196. В каком из следующих устройств базовые резисторы не добавляются в корпус, а добавляются извне? а) UJT б) CUJT в) PUT г) Ни один из вышеперечисленных Подробнее…

Вопрос с множественным выбором (MCQ) электроники стр. 13: 181. Проводимость в JEFT всегда определяется а) Основные перевозчики б) Миноритарные перевозчики в) Отверстия г) Электроны д) Дырки и электроны одновременно Подробнее …

ECE 494 — Лаборатория 3: Испытания на обрыв и короткое замыкание силового трансформатора

Цели

• Для проведения стандартных испытаний на обрыв и короткое замыкание с целью определения параметров схемы замещения трансформатора.
• Оценить регулировку и эффективность трансформатора при заданной нагрузке.
• Проверить характеристики возбуждения трансформатора.

Оборудование

• Один измеритель качества электроэнергии со склада.
• Два вывода со склада.
• Один инженерный трансформатор McLean EP-Trio с микрофарадным интегратором 0,1 MOHM-1 и два резистора 25 Вт 1 Ом, встроенные сзади.
• 3-фазный AC Variac.
• Один четырехобмоточный однофазный трансформатор. (Модель № T-1000)
• Один осциллограф.

Список литературы

• A. Fitzgerald, C. Kinsley, Jr., S. Umans, Electric Machinery, Ch. 1, 6-е издание, McGraw-Hill Inc., 2005.
  
• P.C SEN, Принципы электрических машин и силовой электроники , 3-е издание, John Wiley, 2013

Фон

Силовой трансформатор обычно используется для преобразования мощности на фиксированной частота, от одного напряжения к другому.Если он используется для преобразования мощности из высокого напряжение на низкое, его называют понижающим трансформатором. Эффективность преобразования силового трансформатора чрезвычайно высока, и почти вся входная мощность подается в качестве выходной мощности на вторичной обмотке.

Рассмотрим магнитный сердечник, показанный на рисунке 3.1, несущий первичную и вторичную обмотки. обмотки, имеющие N ₁ и N ₂ витков соответственно. Когда синусоидальный напряжение приложено к первичной обмотке, поток Φ будет существовать в сердечнике, который связывает как первичная, так и вторичная обмотки, индуцирующие среднеквадратичное напряжение

V ₁ = 4.44f N ₁ Φ в первичной обмотке

(3,1)

V ₂ = 4.44fN ₂ Φ во вторичной обмотке

(3,2)

Трансформатор имеет коэффициент трансформации

(3,3)

Prelab

Определите, как подключить счетчики в цепи:

1. Рисунок 3.4 (Тест на обрыв цепи) для измерения напряжения (В ₁ ), тока (I _p ) и мощность ( _Вт, Вт) трансформатора.
2. Рисунок 3.5 (Тест на короткое замыкание) для измерения напряжения (V _sc ), тока (I _sc ) и мощности (W _sc ) трансформатора.

Показать соединения для каждой цепи с (a) обычным ваттметром (4 клеммы) (b) измерителем качества электроэнергии (Fluke 43B)

Эквивалентная схема

Трансформатор может быть представлен эквивалентной схемой, показанной на рисунке 3.2. В параметры могут относиться к первичной или вторичной стороне.Сериал сопротивления R ₁ и R ₂ представляют потери в меди в сопротивлении двух обмоток. Реактивные сопротивления серии X ₁ и X ₂ — индуктивности рассеяния и учитывать тот факт, что часть потока, установленного одной из обмоток, не полностью соедините другую обмотку. Эти реактивные сопротивления были бы равны нулю, если бы была идеальная связь. между двумя обмотками трансформатора.

Шунтирующее сопротивление _{рэнд на} счетов для потерь в сердечнике (из-за гистерезиса и вихревых токов) трансформатора.Шунт индуктивность X _p является представительной индуктивностей двух обмоток и будет бесконечным в идеальном трансформаторе, если количество витков двух обмоток должно было быть бесконечным.

Знание параметров схемы замещения позволяет рассчитать трансформатор. эффективности и регулирования напряжения без необходимости проведения реальных нагрузочных испытаний. Но сначала необходимо получить экспериментальные данные, чтобы определить эти параметры.

По завершении первых двух частей этого эксперимента будет подтверждено, что импедансы последовательной ветви эквивалентной схемы трансформатора существенно уменьшаются. меньше импеданса параллельной ветви.Из-за этого большого расхождения в По величине элементов мы можем перерисовать эквивалентную схему, показанную на рисунке 3.2. в то, что показано на рисунке 3.3. Ошибки, внесенные в расчеты с использованием рисунка 3.3. вместо рисунка 3.2 совершенно незначительны. Кроме того, большая разница в величины параметров трансформатора позволяют определять элементы в последовательной ветви с использованием одного набора измерений и элементов в параллельной ветви используя другой набор измерений.

Тест на обрыв цепи

Тест обрыва цепи используется для определения значений шунтирующей ветви эквивалентная схема R _p и X _p . Как видно из рисунка 3.3 что при открытой вторичной обмотке единственная часть эквивалентной схемы на наши измерения влияет параллельная ветвь. Импеданс параллельного ветвь обычно очень высокая, но кажется более низкой, когда речь идет о стороне низкого напряжения. Таким образом, этот тест проводится на стороне низкого напряжения трансформатора. клеммы 1 — 1 ‘на рисунке 3.3) для увеличения тока, потребляемого параллельным перейти на легко измеримый уровень. Кроме того, номинальное напряжение на низком напряжении сторона ниже и поэтому более управляема.

Трансформатор

Т-1000 имеет четыре обмотки. Создайте повышающий трансформатор с соотношением 1: 2, соединение двух первичных обмоток последовательно и двух вторичных обмоток последовательно.

Этот трансформатор также будет использоваться в следующей части эксперимента, поэтому оставьте соединения нетронутыми, когда настоящая часть будет закончена.

Этот трансформатор рассчитан на 1,0 кВА. Номинальный ток 1000 ВА / 240 В = 4,16 А на стороне 240 В и 1000 ВА / 120 В = 8,32 А на стороне 120 В.

Инструкции

1. Подключите цепь, как показано на рисунке 3.4. Убедитесь, что сторона низкого напряжения трансформатор соответствует левой стороне схемы подключения. Низкая мощность факторный ваттметр.
2. Подключите измеритель качества электроэнергии к левой (первичной) стороне трансформатора.Если используется ваттметр с низким коэффициентом мощности, он также должен быть подключен к первичной обмотке, а цифровой мультиметр должен обеспечивать измерение фазного напряжения (В ₁ ) и первичного тока (I _P )
3. Подключите источник питания от панели стенда к ВХОДУ трехфазного вариатора и подключите ВЫХОД вариатора к цепи.
4. Изменяйте входное напряжение, начиная с 0 В с шагом 20 В, до 120 V. При каждом изменении шага записывайте I _p , W ₀ и V ₁ в таблице 3.1.
5. Выключите вариак.

Отчет

1. Полная таблица 3.1
2. Рассчитайте параметры R _p и X _p при номинальном напряжении с использованием



(3,4)




Таблица 3.1: Данные для проверки обрыва цепи.
В 1 Вольт	I p Ампер	Вт 0 Вт	I c = W 0 / V 1 Ампер	Ампер	cosφ = Вт 0 / В 1 I p
20 40 60 80 100 120




(3.5)

Эти параметры относятся к стороне низкого напряжения.

3. Найдите значение s _{рэндов p} и X _p относится к стороне высокого напряжения.
4. Постройте график тока холостого хода I _p , ток намагничивания I _м , потери в сердечнике W ₀ и коэффициент мощности без нагрузки cos Φ по отношению к приложенному напряжение В ₁ на той же миллиметровой бумаге.

Тест короткого замыкания

Тест на короткое замыкание используется для определения значений R _с и X _s последовательной ветви эквивалентной схемы.Эти импедансы обычно очень низкие, но кажутся более высокими по величине, когда они относятся к высокому напряжению. сторона. Следовательно, это испытание выполняется на стороне высокого напряжения трансформатора (клеммы 2 — 2ʹ рис. 3.3), чтобы поддерживать ток, потребляемый этими импедансами, на управляемом уровне.

Таблица 3.2: Данные для испытания на короткое замыкание.
I с Ампер	В с Вольт	Вт с Вт
4.0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

Инструкции

1. Используя трансформатор соотношения 2: 1 из предыдущей части, подключите схему, как показано на рисунке. 3.5. Убедитесь, что сторона высокого напряжения трансформатора соответствует левой стороне (первичной) схема подключения. Используйте клеммы напряжения ± и 150 В стандартного ваттметра переменного тока, если он используется.
2. Перед началом эксперимента убедитесь, что вариак повернут до упора. Включите вариак.
3. Медленно поворачивайте вариак, пока не появится ток I _с (см. рисунок 3.5) находится на номинальном значении (около 4 ампер). Записывать I _с , V _с и W _с в таблице 3.2.
4. Повторите предыдущий шаг, уменьшив ток I _с в 0,5 А и запишите все значения в таблицу 3.2.
5. Выключите вариак.

Отчет

1. График зависимости потерь в меди W _s от тока Я _с .
2. Вычислить параметр эквивалентной схемы R _s и X _s при номинальном токе обмотки высокого напряжения сначала вычислив

(3,6)

(3,7)


Приведенные выше результаты могут быть использованы для поиска

Эти параметры относятся к стороне высокого напряжения.
3. Рассчитайте значения R _s и X _s относится к стороне низкого напряжения.
4. Теперь, когда у нас есть все параметры эквивалентной схемы трансформатора, вычислим регулирование напряжения при номинальной мощности и запаздывающем коэффициенте мощности 0,8.
5. Рассчитайте КПД на единицу при номинальной мощности и при коэффициенте мощности 0,8.

Характеристики возбуждения

Инструкции

1. Верните трансформатор Т-1000 и возьмите инженерный трансформатор Маклина из шкафа.
2. Подключите цепь, как показано на рисунке 3.6.
3. Подайте 20 вольт (от пика до пика) к первичной обмотке трансформатора.
   Отображение и запись формы волны напряжения и фазового сдвига полярности как первичной, так и вторичной сторон на двухканальном осциллограф.
4. Отображает напряжение на резисторе 1 Ом (которое представляет ток возбуждения первичной обмотки) и напряжение вторичной стороны на осциллографе и записать их формы волны.Обратите внимание на несинусоидальность формы волны тока возбуждения и фазы сдвиг относительно вторичного напряжения.
5. Отсоедините провода осциллографа вторичной стороны от трансформатора.
6. Используйте USB-кабель с оптической связью для подключения глюкометра к компьютеру. Запустите программное обеспечение Flukeview на компьютере и выполните уверен, что он подключается к вашему счетчику. Если нет, посмотрите в диспетчере устройств, чтобы определить порт, к которому он подключен, а затем выберите этот порт для программного обеспечения Flukeview.
7. Измените приложенное напряжение и обратите внимание на изменение несинусоидальности ток возбуждения. При 20 В _СКЗ и при 120 В _СКЗ исследуйте гармоники напряжения и тока. Определите THD и основные числа одной или двух гармоник. Используйте программное обеспечение Fluxview, чтобы записать этот сигнал для своего отчета. Лучше всего записать данные в электронную таблицу Excel, чтобы вы могли управлять графиком для лучшего просмотра.
8. Подайте ток возбуждения на канал I осциллографа.Показать напряжение на конденсаторе пассивного интегратора R-C, доступное на задняя часть трансформатора на II канале осциллограф. Цель интегратора — интегрировать напряжение, чтобы получить поток, поскольку e = N (dΦ / dt).
9. Нажмите кнопку X-Y на осциллографе, чтобы увидеть петлю гистерезиса.
10. Увеличьте напряжение, приложенное к первичной обмотке, и запишите изменение формы петля гистерезиса.

Отчет

Показать захваченные формы сигналов и информацию о THD.

Вопросы для обсуждения

1. Рассчитайте значение максимального КПД трансформатора Хэмпдена и определите ток, при котором это происходит.


2. Объясните разницу в содержании гармоник тока при 20 В и 120 В. Почему? отсутствуют ли какие-либо гармоники в осциллограмме тока при 120 В?


3. Используя лабораторные данные, определите КПД трансформатора Хэмпдена в процентах при половину номинальной мощности и отстающий коэффициент мощности 0,8.

Что такое тест на короткое замыкание в трансформаторе?

Что такое тест на короткое замыкание?

Тест на короткое замыкание в трансформаторе используется для определения параметров короткого замыкания, таких как потери в меди, эквивалентное сопротивление, регулировка напряжения при полной нагрузке. Это испытание следует проводить при номинальном токе.

Зачем делать тест на короткое замыкание?

• Найти эквивалентное сопротивление и эквивалентное реактивное сопротивление трансформатора.
• Для определения переменных потерь (потерь в меди) в трансформаторе.
• Регулировку напряжения трансформатора можно определить, получив данные теста короткого замыкания.

Как выполнить тест на короткое замыкание?

Испытание на короткое замыкание выполняется при номинальном токе на стороне высокого напряжения при разомкнутой стороне низкого напряжения. Это выполняется на стороне ВН, потому что номинальный ток легко возникает на стороне ВН по сравнению со стороной НН.

Тест на короткое замыкание

Все приборы, такие как амперметр, вольтметр и ваттметр, подключены к H.Сторона V. При изменении напряжения на 1-6% возникает номинальный ток. Ваттметр считывает потери в меди при полной нагрузке трансформатора, поскольку потери в сердечнике намного меньше.

Формула испытания на короткое замыкание,

R _экв = P _sc / I _sc ²

Где,

Psc = потери в меди

Isc = ток короткого замыкания

cosφ _sc = коэффициент мощности короткого замыкания

Zeq = Vsc / Isc

Xeq = √ (Z _экв ² — R _экв ² )

cosφ _sc = R _экв / Z _экв

Видеообъяснение теста короткого замыкания:

Предыдущая статьяЧто такое тестирование открытого контура или тест без нагрузки? Следующая статья1500+ активных электрических инженеров Присоединяйтесь к группам WhatsApp.