Какой режим работы соответствует опыту короткого замыкания трансформатора

В
режиме короткого замыкания сопротивление
внешней цепи равно
нулю, т. е. вторичная обмотка трансформатора
замкнута накоротко.
Этот режим следует рас­сматривать
как аварийный. При нем
во вторичной обмотке транс­форматора
протекает ток, во много раз
превышающий номинальный. Такой
ток безусловно опасен для трансформатора
и допустим толь­ко
на очень короткое время.

Так
как при режиме короткого замыкания
можно получить ряд данных
для характеристики рабо­ты
трансформатора и определитьпотери
короткого замыкания, равные
электрическим потерям в
обмотках, этот режим создают искусственно
при проведении опы­та
короткого замыкания. Для это­го
к первичной обмотке подводят пониженное
напряжение U_K._З.,
при
котором
токи в обмотках I₁
и I₂
имеют
номинальные значения.

Это
пониженное напряжение,выраженное
в процентах от номинального,
называется напряжением короткого
замыкания:

Напряжение
короткого замыкания является очень
важным параметром
трансформатора и обычно указывается
на его щитке-паспорте.
Для силовых трансформаторов оно
составляет от 5,5 до 10,5%,
причем чем больше мощность трансформатора,
тем выше зна­чение
u
_KЗ

Величиной
напряжения короткого замыкания
определяется и кратность
тока короткого замыкания

На
рис. 8.10 дана векторная диаграмма для
режима короткого замыкания.
Эта диаграмма строится так же, как и
векторная диа­грамма работы
трансформатора под нагрузкой. Векторы
E₁
и
E₂‘
отстают
от вектора магнитного потока Ф на 90⁰.
Вектор тока I₂

отстает
от вектора э. д. с. Ё₂‘
на угол
Ψ₂.
Так как напряжение U_K._З,
приложенное
к первичной обмотке трансформатора,
невелико и ток
холостого хода I₀
будет мал, то им можно пренебречь. Тогда
вектор тока
I₁
будет сдвинут относительно вектора
тока I₂
на 180° и
равен
ему по величине, что видно из следующего.
Если прене­бречь
током Iо,
то

В
приведенном трансформаторе
,
тогда

Вектор
падения напряжения I₂‘
r₂‘
на активном
сопротивлении г₂‘
совпадает по фазе с вектором тока I₂‘,
а вектор падения напря­жения
jI₂‘x₂‘
на
реактивном сопротивлении x₂‘
сдвинут по фазе на
90⁰
относительно вектора тока I₂‘,
он откладывается от конца вектора
I₂‘r₂‘.
Вектор
напряжения короткого замыкания U_1К.З
оп­ределится
в результате сложения векторов I₁r₁
и jI₁x₁.
Для этого
отложим
вверх составляющую напряжения – E₁
геометрически сложим
с ней векторы I₁r₁
и jI₁x₁.
Этому режиму соответствует упрощенная
схема замеще­ния,
приведенная на рис. 8.11,
так как при коротком замыкании
трансформатор может
быть представлен в виде
цепи, состоящей из пос­ледовательно
соединенных активных и индуктивных
соп­ротивлений
первичной и вто­ричной
обмоток. Из вектор­ной диаграммы для
режима
короткого
замыкания получа­ют
треугольник короткого замыкания ОВГ
(рис.
8.12). Для этого век­торы
напряжения и э. д. с. вторичной обмотки
поворачивают на 180°
так, чтобы вектор E₂‘
совпал
по направлению с вектором —E₁.
При этом
векторы токов первичной и вторичной
обмоток I₂‘
и I₁
также совпадают.

Складывая
между собой векторы активного падения
напряжения I₁r₁
и I₂‘
r₂‘
и
индуктивные падения напряжения jI₁x₁
и
jI₂‘x₂‘
получаем
треугольник короткого замыкания, в
котором

Рис.
8.12. Треугольник короткого замыка­ния

Сопротивления

и
x_К,_З=x₁+
x₂‘
называются
актив­ным
и индуктивным сопротивлениями короткого
замыкания или параметрами
короткого замыкания.

Активная
U_K,₃.а
и
реактивная U_к.з.х
составляющие напряжения короткого
замыкания U_K.₃
также
выражаются в процентах от но­минального
напряжения:

Опыт
короткого замыкания производят по
схеме, данной на рис.
8.13. Чтобы иметь в цепи меньшие токи,
выгоднее подводить напряжение
к обмотке высшего напряжения, а обмотку
низшего напряжения
замыкать накоротко. Постепенно повышая
напряже­ние,
подводимое к первичной обмотке
трансформатора, от 0,3
U_H
доводят его до величины, при которой
токи в обмотках будут равны номинальным.
При этом по приборам измеряют мощность
и напря­жение.

Если
в трехфазном трансформаторе токи и
напряжения в фазах отличаются
друг от друга, то ток короткого замыкания
определяют из отношений:

Мощность
короткого замыкания определя­ется
как алгебраическая сумма показаний
двух ваттметров:

По
данным опыта короткого замыкания
нахо­дят
полное сопротивление короткого замыкания
трансформатора

Активное
и реактивное сопротивления ко­роткого
замыкания определяются по формулам:

Коэффициент
мощности при коротком замыкании

Опыт
короткого замыкания позволяет определить
потери в меди.
Так как напряжение, приложенное к
трансформатору, не­значительно
и магнитный поток мал, потерями в стали
можно пре­небречь.
Тогда показания ваттметра в опыте
короткого замыкания соответствуют
потерям мощности в меди.

Соседние файлы в папке Эл Машины учебник

• #
• #

В электротехнике систематически проводятся испытания приборов и оборудования на устойчивость к электрическим и динамическим нагрузкам. Одной из таких проверок является опыт короткого замыкания трансформатора. В процессе проверки ток в первичной обмотке остается со своим первоначальным значением, а вторичной обмотке устраивается искусственное короткое замыкание. Данное мероприятие дает возможность определить номинальный ток во вторичной обмотке, потери мощности проводников, величину падения потенциала внутреннего сопротивления трансформаторного устройства. Опыты холостого хода и короткого замыкания позволяют установить не только электрические, но и магнитные потери.

Какие параметры определяются в ходе опыта

В качестве примера можно рассмотреть обычный однофазный трансформатор. При выполнении данного исследования производится специальное КЗ обмотки № 2. В обмотку № 1 напряжение подается с заниженным значением, чтобы не причинить вреда трансформатору.

Когда проводится опыт короткого замыкания однофазного трансформатора – устанавливается специальный режим, позволяющий определить несколько основных параметров:

• Номинальное напряжение КЗ (U_k). Оно возникает в первичной обмотке, при этом, токи короткого замыкания в обеих обмотках будут равны номиналу. Процентное соотношение выражается формулой U_k = (U_k/U_1H) x 100%, где U_1H является напряжением первичной трансформаторной обмотки.
• Показатели замещающей схемы. Если нет ветвей намагничивания во время проведения опыта, токи в обеих обмотках станут равны между собой. Таким образом, величина полного сопротивления КЗ определяется как Z_k = U_1k/I1_H или Z_k = √rk² + xk². В свою очередь, rk = r1 + r₂’, а xk = x₁ + x₂’.
• Сопротивление во вторичной обмотке будет равно r₂ = r₂’/k₂, а x₂ = x₂’/k₂.
• Величина полного падения напряжения при КЗ (U_k) в обмотках, а также его активные (U_ka) и реактивные (U_kp) компоненты в процентном соотношении. С этой целью используются следующие формулы: U_k = (I_1H x Z_k/U_1H) x 100%; U_ka = (I_1H x rk/ U_1H) x 100%; U_kp = (I_1H x xk/ U_1H) x 100%.
• Потери короткого замыкания (Рк). Поскольку во время проведения опыта первичная обмотка подключается к пониженному напряжению, величина магнитного потока в этом случае очень мала, и ее можно не принимать в расчет. Для этого отдельно используется холостой ход. Таким образом, вся мощность, потребленная устройством, вызывает и электрические потери в обмотках. Величина мощности КЗ состоит из следующих компонентов, рассмотренных ранее: P_k = (I_1H2 x r₁) + (I_1H2 x x₂’).

Физические процессы во время исследования

Опыт короткого замыкания проводят как специальную испытательную процедуру, для которой и предназначен трансформатор. В этом случае к обмотке № 1 подключается номинальный ток, а вторичная обмотка попадает под действие аварийного режима. В ходе проведения данного мероприятия определяется номинальный ток в обмотке № 2, потерянные мощности в проводниках и спад напряжения внутреннего сопротивления прибора.

После того как создано короткое замыкание трансформатора, ток в обмотке-2 будет ограничивать лишь ее незначительное внутреннее сопротивление. Следовательно, даже при небольшой величине ЭДС Е₂, показатель тока I₂ может возрасти до опасного предела. Как правило, это приводит к перегреву обмоточных проводов, разрушению изоляционного слоя и аварии трансформаторного устройства.

С учетом этих условий, опыт проводится при нулевом входном напряжении трансформатора или U₁ = 0. Далее потенциал в обмотке-1 постепенно увеличивается до показателя U_1k, когда ток в этом же месте подходит к своему установленному номиналу. В это же время ток в обмотке-2 измеряется амперметром А₂ и условно принимается равным номиналу. Параметр U_1k имеет название напряжения короткого замыкания.

Во время опыта определенное напряжение U_1k в обмотке № 1 будет незначительным и составит всего 5-10% от номинала. В связи с этим, действующая величина ЭДС Е₂ во вторичной обмотке также будет небольшой – в пределах 2-5%. В пропорции со значением ЭДС происходит снижение магнитного потока, а, в связи с этим, и потерь мощности в магнитопроводе Р_с. Поэтому ваттметр, измеряющий мощность, покажет лишь количество потерь в проводниках Р_пр.

Важную роль играет уже рассмотренное внутреннее сопротивление трансформатора, значение которого используется при составлении схемы замещения в виде векторной диаграммы. Эта диаграмма дает возможность установить снижение выходного напряжения трансформатора, благодаря падению напряжения комплексного сопротивления.

Для устройств мощностью свыше 1000 В*А, опыт холостого хода и короткого замыкания трансформатора дает возможность проконтролировать величину коэффициента трансформации. В аварийном режиме у таких приборов можно не учитывать холостой ход. Данные расчеты не годятся для трансформаторов малой мощности, поскольку их параметры существенно отличаются от мощных преобразовательных устройств, в том числе и трёхфазного прибора.

Выполнение опыта КЗ на практике

При подключении обмотки-1 трансформатора к сети и замыкании обмотки-2 на клеммах, наступит опасный режим, известный как короткое замыкание. Под влиянием токов провода обмоток выделяют большой объем теплоты, пагубно воздействующий на изоляцию. В аварийном режиме нередко возникают механические напряжения, разрушающие трансформаторные обмотки.

Во избежание разрушительного воздействия полных токов, обмотка № 2 все также замыкается накоротко, а к обмотке-1 выполняется подводка сниженного напряжения. В этом случае ток КЗ становится равным величине номинала, при котором трансформатор обычно и работает. То есть, во время проверки с ним ничего не произойдет.

Данная процедура известна как опыт короткого замыкания трансформатора, когда потенциал подключенной обмотки-1 будет равно всего лишь нескольким процентам от номинала. Оно получило название напряжения короткого замыкания. Этот показатель у силовых устройств, в том числе у трехфазного трансформатора, равняется 5-10% от номинального значения. Полученное значение измеряется вольтметром, подключенным в цепь первичной обмотки. Дополнительно устанавливаются амперметры для замеров номинальных токов в обеих обмотках, а ваттметр учитывает мощность потерь, выявленных во время короткого замыкания.

Ранее уже отмечалось, что величина магнитного потока трансформатора будет пропорциональна напряжению в его первичной обмотке. Во время проведения опыта КЗ его значение в сердечнике слишком маленькое, поскольку напряжение в данном режиме, во много раз ниже номинала. В связи с этим, потери в стальных пластинках можно не учитывать и условно считать основным назначением мощности перекрытие потерь в трансформаторных обмотках.

Используемая схема опыта короткого замыкания и ее результаты создают предпосылки для определения коэффициента мощности cos φ, активного и реактивного сопротивления обмоток.

В любых трансформаторах определяют так называемые обязательные потери. Они включают в себя потери в обмотках и стальном сердечнике. Первая часть относится к категории электрических потерь, пропорциональных квадрату тока. Они определяются показаниями ваттметра, полученными в процессе опыта. Вторая часть представляет собой магнитные потери, связанные с частотой данной электрической сети и значением магнитной индукции. Данные потери также определяет ваттметр, когда трансформатор вводится в режим холостого хода.

Проводимые исследования позволяют установить коэффициент полезного действия трансформатора. При его определении нужно активную мощность обмотки-2, соотнести с мощностью обмотки № 1. КПД трансформаторных устройств достаточно высокий и в некоторых случаях доходит до 98-99%.

Всем доброго времени суток! В первой части статье о режимах работы трансформатора я рассказал о холостом ходе и расчете параметров в этом режиме. Кроме данного режима трансформатор может оказаться в аварийном режиме – режиме короткого замыкания. Кроме того одним из этапов испытания и проверки параметров трансформатора является опыт короткого замыкания, при котором на первичную обмотку подают такое напряжение, при котором в замкнутой вторичной обмотке протекает номинальный ток. Данный опыт и опыт короткого замыкания позволяют определить КПД трансформатора. Об этом пойдет речь в данной статье.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Режим короткого замыкания

В процессе работы трансформатора иногда возникают ситуации, когда его вторичная обмотка оказывается замкнутой. В этом случае в ней возникает ток, превышающий номинальный в десятки раз. В этом случае говорят о работе трансформатора в режиме короткого замыкания. Данный режим является аварийным и недопустимым, так как вследствие перегрева обмоток трансформатора происходит их разрушение. Таки образом, режим короткого замыкания характеризуется следующими параметрами напряжения и тока

Для испытания трансформатора и определения некоторых его параметров проводят опыт короткого замыкания, при котором вторичную обмотку замыкают, а на первичную обмотку подают такое напряжение, что во вторичной обмотке устанавливается номинальный ток. В таком случае напряжение на первичной обмотке называется нормальным напряжением короткого замыкания. Величину данного напряжения в параметрах трансформатора обычно выражают в процентах от номинального напряжения первичной обмотки

где U_КЗ – нормальное напряжение короткого замыкания,

U_H – номинальное напряжение на первичной обмотки.

«Нормальное» короткое замыкание

В виду того, что нормальное напряжение короткого замыкания U_КЗ составляет несколько процентов (обычно 1-3%), то и противодействующая ей ЭДС самоиндукции Е₁ в первичной обмотке так же имеет незначительное значение. Соответственно и электромагнитная индукции и потери в сердечнике будут незначительными, то есть в практических расчётах их можно не учитывать. Ниже приведена эквивалентная схема замещения трансформатора в режиме «нормального» короткого замыкания

Эквивалентная схема замещения трансформатора в режиме «нормального» короткого замыкания.

Так как мощность, подводимая к трансформатору, тратится в основном на преодоление сопротивления провода обмоток, то параметры магнитного контура трансформатора можно не учитывать. Тогда параметры трансформатора можно описать следующими выражениями

где Р_КЗ – мощность при коротком замыкании,

I_КЗ – ток короткого замыкания,

R_К – суммарное сопротивление первичной и вторичной обмоток.

Так как в данном режиме по обмоткам протекают номинальные токи, то и температура обмоток также будет соответствовать рабочей, поэтому для определения реальной величины сопротивления обмоток необходимо сопротивление короткого замыкания полученное опытным путем пересчитать с учетом температурного коэффициента сопротивления и условной температуры 75 °С.

Опыт короткого замыкания

Как я уже говорил в предыдущей статье, изготовленный трансформатор подвергают двум основным испытаниям: опыту холостого хода и опыту короткого замыкания. Первое испытание я рассмотрел в предыдущей статье, а для второго собирают схему изображенную ниже

Схема опыта короткого замыкания.

Как видно на схеме в цепь первичной обмотки трансформатора включены вольтметр PV1, амперметр РА1 и ваттметр PW1, а вторичная обмотка замкнута накоротко. Для снятия характеристик трансформатора в этом режиме на первичную обмотку трансформатора подают такое напряжение U_КЗ, при котором ток I_КЗ в обмотке соответствовал номинальному току. После того как трансформатор прогреется в течении нескольких минут снимают показания с приборов.

Для построения графической характеристики короткого замыкания снимают параметры при изменении напряжения на первичной обмотке от 30 до 110 % U_КЗ.

При проведении опыта короткого замыкания определяют следующие параметры трансформатора:

— процентное отношение напряжения короткого замыкания U_КЗ%

где U_КЗ – «нормальное» напряжение короткого замыкания,

U_Н – номинальное напряжение первичной обмотки.

— активное сопротивление обмоток трансформатора R_К

где Р_КЗ – мощность, снимаемая с ваттметра PW1,

I_КЗ – ток короткого замыкания, снимаемая с амперметра РА1.

— полное сопротивление обмоток трансформатора Z_K

где U_КЗ – «нормальное» напряжение короткого замыкания, снимаемое с вольтметра PV1.

— реактивное сопротивление обмоток трансформатора Х_К

— коэффициент мощности короткого замыкания cos φ_КЗ

Мощность, подводимая к трансформатору при проведении опыта короткого замыкания для силовых трансформаторов, составляет 1 – 4 % от номинальной мощности трансформатора. При этом, чем больше номинальная мощность трансформатора, тем меньше мощность при проведении опыта короткого замыкания, то есть меньше потери в обмотках.

Коэффициент полезного действия трансформатора

Одной из основных характеристик любого преобразовательного устройства и трансформатора, в частности, является коэффициент полезного действия или сокращенно КПД.

Коэффициентом полезного действия трансформатора (КПД) η называется отношение активной мощности отдаваемой трансформатором Р₂ к активной мощности подаваемой на трансформатор Р₁

КПД трансформатора можно определить несколькими способами: прямым измерением мощностей и косвенным.

Прямой метод вычисления КПД заключается в измерении отдаваемой Р₂ и поступаемой Р₁ мощностей при полной нагрузке трансформатора и взятии их отношения. Однако такой метод не нашёл применения из-за неэкономичности, так как необходимо использовать большое количество энергии при испытаниях трансформаторов.

На практике чаще используют косвенный метод, заключающийся в определении потерь в сердечнике Р_С из опыта холостого хода, а потерь в обмотке (потерь в меди) Р_М из опыта короткого замыкания. Тогда подводимая к трансформатору мощность составит

Соответственно КПД определяют по следующему выражению

Так как отдаваемая мощность Р₂ трансформатора имеет как активную так и реактивную составляющую, соотношение между которыми определяется коэффициентом мощности cos φ, то КПД трансформатора составит

где U₂ – номинальное напряжение вторичной обмотки, определяемое из опыта холостого хода,

I₂ – номинальный ток вторичной обмотки, определяемое из опыта короткого замыкания,

Р_С – потери мощности в сердечнике трансформатора,

Р_М – потери мощности в обмотках трансформатора.

Стоит отметить, что потери мощности в опыте холостого хода и опыте короткого замыкания желательно измерять у предварительно прогретого трансформатора или пересчитывать токи и напряжения с учётом нормальной температуры работы Т = 75 °С.

Со следующей статьи я буду рассказывать, как рассчитывать различные типы трансформаторов, которые чаще всего используют.

УДК 621.314:629.5

С.Ю. Труднев

Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: trudnev@mail.ru

ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Материал посвящен исследованию режима короткого замыкания судового трансформатора напряжения. Произведен расчет сопротивления обмоток и расчет первичного напряжения трансформатора при коротком замыкании. Сделан обобщенный расчет потерь в режиме короткого замыкания.

Ключевые слова: короткое замыкание, трансформатор, сопротивление, потери, схема замещения.

S.Yu. Trudnev

Kamchatsky State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: trudnev@mail.ru

TRANSFORMER SHORT CIRCUIT EXPERIENCE

The article is devoted to the study of the short-circuit mode of a ship voltage transformer. The windings resistance is calculated and the primary voltage of the transformer is calculated in case of a short circuit. The generalized calculation of losses in the short-circuit mode is made.

Key words: short circuit, transformer, resistance, losses, replacement circuit.

Трансформатор напряжения — это один из видов электрических машин, используемых на судне для распределения энергии или чаще — в качестве преобразователя. Режим короткого замыкания трансформатора является ненормальным режимом работы трансформатора.

Режимом короткого замыкания называют режим при замкнутых накоротко зажимах вторичной обмотки трансформатора, когда ^ = 0. В условиях эксплуатации этот режим является аварийным и представляет для трансформатора большую опасность, так как при номинальном (или близком к нему) первичном напряжении токи трансформатора получаются весьма большими. Однако режим короткого замыкания при пониженных значениях напряженности ^ может быть использован для экспериментального определения ряда важных данных трансформатора. С этой целью и выполняют опыт короткого замыкания.

Установившийся режим короткого замыкания трансформатора описывается уравнениями законов Кирхгофа [1-3], в которых нужно положить ^ = 0:

С/1=_Д+/121=/Л+/1215 (1)

0 = Ё-Г2Г2=-^-Ц, (2)

А^Л+Л- (3)

Схема замещения трансформатора при замыкании принимает вид, представленный на рис. 1.

Из последней схемы следует, что при коротком замыкании токи обмоток практически связаны соотношением

Третья международная научно-техническая конференция

Рис. 1. Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания

Угол фэ2 сдвига тока / ‘2 относительно ЭДС Е определяется на основе (2) из соотношения

*ёФэ2 = Х ‘,2 / V = Х,2 / 1 •

Схема замещения на рис. 1 показывает, что ЭДС Ех при коротком замыкании значительно отличаются от напряжения Пх. Если принять, что Ъх = X ‘ 2 (что примерно соответствует соотношениям в силовых трансформаторах), то Ех = 0,5 Пх. Поэтому при сниженных по сравнению с номинальным напряжениях Пх ЭДС Ех, а вместе с ней поток и индукция в сердечнике трансформатора значительно меньше своих номинальных значений.

Опыт короткого замыкания трансформатора (рис. 2) производится лишь для нескольких значений подводимого напряжения Пх с таким расчетом, чтобы токи в обмотках не превышали более чем на 10-20% номинальные величины. По измеренным в опыте значениям подводимой к трансформатору мощности Рхк, напряжения Пх и тока 1х определяют ряд данных трансформатора. Ниже приводятся соотношения для однофазных трансформаторов. Они справедливы и для трехфазных трансформаторов, если считать в качестве тока и напряжения средние значения фазных токов и напряжений, а под мощностью понимать мощность, приходящуюся на одну фазу.

Рис. 2. Опыт короткого замыкания однофазного трансформатора: а — электрическая схема; б — векторная диаграмма

Сопротивление короткого замыкания

В соответствии со схемой замещения (рис. 2, б) [3, 4]

и — % + -1 + Л.

* 1 * 1

Сопротивления Хк = Zх + X*2, гх + 2 и хЛ + х’ ^2 = ^— называются полным, активным и индуктивным сопротивлениями короткого замыкания.

Величина активных сопротивлений обмоток гх, 2 зависит от температуры обмоток ^. При быстром проведении опыта короткого замыкания температура обмоток практически неизменна и равна температуре окружающей среды &0. Поскольку сопротивления короткого замыкания используются при расчетах нагрузочных режимов трансформатора, когда температура обмоток &об значительно превышает температуру ^. В качестве некоторой средней рабочей

б

а

температуры обмоток принимается &об = 75°. Приведенные к этой температуре параметры короткого замыкания 2к75, гк75 вычисляются по параметрам Хк, Тк, определенным из опыта в виде:

310 *

235+и

Zk 75 ~ <J~X2 + Гк 75 •

Напряжение короткого замыкания

Зависимость I = Ли{), при которой замыкание представляет прямую, так как параметры Хк, Тк постоянны. Напряжение £1, соответствующее номинальному току /щ (при температуре обмоток &об = 75°), называется напряжением короткого замыкания и имеет специальное обозначение £к. Обычно это напряжение выражается в относительных единицах или в процентах от номинального напряжения и обозначается и : ик = и / £/ш. Величина и для силовых трансформаторов лежит в пределах 0,055-0,15 (5,5-15%), причем меньшее значение ик у трансформаторов небольшой мощности. Из рис. 1 следует, что

ик = /цЛ75 = 4 (гк15 + ]хк )=йка+йкг,

где IIка = 1шгк75, IIь. = у’/щХ, — соответственно активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания. Они, как и напряжение ик, обычно выражаются в относительных единицах:

ика _ ЛнГк75 „, _ ^кг _ ЛнХк

Uka = — = —-,Ukr =

U U k U U

Векторы Uk, Uka, Ukr образуют на векторной диаграмме так называемый треугольник короткого замыкания (рис. 2, б). Соотношение между величинами Ukr и Uka зависит от мощности трансформатора; Ukr / Uka = xk / rkn измеряется в пределах от 1,5 до 15 (большее значение у трансформаторов большей мощности).

Потери в трансформаторе при коротком замыкании

ЭДС Ei составляет при коротком замыкании примерно 0,5 Ui ~ (3 ^ 7)% от Uih. Поэтому потери в стали трансформатора рс ~ E2 в опыте короткого замыкания имеют ничтожную величину. Таким образом, мощность, потребляемая трансформатором в этом режиме Pik, равна потерям в его обмотках:

Pik ~ PMi + PM2 = I2Г + I ‘2 Г ‘2 = If,

так как Ii ~ I ‘2.

Мощность Pik, называемая потерями короткого замыкания, приводится к температуре 75°, так же, как и активное сопротивление rk. Потери короткого замыкания при номинальном токе PkH = Ih ri75 обычно в три-четыре раза превышают потери в стали при холостом ходе и номинальном напряжении pc. н. По данным опыта строятся характеристики короткого замыкания Pik, Ii, cos 9k в функции Ui. В дальнейшем индекс 75 у сопротивлений короткого замыкания, показывающий на приведение параметра к температуре 75°, будет опускаться.

Исследования дают возможность произвести расчет потерь и первичного напряжения для любого судового трансформатора и разработать компьютерную модель для более глубокого исследования процесса короткого замыкания.

Литература

1. Важное А.И. Основы теории переходных процессов синхронной машины. — М.: Госэнер-гоиздат, 1960. — 362 с.

2. Веников В.А. Электромеханические переходные процессы в электрических системах. -М.: Госэнергоиздат, 1958. — 246 с.

3. Справочник по расчетам судовых автоматических систем. — Л.: Судостроение, 1989. — 408 с.

4. Марченко А.А., Онищенко О.А., Труднее С.Ю. Исследование модели асинхронного двигателя // Вестник АГТУ. Морская техника и технология. — 20i4. — № 29. — С. 17-24.

‘k 75 ‘k