Что такое напряжение короткого замыкания трансформатора

Что такое напряжение короткого замыкания и как рассчитать ток?

что такое напряжение короткого замыкания трансформатора

Напряжение короткого замыкания представляет собой напряжение, которое нужно подать на одну из обмоток трансформатора, для того чтобы в цепи возник электрический ток. При этом остальные обмотки необходимо закоротить. Данное значение приведено в паспорте на сам агрегат в процентном соотношении. Опираясь на его величину, можно определить, способен ли трансформатор работать параллельно.

:

  1. Понятие напряжения КЗ.
  2. Расчёт тока короткого замыкания.

Понятие напряжения КЗ

Для того чтобы определить потоки рассеивания в трансформаторе, необходимо учитывать разнообразные пути, по которым замыкаются силовые магнитные линии. Это очень сложно. В связи с этим на практике проводят оценку влияния данных потоков, которое они оказывают на ток и напряжение в самих обмотках трансформатора.

Напряжение короткого замыкания – это, таким образом, одна из основополагающих характеристик данных агрегатов.

Напряжение КЗ трансформатора должно быть минимальным. Это позволит избежать сильного ограничения тока короткого замыкания.

Стоит помнить и о том, что испытание трансформаторов напряжения позволит проверить соответствие их параметров нормативным значениям, установленным ПУЭ. А также проверить состояние изоляционного покрытия проводов.

Расчёт тока короткого замыкания;

Данный ток представляет собой соединение фазных точек электрических установок между собой либо же с землёй. При этом токи в их ветвях резко увеличиваются, превышая номинальное значение.

Для того чтобы уменьшить последствия от аварийных ситуаций, стоит правильно выбирать оборудование. Но для этого ещё необходимо и произвести расчёты тока. Как рассчитать ток короткого замыкания?

Во время такого эффекта, как короткое замыкание, в электрической цепи начинают возникать переходные процессы, которые напрямую связаны с наличием в ней индуктивности, не дающей току резко изменять своё значение. Следовательно, ток КЗ подразделяется на такие составляющие, как:

  • периодическая. Она возникает изначально и остаётся неизменной до тех пор, пока электрическая установка не осуществит отключение от защиты;
  • апериодическая. Возникает она также в самом начале, но сразу же снижается до нулевой отметки по истечению переходных процессов.

Расчёт тока короткого замыкания основан на двух этапах:

  • составление схемы заземления, исходя из известных параметров. Элементы схемы электроснабжения заменяются эквивалентными сопротивлениями;
  • определение величины результирующего сопротивления до точек короткого замыкания.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения испытания разъединителей, короткозамыкателей и отделителей, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Источник: https://energiatrend.ru/news/chto-takoe-naprjazhenie-korotkogo-zamykanija-i-kak-rasschitat-tok

Что такое напряжение короткого замыкания трансформатора?

что такое напряжение короткого замыкания трансформатора

» Прочее »

Вопрос знатокам: Что такое напряжение короткого замыкания и на что оно влияет?

С уважением, Юленька Гайсина

Лучшие ответы

leg /transformatori/teoriya/poteri-silovogo-transformatora Потери силового трансформатора. leg /transformatori/teoriya/opyt-korotkogo-zamykaniya.-napryazhenie-korotkogo-zamykaniya-transformatora Опыт короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания трансформатора.

leg /info/transformatory/osnovnye-opredeleniya-i-terminy-primenyaemye-v-transformatorah Основные определения и термины, применяемые в трансформаторах. leg /transformatory/praktika/parallelnaya-rabota-avtotransformatorov-4 Напряжение КЗ — Параллельная работа автотрансформаторов.

Это всё вкратце. Если говорить проще, Напряжение КЗ позволяет определить потери в обмотках трансформатора, позволяет определить предельные токи КЗ на оборудовании, позволяет определить возможность параллельной работы трансформаторов.

Uкз приближается к 0 при огромном токе КЗ. Влияние многовекторное.. . Запомни одно: ТАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ!! ! )))

может даже сгореть аппвратура

odinprovodnicnadvavagona:

Если это про трансформаторы, то это напряжение, которое надо приложить к первичной обмотке (при замкнутой вторичной) , чтобы в обмотках установились номинальные токи трансформатора . Задача опыта короткого замыкания при приемо-сдаточных испытаниях на заводе — оценить потери в обмотках и конструкции, а также потоки рассеяния в трансформаторе.
Или это про испытание изоляции на пробой .

ответ

Это видео поможет разобраться

Ответы знатоков

Напряжением короткого замыкания uz называют напряжение номинальной частоты, которое необходимо приложить к первичной обмотке трансформатора, чтобы в закороченной вторичной обмотке протекал ток Iном. Напряжение короткого замыкания обычно измеряется в процентах от номинального напряжения Ur, приложенного к данной обмотке.

ДАЛЕЕ СМ. НА .ntt-trafo /formuly

при к. з. напряжение равно нулю или нолю

в идеале напряжение КЗ — нуль. определяется сопротивлением линии, оно при КЗ в идеале равно нулю.

Uкз — стремится к нулю, за любой отрезок времени.

в идеяле Uк. з. =0, но так как существует сопротивление подводящей цепи и сопротивление самого К. З. , оно будет несколько отлично то 0. как и всякое напряжение, определяется в вольтах, миллиВольтах, микроВольтах.

Все же, видимо, ТОК короткого замыкания)) ) Есть уравнение закона Ома для полной цепи I=E/(R+r) Ток в замкнутой цепи есть отношение ЭДС источника и суммы сопротивлений внешней нагрузки (R) и внутреннего сопротивления источника (r). Короткое замыкание, это когда сопротивление внешней нагрузки много меньше внутреннего сопротивления источника (R>>r). В этом случае в формуле значением R можно пренебречь, и выходит, что ТКЗ равен ЭДС источника, деленной на его внутреннее сопротивление.

I(кз) =E/r.

RU прав Оно указывается в паспотрных данных трансформатора, на силовых трансформаторах его можно определить, прочитав на шильдике (прикреплённой табличке)..

Напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора (напряжение к. з. )

Приведенное к расчетной температуре линейное напряжение, которое нужно подвести при номинальной частоте к линейным зажимам одной из обмоток пары, чтобы в этой обмотке установился ток, соответствующий меньшей из номинальных мощностей обмоток пары при замкнутой накоротко второй обмотке пары и остальных основных обмотках, не замкнутых на внешние цепи.

Напряжение короткого замыкания трансформатора (напряжение к. з. )

Напряжение короткого замыкания пары обмоток для двухобмоточного и три значения напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высшего и низшего, высшего и среднего, среднего и низшего напряжения — для трехобмоточного трансформатора.

Напряжение короткого замыкания показывает величину относительного превышения напряжения на вторичной обмотке на холостом ходу по сравнению с напряжением полностью нагруженной обмотки. Указанный параметр определяется величиной падения напряжения на омическом сопротивлении (то есть сопротивлении постоянному току) первичной и вторичных обмоток трансформатора при номинальной нагрузке.

Напряжение короткого замыкания трансформатора пропорционально произведению номинального первичного тока трансформатора на его полное сопротивление короткого замыкания

.induction /books/book47/book47p18

Насколько я помню, мы для расчетов всегда брали его из справочника Б. Н. Неклепаева. У меня он сейчас под рукой, тебе для какого трансформатора нужно?

напряжение короткого замыкания трансформатора является мерой внутреннего падения напряжения в нём

Источник: https://dom-voprosov.ru/prochee/chto-takoe-napryazhenie-korotkogo-zamykaniya-transformatora

На что указывает величина напряжения короткого замыкания трансформатора?

что такое напряжение короткого замыкания трансформатора

Напряжение короткого замыкания трансформатора относится к числу его важнейших паспортных характеристик, указываемых на щитке устройства. Оно имеет постоянное значение для каждого изделия и определяется его конструкцией.

Короткое замыкание в трансформаторе

В случае номинального режима для трансформатора с первичной обмоткой w1 (для подключения к сети) и вторичной обмоткой w2 при подключении нагрузки r на вторичную обмотку напряжение U2 вызовет ток нагрузки I2 .

Этот ток пропорционален нагрузке на трансформаторе. При нарушении изоляции проводов цепи питания приемников возможны соприкосновения оголенных участков в отдельных точках до пользователя энергией.

Создается совсем иной режим функционирования прибора – короткое замыкание (КЗ) на участке цепи. На схеме КЗ в цепи пользования выделены обмотки первичная (поз.1) и вторичная (поз.2), а также магнитопровод (поз.3).

Схема трансформатора

В режиме КЗ катушка w2 продолжает запитываться энергией из первички w1 и передавать ее в свою укороченную цепь, состоящую теперь лишь из проводов соединения и витков самой катушки.

Негативные факторы КЗ в преобразователе напряжений

КЗ сопровождается следующими негативными факторами:

  1. Резко возрастает сила тока в замкнутой электроцепи. Без нагрузки сопротивление вторичного контура представлено лишь сопротивлениями витков катушки и коммутирующих проводов, что в десятки раз ниже величины r. Соответственно, в той же пропорции возрастут токи в проводах обмоток.
  2. Тепловые потери в обеих обмотках возрастут уже в сотни раз, поскольку они кратны (I2r). Температура обмоток в течение одной-двух секунд достигнет 300-500 градусов С, обмотки быстро сгорят.
  3. При возрастании токов в обеих обмотках резко увеличиваются механические усилия, воздействующие на провода намотки. Напомним, что при прохождении токов в параллельных проводниках, какими являются витки катушек , между проводниками действуют силы взаимного притяжения в случае направленности токов в одну сторону или силы взаимного отталкивания – для направления токов в противоположные стороны. Силы намагничивания обмоток имеют встречные направления, потому обмотки стремятся к взаимным отталкиваниям друг от друга. Значения этих силовых воздействий пропорциональны произведению I1I2 , значит, при коротком замыкании они также возрастут в сотни раз и способны разрушить устройство.

Механические силы, мгновенно возрастающие от резко подскочивших значений токов КЗ, способны деформировать обмотки трансформатора вплоть до нарушения изоляции и уменьшения их электрической прочности.

При штатной эксплуатации КЗ является аварийной ситуацией, потому цепи устойства оснащаются защитой, автоматически отключающей устройство при возникновении короткого замыкания. Здесь существенную роль выполняет показатель напряжения короткого замыкания.

Методика определения Uкз

В отличие от режима КЗ, считающегося аварийным в условиях штатной эксплуатации, при лабораторном определении характеристик трансформатора уже сознательно идут на создание КЗ в системе.

Последовательность измерений следующая:

  1. Вольтаж на входе устанавливается нулевым (равным нулю);
  2. Клеммы на выходе замыкают, вольтаж выхода U2 = 0;
  3. Плавно поднимается значение входного напряжения U1 , чтобы в катушках установить номинальные значения токов;
  4. Зафиксированное значение входного напряжения U1 при установившихся номинальных токах является напряжением короткого замыкания U1 = UКЗ .

В качестве паспортной характеристики трансформаторов напряжение короткого замыкания Ик используется в виде выраженного в процентах отношения Ик = UКЗ /U1ном , где U1ном — номинальное напряжение на первичной обмотке.

В среднем, величина Ик колеблется в диапазоне от 5,5% до 10,5% от номинального первичного напряжения.

Статья была полезной? Оцени и поделись ей в соц. сетях:

Источник: http://ExpertElektrik.ru/korotkoe-zamykanie-transformatora.html

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.

Токовая защита трансформатора

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: Ua = (Pоб1 + Pоб2)/10Sн = Роб/10Sн, в которой Роб – общие потери в трансформаторных обмотках, Sн – номинальная мощность устройства (кВА).

Значение реактивной составляющей определяется по собственной формуле, в которой все переменные величины определяются заранее: Хк = √Zk2 – Rk2. В ней Zk2 и Rk2 являются общим и активным сопротивлением вторичной обмотки.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Теплый пол электрический сколько потребляет электричества

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 Uк, не превышающее номинал. Обмотка-2 замыкается коротко и в ней возникает напряжение, обозначаемое uK, которое является напряжением короткого замыкания трансформатора, выраженное в % от Uк. При этом ток короткого замыкания равен номинальному. Как формула — это будет выглядеть в виде uK = (Uк х 100)/U1ном, где U1ном 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 (Uк), при котором сила тока (Iном) 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 – Рпо = 0, а мощность, замеряемая ваттметром, будет потерянной мощностью короткого замыкания (Рпк), вызванной под влиянием активного сопротивления трансформаторных обмоток.

Коэффициент трансформации трансформатора

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

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.

Источник: https://electric-220.ru/news/naprjazhenie_korotkogo_zamykanija_transformatora/2019-08-23-1735

Определение холостого хода трансформатора

Трансформаторы представляют собой сложное оборудование, которое предназначено для изменения параметров тока в цепи. Они могут повышать или понижать мощность, напряжение электричества в соответствии с требованиями потребителей.

В оборудовании при работе определяются некоторые потери мощности. Поэтому не вся электроэнергия, которая поступила на первичную обмотку, доходит к потребителю. При этом греется трансформатор (магнитопривод, обмотки и прочие детали). В различных конструкциях этот показатель неодинаков.

Холостой ход трансформатора позволяет определить токовые потери. Эта методика применяется в сочетании с определением напряжения в режиме короткого замыкания трансформатора. Этот процесс называется опытом агрегата. Он выполняется по определенной схеме.

Общее устройство и виды

Чтобы понять, что такое опыт холостого хода различных трансформаторов, необходимо рассмотреть, что собой представляет подобное оборудование.

Основные типы

Трансформаторами называются машины неподвижного типа, которые работают благодаря  электрическому току. Они меняют входное напряжение. Существует несколько видов подобных аппаратов:

  1. Силовые.
  2. Измерительные.
  3. Разделительные.
  4. Согласующие.

Чаще всего в энергетическую цепь требуется подключение силового трансформатора. Они могут иметь две или более обмоток. Аппарат может быть однофазный (бытовая сеть) или многофазный (промышленная сеть).

Особенности установок

Отдельно выделяются автотрансформаторы. В них есть только одна совмещенная обмотка. Также бывает сварочный аппарат. Они имеют определенную сферу применения.

В однофазном и многофазном оборудовании может устанавливаться различная номинальная мощность. Она может определяться в диапазоне от 10 до 1000 кВА и более. Маломощные однофазные и многофазные приборы могут быть в диапазоне до 10 кВА. Средние разновидности будут иметь мощность 20 кВА, 250 кВА, 400 кВА, 630 кВА и т. д. Если же этот показатель больше 1000 кВА, это установка высокой мощности.

Методология проведения опыта

Потери холостого хода трансформатора определяются при создании определенного режима. Для этого прекращается снабжение током всех обмоток. Они остаются разомкнутыми. После этого производится снабжение цепей электричеством. Оно определяется только на первом контуре. Аппаратура должна работать под напряжением, которое устанавливается при его производстве производителем.

Через первичный контур силовой, сварочной или прочей установки протекают токи, которые носят название ХХ. Их величина равняется не более 3-9% от заданного производителем показателя. При этом на обмотке вторичного контура электричество отсутствует. На первичном контуре ток производит магнитный поток. Он пересекает витки обеих обмоток. При этом возникает ЭДС самоиндукции на контуре первичном и взаимоиндукции – на обмотке вторичного типа.

Например, напряжение холостого хода сварочного трансформатора небольшой и средней мощности представляет собой ЭДС взаимоиндукции.

Подход к проведению измерений

Замер потерь холостого хода может производиться в двух аспектах. Их называют потерями в стали и меди. Второй показатель говорит о рассеивании тепла в обмотках (они начинают греться). В процессе проведения опыта этот показатель очень мал. Поэтому им пренебрегают.

Данные о потере тока холостого хода трансформатора представляются в виде таблицы. В ней рассчитаны параметры для стали определенных сортов и толщины. Ток холостого хода трансформатора рассматривается в аспекте мощности, которая создается в магнитом потоке и именуется потерей в стали. Она затрачивается на нагрев листов из специального сплава. Они изолируются друг от друга лаковым покрытием. При создании таких магнитоприводов не используется метод сварки.

Суть измерения

Если по какой-то причине нарушается изоляционный слой между пластинами магнитопривода, между ними возрастают вихревые токи. При этом система начинает нагреваться. Лаковый слой постепенно разрушается. Потери при работе установки возрастают, его эксплуатационные характеристики ухудшаются.

В таком случае потери мощности в стали увеличиваются. При проведении расчетов этих характеристик в режиме холостого хода можно выявить возникшие нарушения в работе агрегата. Именно по этой причине производится соответствующий расчет.

Коэффициент трансформации

При определении работы установки применяется такое понятие, как коэффициент трансформации. Его формула представлена далее:

К = Е1/Е2 = W1/W2

Отсюда следует, что напряжение на вторичном контуре будет определяться соотношением количества витков. Чтобы иметь возможность регулировать выходное электричество, в конструкцию установки вмонтирован специальный прибор. Он переключает число витков на первичном контуре. Это анцапфа.

Для проведения опыта на холостом ходу регулятор ставится в среднее положение. При этом измеряется коэффициент.

Однофазные приборы

Для проведения представленного опыта, при использовании понижающего или повышающего бытового агрегата, в расчет берется представленный коэффициент. При этом используют два вольтметра. Первый прибор подключается к первичной обмотке. Соответственно второй вольтметр подсоединяется к вторичному контуру.

Входное сопротивление измерительных приборов должно соответствовать номинальным характеристикам установки. Она может работать в понижающем или повышающем режиме. Поэтому при необходимости провести ремонтные работы, на нем измеряют не только подачу низкого, но и высокого напряжения.

Трехфазные приборы

Для трехфазных агрегатов в ходе проведения опыта исследуются показатели на всех контурах. При этом потребуется применять сразу 6 вольтметров. Можно использовать один прибор, который будет подключаться поочередно ко всем точкам измерения.

Если установленное производителем значение на первичной обмотке превышает 6 кВ, на нее подают ток 380 В. При измерении в высоковольтном режиме нельзя определить показатели с требуемым  классом точности. Поэтому замер производят в режиме низкого напряжения. Это безопасно.

Применение коэффициента

В процессе проведения измерения анцапфу перемещают во все установленные производителем положения. При этом замеряют коэффициент трансформации. Это позволяет определить наличие в витках замыкания.

Если показания по фазам будут иметь разброс при замерах больше, чем 2%, а также их снижение в сравнении с предыдущими данными, это говорит об отклонениях в работе агрегата. В первом случае в системе определяется короткое замыкание, а во втором – нарушение изоляции обмоток. Агрегат не может при этом работать правильно.

Такие факты требуют подтверждения. Например, это может быть измерение сопротивления. Влиять на увеличение разброса показателей коэффициента могут возрастание сопротивления между контактами анцапфы. При частом переключении возникает такая ситуация.

Измерение тока

При опытном измерении тока холостого хода мастер применяет амперметры. Их необходимо подсоединять к первичной обмотке последовательно. Напряжение в контуре должно равняться номинальному значению.

Если проводится исследование работы трехфазного промышленного агрегата, замер выполняет для всех фаз одновременно или последовательно. При этом испытания производятся только для установок от 1000 кВА.

Измерение потерь

Потери в магнитоприводе замеряют исключительно при использовании мощной установки. При этом можно брать для расчетов пониженное напряжение, которое подключено к первичному контуру через ваттметр. Это прямой метод измерения.

При учете показателей вольтметра или амперметра потребуется умножить их мощности друг на друга. Это косвенный метод. При этом результат имеет определенную погрешность. Искажение происходит из-за невозможности учесть при таком расчете коэффициент мощности. Это конус угла, который образуется в векторной схеме между напряжением и током. В режиме холостого хода между ними появляется угол 90º.

Применение ваттметра

Ваттметр позволяет произвести замер с учетом коэффициента мощности. Это дает возможность получить более точный результат. Расчет выполняется по следующей формуле:

Cos φ = P1/U1*L0

Далее необходимо создать на основе полученного результата векторную диаграмму. По каждой фазе учитываются установленные потери. Для этого чаще всего строится таблица. При этом используется схема, которая изначально применялась производителем при создании оборудования.

Полученный результат не подлежит сравнению с нормативами. Показатели сравнивают только с характеристиками предыдущих проверок. Если потери с течением времени только возрастают, это говорит о нарушении изоляции пластин магнитопривода или появлении иных нарушений. Обратить этот процесс невозможно.

Проведение замеров холостого хода позволяет оценить состояние аппаратуры, а также определить потребность в необходимости планового или аварийного ремонта. Поэтому регулярные испытания позволяют правильно спланировать работу установки, предотвратить ее непредвиденное отключение.

Интересное видео: Описание основ работы трансформатора.

Источник: https://ProTransformatory.ru/raschety/holostoj-hod-transformatora

Ток КЗ. От чего зависит величина тока короткого замыкания?

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта Power Coup Electric. В сегодняшней статье мы хотим рассказать вам про ток КЗ (короткого замыкания) в электрических сетях. Мы рассмотрим типичные примеры коротких замыканий, способы расчетов токов короткого замыкания, обратим внимание на связь индуктивного сопротивления и номинальной мощности трансформаторов при расчете токов короткого замыкания, а также приведем конкретные несложные формулы для этих вычислений.

При проектировании электроустановок необходимо знать значения симметричных токов короткого замыкания для различных точек трехфазной цепи. Величины этих критических симметричных токов позволяют проводить расчеты параметров кабелей, распределительных устройств, устройств селективной защиты и т. п.

Далее рассмотрим ток КЗ для трехфазной цепи при нулевом сопротивлении, который подается через типичный распределительный понижающий трансформатор. В обычных условиях данный тип повреждений (короткое замыкание болтового соединения) оказывается наиболее опасным, при этом расчет очень прост. Простые расчеты позволяют, придерживаясь определенных правил, получить достаточно точные результаты, приемлемые для проектирования электроустановок.

Ток КЗ во вторичной обмотке одного понижающего распределительного трансформатора. В первом приближении сопротивление высоковольтной цепи принимается очень малым, и им можно пренебречь, поэтому:

   Расчёт тока КЗ

Здесь P – номинальная мощность в вольт-амперах, U2 – напряжение между фазами вторичной обмотки на холостом ходу, Iн — номинальный ток в амперах, Iкз — ток КЗ в амперах, Uкз — напряжение при коротком замыкании в процентах.

В таблице ниже приведены типичные значения напряжений короткого замыкания для трехфазных трансформаторов на напряжение высоковольтной обмотки в 20 кВ.

   Типичные значения напряжений короткого замыкания

Если для примера рассмотреть случай, когда несколько трансформаторов питают параллельно шину, то величину тока короткого замыкания в начале линии, присоединенной к шине, можно принять равной сумме токов короткого замыкания, которые предварительно вычисляются по отдельности для каждого из трансформаторов.

Когда все трансформаторы получают питание от одной и той же сети высокого напряжения, значения токов короткого замыкания при суммировании дадут несколько большее значение, чем окажется в реальности. Сопротивлением шин и выключателей пренебрегают.

Пусть трансформатор обладает номинальной мощностью 400 кВА, напряжение вторичной обмотки 420 В, тогда если принять Uкз = 4%, то:

   Пример расчёта тока КЗ

На рисунке ниже приведено пояснение для данного примера.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как подключить счетчик с трансформаторами тока

   Рисунок для расчета тока КЗ

Точности полученного значения будет достаточно для расчета электроустановки.

Ток короткого трехфазного замыкания в произвольной точке установки на стороне низкого напряжения:

   Расчёт тока короткого трехфазного замыкания

Здесь: U2 — напряжение на холостом ходу между фазами на вторичных обмотках трансформатора. Zт — полное сопротивление цепи, расположенной выше точки повреждения. Далее рассмотрим, как найти Zт.

Каждая часть установки, будь то сеть, силовой кабель, непосредственно трансформатор, автоматический выключатель или шина, — имеют свое полное сопротивление Z, состоящее их активного R и реактивного X.

Емкостное сопротивление здесь роли не играет. Z, R и X выражаются в омах, и при расчетах представляются как стороны прямоугольного треугольника, что показано на рисунке ниже. По правилу прямоугольного треугольника вычисляется полное сопротивление.

   Треугольник сопротивления

Сеть разделяют на отдельные участки для нахождения X и R для каждого из них, чтобы вычисление было удобным. Для последовательной цепи значения сопротивлений просто складываются, и получаются в итоге Xт и Rт. Полное сопротивление Zт определяется из теоремы Пифагора для прямоугольного треугольника по формуле:

   Расчёт полного сопротивления Zт

При параллельном соединении участков расчет ведется как для параллельно соединенных резисторов, если объединенные параллельные участки обладают реактивным или активным сопротивлениями, получится эквивалентное общее сопротивление:

   Вычисление Xз

Xт не учитывает влияние индуктивностей, и если расположенные рядом индуктивности влияют друг на друга, то реальное индуктивное сопротивление окажется выше. Необходимо отметить, что вычисление Xз связано только к отдельной независимой цепью, то есть так же без влияния взаимной индуктивности. Если же параллельные цепи расположены близко к друг другу, то сопротивление Хз окажется заметно выше.

Рассмотрим теперь сеть, присоединенную к входу понижающего трансформатора. Трехфазный ток короткого замыкания Iкз или мощность короткого замыкания Pкз определяет поставщик электроэнергии, однако можно исходя из этих данных найти полное эквивалентное сопротивление. Полное эквивалентное сопротивление, одновременно приводящее к эквиваленту для низковольтной стороны:

   Расчёт полного эквивалентного сопротивления Zкз

Pкз — мощность трехфазного короткого замыкания, U2 – напряжение на холостом ходу низковольтной цепи.

Как правило, активная составляющая сопротивления высоковольтной сети — Rа — очень мала, и сравнительно с индуктивным сопротивлением — ничтожно мало. Традиционно принимают Xa равным 99,5% от Zа, и Ra равным 10% от Xа. В таблице ниже приведены приблизительные данные относительно этих величин для трансформаторов на 500 МВА и 250 МВА.

   Характеристики сухих трансформаторов

Полное Zтр — сопротивление трансформатора на стороне низкого напряжения:

   Расчёт полного сопротивления трансформатора Zтр

Pн — номинальная мощность трансформатора в киловольт-амперах. Активное сопротивление обмоток находится исходя из мощности потерь. Когда ведут приблизительные расчеты, то пренебрегают Rтр, и принимают Zтр = Xтр.

Если требуется принять в расчет выключатель низковольтной цепи, то берется полное сопротивление выключателя, расположенного выше точки короткого замыкания. Индуктивное сопротивление принимают равным 0,00015 Ом на выключатель, а активной составляющей пренебрегают.

Что касается сборных шин, то их активное сопротивление ничтожно мало, реактивная же составляющая распределяется примерно по 0,00015 Ом на метр их длины, причем при увеличении расстояния между шинами вдвое, их реактивное сопротивление возрастает лишь на 10%. Параметры кабелей указывают их производители.

Что касается трехфазного двигателя, то в момент короткого замыкания он переходит в режим генератора, и ток КЗ в обмотках оценивается как Iкз = 3,5*Iн. Для однофазных двигателей увеличением тока в момент короткого замыкания можно пренебречь.

Дуга, сопровождающая обычно короткое замыкание, обладает сопротивлением, которое отнюдь не постоянно, но среднее его значение крайне низко, однако и падение напряжения на дуге невелико, поэтому практически ток снижается примерно на 20%, что облегчает режим срабатывания автоматического выключателя, не нарушая его работу, не влияя особо на ток отключения.

Ток КЗ на приемном конце линии связан с током короткого замыкания на подающем ее конце, но учитывается еще сечение и материал передающих проводов, а также их длина. Имея представление об удельном сопротивлении, каждый сможет произвести этот несложный расчет. Надеемся, что наша статья была для вас полезной.

Смотрите также по теме:

   Расчет токов короткого замыкания в сети до 1кВ.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Источник: https://powercoup.by/poleznaya-informatsiya/tok-kz

Схема замещения трансформатора — Wiki Power System

Схема замещения трансформатора, как и других элементов электрической сети, зависит от целей выполняемых расчётов. В настоящей статье представлены схемы замещения различных типов трансорфматоров используемых для расчётов: установившихся режимов, токов короткого замыкания и электромеханических переходных процессов.

Двухобмоточный трансформатор

Для представления двухобмоточных трансформаторов используется Г-образная схема замещения.

Схема замещения двухобмоточного трансформатора, потери в стали представлены постоянной мощностью. Схема замещения двухобмоточного трансформатора, потери в стали представлены шунтами.

Полные формулы

В каталоге двухобмоточного трансформатора указываются: [math]\displaystyle S_{\text{ном} } [/math] — номинальная мощность трансформатора, кВА; [math]\displaystyle U_{ \text{В} }[/math] и [math]\displaystyle U_{ \text{Н} } [/math] — номинальные напряжения обмоток, кВ; [math]\displaystyle u_{\text{к}}[/math],% — напряжение короткого замыкания в процентах от номинального высшего напряжения; [math]\displaystyle \Delta P_{\text{кз}} [/math] — потери (потери в меди) короткого замыкания, кВт; [math]\displaystyle i_{\text{хх}} [/math], % — ток холостого хода в процентах от номинального тока обмотки высшего напряжения; [math]\displaystyle \Delta P_{ \text{хх} } [/math] — потери (потери в стали) холостого хода, кВт.

Активное и индуктивное сопротивления трансформатора обусловлены соответственно нагревом обмоток и наличием поля рассеяния и определяются для одной фазы из опыта короткого замыкания.

При проведении опыта короткого замыкания вторичная обмотка замыкается накоротко, а к первичной подводится такое напряжение, чтобы по ней протекал номинальный ток [math]\displaystyle I_{ \text{ном} }[/math].

При этом замеряются потери активной мощности в трёх фазах трансформатора [math]\displaystyle \Delta P_{ \text{кз} } [/math] и напряжение [math]\displaystyle u_{ \text{к} }[/math], подводимое к первичной обмотке.

Параметры Г-образной схемы замещения определяются по следующим формулам:

[math]\displaystyle Z = \frac{ u_{\text{к}} }{ 100 } \frac{ U2_{ \text{ном} } }{S_{ \text{ном} }} [/math];[math]\displaystyle R = \Delta P_{\text{кз}} \frac{ U2_{ \text{ном} } }{ S2_{ \text{ном} } } [/math];[math]\displaystyle X = \sqrt{ Z2 — R2 } [/math];[math]\displaystyle G = \frac{ \Delta P_{\text{хх}} }{ U2_{ \text{ном} } } [/math];[math]\displaystyle Y = \frac{ i_{\text{хх}} }{ 100 } \frac{ S_{ \text{ном} } }{ U2_{ \text{ном} } } [/math];[math]\displaystyle B = \sqrt{ Y2 — G2 } [/math];[math]\displaystyle k_{\text{Т}} = \frac{ U_{ \text{Н} } }{ U_{ \text{В} } } [/math],

где [math]\displaystyle U_{ \text{ном} } [/math] — номинальное междуфазное напряжение стороны трансформатора, к которой приводится сопротивление трансформатора (как правило, это сторона высокого напряжения [math]\displaystyle U_{ \text{В} }[/math]); [math]\displaystyle S_{\text{ном} } [/math] — номинальная мощность трехфазного трансформатора или трёхфазной группы однофазных трансформаторов, МВА; [math]\displaystyle k_{\text{Т}} [/math] — коэффициент трансформации идеального трансформаторного двухполюсника.

Приближённые формулы

Напряжение короткого замыкания [math]\displaystyle u_{\text{к}}[/math], кВ, складывается из падения напряжения на активном и реактивном сопротивлениях при протекании номинального тока:

[math]\displaystyle u_{\text{к}} = \Delta U_R + \Delta U_X = \sqrt{3} I_{ \text{ном} } R_Т + \sqrt{3} I_{ \text{ном} } X_Т [/math],

где [math]\displaystyle \Delta U_R[/math] и [math]\displaystyle \Delta U_X[/math] — падение напряжения (линейное) на соответствующих продольных элементах схемы замещения двухобмоточного трансформатора.

Упрощено можно считать, что у современных крупных трансформаторов ( [math]\displaystyle S_{\text{ном} }\gt 1[/math] МВА) активное сопротивление существенно меньше реактивного:

[math]\displaystyle R_Т \ll X_Т [/math].

поэтому можно считать, что [math]u_{\text{к}} = \Delta U_X = \sqrt{3} I_{ \text{ном} } X_Т [/math], тогда

[math]\displaystyle X_Т = \frac{ u_{\text{к}} }{ \sqrt{3} I_{ \text{ном} } } [/math],

и по каталожным данным, [Ом]:

[math]\displaystyle X_Т = \frac{ u_{\text{к}}% }{ 100 } \frac{ U2_{ \text{ном} } }{ S_{\text{ном} } } [/math].

Активная и индуктивная проводимости трансформатора обусловлены соответственно нагревом стали за счет вихревых токов и потерями на намагничивание и определяются из опыта холостого хода. При проведении опыта холостого хода вторичная обмотка разомкнута, а к первичной подводится номинальное напряжение, замеряются ток холостого хода [math]\displaystyle i_{\text{хх}} [/math] в первичной обмотке и потери активной мощности [math]\displaystyle \Delta P_{ \text{хх} } [/math].

Потери активной мощности холостого хода можно выразить через активную проводимость:

[math]\displaystyle \Delta P_{ \text{хх} } = 3 i2_{\text{хх}} \frac{1}{G_Т} = U2_{\text{в}} G_Т[/math],

отсюда

[math]\displaystyle G_Т = \frac{ \Delta P_{ \text{хх} } }{U2_{\text{в}}} [/math].

Ток холостого хода состоит из тока в проводимостях [math]G_Т[/math] и [math]B_Т[/math]:

[math]\displaystyle i_{\text{хх}}= \frac{ U_{\text{в}} \cdot B_Т }{ \sqrt{3}} [/math];

[math]\displaystyle B_Т = \frac{ \sqrt{3} i_{\text{хх}}}{ U_{\text{в}} } [/math]

или через каталожные данные

[math]\displaystyle B_Т = \frac{ i_{\text{хх}} }{ 100 } \frac{ S_{\text{ном} } }{ U2_{\text{в}} } [/math]

Зачастую при расчётах пренебрегают изменением напряжения на шинах трансформатора и используют схему замещения с постоянными потерями в шунте трансформатора, эти потери принимаются равными потерям холостого хода. Тогда в схеме замещения шунт заменяется постоянным значением активной и реактивной мощности потерь холостого хода [math]\displaystyle \Delta P_{ \text{хх} } + j \cdot \Delta Q_{ \text{хх} }[/math].

Для того чтобы при использовании формул при расчётах параметров электрических систем не возникало путаницы в единицах измерения, рекомендуется выражать электрические величины в следую-щих единицах:

  • мощности, потери мощности — МВА, МВт, МВАр;
  • напряжения, потери напряжения — кВ;
  • токи — кА;
  • сопротивления — Ом.

Тогда ни в одной из формул не возникает необходимости использовать пере-водные коэффициенты.

Так как результаты опытов КЗ и х.х. однофазных трансформаторов относятся к одной фазе, то эквивалентные сопротивления и проводимости трехфазных групп подсчитываются на основе номинальных и паспортных данных однофазных трансформаторов по следующим формулам:

[math]\displaystyle R_Т = \frac{ \Delta P_{\text{кз}} \cdot U2_{\text{ном}} }{ 3 \cdot S2_{\text{ном ф}} }[/math];

[math]\displaystyle X_Т = \frac{ u_{\text{к}}% }{ 100 } \frac{ U2_{ \text{ном} } }{3 \cdot S_{\text{ном} } } [/math];

[math]\displaystyle G_Т = \frac{ 3 \Delta P_{ \text{хх} } }{ U2_{ \text{ном} } } [/math];

[math]\displaystyle B_Т = \frac{ i_{\text{хх}} }{ 100 } \frac{3 \cdot S_{\text{ном} } }{ U2_{\text{в}} } [/math].

Двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой

Разновидностью двухобмоточного трансформатора является трансформатор с расщепленной обмоткой, обмотка низшего напряжения которого расщепляется на две ( или более). В типе трансформатора расщепление обмоток обозначается буквой «Р». .

Расщепление обмотки позволяет решить целый ряд задач:

  • обеспечивается возможность подключения нескольких электроприемников, секций подстанций или генераторов через один трансформатор;
  • ограничиваются уровни токов короткого замыкания, в силу увеличения сопротивления каждой из ветвей трансформатора нескольким менее, чем в два раза.

Существенной проблемой в данной связи является ограниченность данных о параметрах расщепленных обмоток: в наиболее распространенной постановке, когда обмотка трансформатора расщепляется на две обмотки одного напряжения, трансформатор фактически становится трехобмоточным и параметры его схемы следует также расчитывать, используя напряжения короткого замыкания для каждой пары обмоток соответственно: [math]\displaystyle U_{\text{ВН-СН}}[/math], [math]\displaystyle U_{\text{СН-НН}}[/math], [math]\displaystyle U_{\text{ВН-НН}}[/math], но при этом такие данные зачастую отсутствуют и для таких трансформаторов параметры задаются как для классических двухобмоточных элементов. Очевидно, что при наличии указанных выше паспортных или экспериментальных характеристик оборудования, расчет параметров схемы замещения следует осуществлять аналогично оному для трехобмоточных трансформаторов.

В противном случае можно использовать, например, подход описанный в [1], где для расчета параметров модели трансформатора используется коэффицент расщепления [math]\displaystyle K_{\text{p}}[/math], который определяется взаимным расположением расщепленных обмоток. Данный коэффициент рассчитывается по следующему выражению:

[math]\displaystyle K_{\text{p}} = \frac{ U_{\text{НН1-НН2}} }{ U_{\text{ВН-НН}} } [/math],

где [math]\displaystyle U_{\text{НН1-НН2}}[/math] — напряжение короткого замыкания между расщепленными обмотками НН1 и НН2, кВ; [math]\displaystyle U_{\text{ВН-НН}}[/math] — напряжение короткого замыкания между обмотками ВН и НН при параллельном соединении расщепленных обмоток, кВ.

Важно заметить, что данный коэффициент для случая расщепления на две обмотки пренадлежит диапазону от 0 до 4, и при отсутствии фактических данных допустимо:

  • применять коэффициент [math]\displaystyle K_{\text{p}} = 3.5 [/math] для случая расположения расщепленных обмоток трансформатора «одна над другой»;
  • применять коэффициент [math]\displaystyle K_{\text{p}} = 4.0 [/math] для упрощенных расчетов и в случаях, когда нагрузки на расщепленных обмотках примерно равны.

Используя указанный выше коэффицент, можно произвести расчет активного и реактивного сопротивлений обмоток по следующим выражениям:

[math]\displaystyle R_{ \text{ВН}} = \Delta P_{\text{кз}} \frac{ U2_{ \text{ном} } }{ 2 \cdot S2_{ \text{ном} } } [/math];

[math]\displaystyle R_{ \text{НН1}} = R_{ \text{НН2}} = 2 \cdot R_{ \text{ВН}}; [/math]

[math]\displaystyle X_{ \text{ВН}} = \frac{ u_{\text{к}}% }{ 100 } \frac{ U2_{ \text{ном} } }{S_{\text{ном} } } \cdot \Big(1 — \frac{ K_{\text{p}} }{ 4 }\Big) [/math];

[math]\displaystyle X_{ \text{НН1}} = X_{ \text{НН2}} = \frac{ u_{\text{к}}% }{ 100 } \frac{ U2_{ \text{ном} } }{S_{\text{ном} } } \cdot \frac{ K_{\text{p}} }{ 2 } [/math].

Параметры шунта, описывающего потери на вихревые токи и намагничивание, при отсутствии полных данных определяются в соответствии с методикой для двухобмоточных трансформаторов.

Трёхобмоточный трансформатор

Схема замещения трёхбмоточного трансформатора, потери в стали представлены постоянной мощностью. Схема замещения трёхобмоточного трансформатора, потери в стали представлены шунтами.

Источник: https://powersystem.info/index.php?title=%D0%A1%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%B7%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0

Параметры схемы замещения трансформаторов

В электрических сетях используются различные виды трансформаторов: двухобмоточные, трёхобмоточные, автотрансформаторы, трансформаторы с расщеплением обмоток сторон. В зависимости от вида трансформаторы представляются различными схемами замещения.

Двухобмоточный трансформатор с расщеплением обмотки низшего напряжения

Условное обозначение двухобмоточного трансформатора с расщеплением обмотки низшего напряжения и его схема замещения приведены на рис. 3.

Рис. 3. Условное обозначение двухобмоточного трансформатора с расщеплением обмотки низшего напряжения и его схема замещения

Параметры схемы замещения рассчитываются исходя из паспортных данных трансформатора. Активные сопротивления R обмоток сторон рассчитываются по следующим выражениям

Rнн1 = Rнн2 = Rобщ, Rв = 0,5 Rобщ,

где $ R_\textrm{общ} = \Delta P_\textrm{к} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S2_\textrm{ном}} $;
ΔРк – потери активной мощности в режиме холостого хода, Вт;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

Для определения индуктивных сопротивлений обмоток необходим учёт расположения обмоток на магнитопроводе. Для группы однофазных трансформаторов

Хв = 0, Хнн1 = Хнн2 = 2 Хобщ.

где $ X_\textrm{общ} = \frac{U_\textrm{к}}{100\%} \cdot \frac{U2_\textrm{ном}}{S_\textrm{ном}}, $,
Uк – напряжение короткого замыкания, %;
Uном – номинальное напряжение стороны трансформатора, В;
Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА.

Для трехфазных трансформаторов

Хв = 0,125 Хобщ   и   Хнн1 = Хнн2 = 1,75 Хобщ,

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Низкое напряжение в сети что делать

где Xобщ рассчитывается аналогично вышеприведённому выражению.

Автотрансформатор

Условное обозначение автотрансформатора и его схема замещения приведены на рис. 4 [1].

Рис. 4. Условное обозначение двухобмоточного автотрансформатора и его схема замещения

Параметры схемы замещения автотрансформатора рассчитываются аналогично трёхобмоточному трансформатору. Отличие расчёта параметров схемы замещения автотрансформатора может заключаться в том, что часть паспортных данных может быть приведена к типовой мощности, определяемой коэффициентом выгодности α. Типовой мощностью автотрансформатора называется та мощность, которая передаётся электромагнитным путём.

Если в паспортных данных параметры ΔРк,вн, ΔРк,сн, Uк,вн и Uк,сн приведены к типовой мощности автотрансформатора, то их следует пересчитать к номинальной мощности автотрансформатора по следующим выражениям

$$ \Delta P_\textrm{к,вн} = \frac{\Delta P’_\textrm{к,вн}}{\alpha2}; \Delta P_\textrm{к,сн} = \frac{\Delta P’_\textrm{к,сн}}{\alpha2}; $$

$$ U_\textrm{к,вн} = \frac{U’_\textrm{к,вн}}{\alpha}; U_\textrm{к,сн} = \frac{U’_\textrm{к,сн}}{\alpha}, $$

где «’» обозначает, что данные параметры приведены к типовой мощности.

Список использованной литературы

  1. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 592 с.

Источник: https://faultan.ru/simulation/eqparams/transformer/

Автотрансформаторы

В трансформаторе первичная и вторичная обмотки с напряжением U1и U2имеют токи I1и I2, протекающие в противоположных направлениях. В автотрансформаторе соединения делают возможным использовать часть первичной обмотки в качестве вторичной и понизить напряжение во вторичной обмотке до U2 ( cм.рис. ). При этом сама первичная обмотка включает в себя вторичную и дополнительную часть с напряжением (U1 — U2).

Ток, протекающий в общей части обмотки автотрансформатора, является разностью двух токов (I2 — I1). Поэтому общая часть обмотки может быть изготовлена из провода меньшего сечения, рассчитанного на разность токов (I2 — I1) вместо полного тока I2. С другой стороны, первичная обмотка, имеющая более высокое напряжение, как бы уменьшена до последовательной части автотрансформатора, имеющей n1 — n2 витков вместо полного числа витков n1.

Следовательно, первичная обмотка уменьшается пропорционально величине (n1-n2)/n1, а вторичная пропорционально ( I1-I2)/I2.   Это позволяет получить экономию активных материалов и размеров. Автотрансформаторы применяются в сетях от низкого напряжения, например, в распределительных сетях 110В и 220 В, и вплоть до очень высоких напряжений: 500 (525), 750 (787) и 1150 (1200) кВ (в скобках — наибольшее рабочее напряжение).

Существует несколько типов автотрансформаторов в зависимости от их применения: ♦ Для связи между двумя системами различного напряжения, возможно с регулированием напряжения; ♦ Для регулирования напряжения трансформатора в широких пределах, при этом вторичным является низкое напряжение, например в трансформаторах, питающих электрические печи, выпрямители для электролиза и (или) тяги;

♦ Для питания синхронных или асинхронных двигателей пониженным напряжением при их запуске.

Эквивалентные размеры

Для сравнения трансформаторов с различными характеристиками, таким, как мощность, регулирование напряжения обмотки, используется двухобмоточный эквивалент. Для обмотки или части обмотки мощность определяется произведением максимального тока и максимального напряжения в условиях эксплуатации. Для всего трансформатора двухобмоточный эквивалент будет иметь мощность, равную полусумме мощностей всех обмоток.

Трансформатор с двумя обмотками, без регулирования и при неизменном напряжении имеет эквивалентную мощность, равную мощности каждой из его обмогок. В случае введения регулирования в одной из обмоток и при полной требуемой мощности на каждом ответвлении, эквивалентная двухобмоточная мощность увеличивается на величину мощности дополнительной регулировочной обмотки.

Для сравнения автотрансформаторов и трансформаторов приняты такие понятия как «проходная» (Sap) и «типовая» (St) мощности автотрансформатора. Проходная мощность — мощность, передаваемая автотрансформатором во вторичную сеть, типовая мощность — мощность двухобмоточного трансформатора, имеющего размеры данного автотрансформатора. Выгоды, которые дает автотрансформатор за счет совмещения обмоток, видны из схемы на рис. 6.1.

    Благодаря автотрансформаторному соединению обе обмотки уменьшаются в размерах в одинаковой пропорции либо за счет уменьшения числа витков при том же сечении провода, либо за счет уменьшения сечения провода при том же числе витков. Такой автотрансформатор передает ту же мощность Snp, что и исходный трансформатор, имеющий то же соотношение напряжений.

Однако, типовая мощность автотрансформатора — эквивалентная двухобмоточная мощность St, которая определяет физические размеры, будет соотноситься с проходной мощностью Snp как   Отсюда видно, что по мере уменьшения к12  величина р также уменьшается, стремясь к нулю, когда к12 приближается к единице.

Это имеет место благодаря тому, что в трансформаторе вся энергия трансформируется из первичной обмотки во вторичную, тогда как в автотрансформаторе только часть всей энергии трансформируется, а другая часть передается непосредственно из системы одного напряжения в систему другого напряжения без трансформации. Чем ближе значения напряжения двух систем, тем большая выгода достигается с помощью автотрансформатора. Наиболее часто значения коэффициента выгодности находятся в пределах 0,3—0,7. В таблице 6.1 приведены значения коэффициентов выгодности при различных коэффициентах трансформации.

Регулирование напряжения в автотрансформаторах

В зависимости от предъявляемых требований к регулированию напряжения применяются различные схемы соединения обмоток. Регулирование напряжения без возбуждения может осуществляться так же, как в трансформаторе, при этом регулировочные витки или катушки могут располагаться либо в последовательной обмотке при необходимости регулирования высокого напряжения, либо в общей обмотке при регулировании среднего напряжения, причем в этом случае регулирование получается «связанным», т. к.

общая обмотка является обмоткой СН и в то же время является частью обмотки ВН. При необходимости в автотрансформаторах применяют регулирование напряжения под нагрузкой. Выбор вида и схемы регулирования зависит от условий в энергосистеме, из которых вытекают требования к автотрансформатору.

При выборе схемы регулирования учитываются расход материалов, возможная конструкция обмоток, в том числе регулировочной обмотки, требуемые характеристики переключающего устройства, перевозбуждение автотрансформатора и пр. В зависимости от условий регулирования напряжения применяются различные схемы регулирования напряжения под нагрузкой. Все применяемые схемы можно разделить на три группы: схемы регулирования на стороне ВН (рис. 6.2), на стороне СН (рис. 6.

3) и в общей нейтрали ВН—СН (рис. 6.4).

Регулирование целесообразно осуществлять в той обмотке, напряжение которой изменяется в больших пределах. Это следует учитывать при выборе схемы — с регулированием на стороне ВН или СН.

Регулирование на стороне ВН или СН

Помимо сказанного выше, эти два способа регулирования равноценны, На рис. 6.2 приведены некоторые схемы регулирования на стороне ВН. Схема 6.2, б имеет то преимущество перед схемой 6.2, а, что позволяет применить переключающее устройство класса напряжения СН, т. е. требует переключающее устройство более низкого класса напряжения. Поэтому схема 6.2, а может иметь практическое применение только в тех случаях, когда напряжения U1 и U2 близки друг к другу.

                                                                                Реверсирование регулировочной обмотки на схеме 6.2 в  позволяет вдвое увеличить диапазон регулирования по сравнению со схемой 6.2 б. Схема рис. 6.2 г содержит дополнительный вольтодобавочный трансформатор со своим магнитопроводом. Вольтодобавочный трансформатор может располагаться в баке основного автотрансформатора или вне его. Регулирование осуществляется в главном автотрансформаторе.

Преимуществом схемы 6.2, г является возможность выбора наиболее удобного для регулирования тока и напряжения во вспомогательной цепи, содержащей переключающее устройство. Однако, косвенное регулирование требует дополнительного вложения материалов и некоторого увеличения габаритных размеров автотрансформатора. Отметим, что схемы 6.2, б и 6.2, в, регулируя напряжение на стороне ВН требуют регулировочной аппаратуры на класс СН. На рис. 6.3.

приведены схемы регулирования напряжения на стороне СН. Схема 6.3, б позволяет с помощью реверсирования расширить диапазон регулирования. Схема 6.3, в позволяет использовать регулировочную аппаратуру низкого класса напряжения.

Преимуществом схемы 6.3, г перед предыдущей является постоянное значение индукции в магнитопроводе вольтодобавочно-го трансформатора. Эта схема может быть использована для продольно-поперечного регулирования на стороне СН (т. е.

, одновременного регулирования напряжения по величине и фазе).

Регулирование напряжения в нейтрали

Метод регулирования напряжения в нейтрали (рис. 6.4.) позволяет применить регулировочную обмотку и переключающее устройство на класс напряжения, значительно более низкий, чем напряжение U1и U2, что является большим преимуществом этого метода.

                                                               Недостатком метода являются значительные колебания магнитной индукции в процессе регулирования, особенно при коэффициенте трансформации меньше двух. Поэтому его применяют в случае сравнительно небольшого диапазона регулирования в автотрансформаторах очень высокого класса напряжения.

Применение косвенного регулирования в нейтрали позволяет существенно упростить обмотку главного автотрансформатора, особенно когда вольтодобавочный трансформатор размещается в отдельном баке.

Сравнение методов регулирования на основе типовой мощности

Источник: https://www.tor-trans.com.ua/avtotransfbase.html

Короткоё замыкание

Напряжение короткого замыкания трансформатора. Всем приходилось видеть, как происходит короткое замыкание: вспышка и хлопок. Это происходит благодаря срабатыванию защиты от КЗ, которая бывает в виде обычного предохранителя, электромеханическая или электронная. Последняя используется в крупных электроустановках и трогать ее мы не будем, а рассмотрим на электромеханической защите и самых ходовых предохранителях. В прежние времена в бытовой электросети использовались предохранители.

В глазах обывателя это обычные электрические пробки, которые встречались нескольких видов. Смысл защиты был в том, что в пробке располагался провод, который в случае когда возникает короткое замыкание просто перегорал. Дома необходимо было иметь запас пробок или отправляться в магазин, чтобы приобрести предохранитель.

Это доставляло много неудобств. Тогда придумали автоматические пробки, на вид они почти не отличались. Их делали в зависимости от токов, а максимальная защита была рассчитана на 16А. Затем возникла необходимость в больших токах, и автоматы приняли современный вид, какие можно увидеть в щитовых многоквартирных домах.

Как работает автомат?

Он имеет два вида защиты, которые срабатывают, когда случается короткое замыкание. Это нагрев и индукция. При КЗ возникает большой ток в короткозамкнутой цепи. Защита устроена так, что ток течет через индукционную катушку и специальную пластину.

Ток возбуждает в катушке магнитное поле, которое запускает механизм расцепителя. По биметаллической пластине, нагревая ее, движется номинальный ток. Нагреваются все провода, но это незаметно, поскольку в обычных условиях тепло быстро рассеивается.

Пластина включает металлы с неодинаковым коэффициентом теплового расширения. Металлы в процессе нагрева деформируются, пластина, соответственно, изгибается и запускает механизм расцепителя. Выходит, что индуктивная защита действует при КЗ, а тепловая – реагирует на длительные токи. Токи КЗ протекают стремительно, пластина за это время не успевает среагировать.

Схема защиты от КЗ

В принципе, схема довольно проста. В электрическую сеть включается автомат, он отключает цепь или одну фазу. Здесь есть некоторые особенности.

Разные автоматы не устанавливают на ноль и фазу, поскольку, когда в случае короткое замыкание размыкается ноль, фаза остается под напряжением. Слишком тонкий провод для электропроводки не годится. В старых квартирах иногда для повышения мощности подключают автоматы на большой ток, что вызывает короткое замыкание.

Допустим, провод 1,5мм2 может выдерживать 16А, а устанавливается автомат 25А. Включаем в сеть нагрузку 4,5кВт с током 20,5А. Это приведет к перегреву сети, защита от КЗ не работает. Заканчивается это тем, что в результате пробоя разрушается изоляция и происходит короткое замыкание. Проводку придется менять. Хорошо, если она открытая, иначе придется затевать капитальный ремонт.

Если алюминиевая или медная проводка отслужила свой срок, то без сомнения, ее следует заменить. Сколько бы это не стоило, все окупится. Если вдруг после ремонта в коробке будет некачественный медный контакт, у которого выходит из строя со временем только изоляция, окисляются места соединения, провод греется, что совсем разрушает скрутку.

Когда провод алюминиевый, ситуация ухудшается. При перепадах температуры пластичный алюминий расширяется и сужается. При наличии микротрещины она расширяется, температура на этом участке начинает колебаться и провод все равно придется менять.

Распаечные коробки

Ни в коем случае не прибегайте к скрутке проводов, несмотря на кажущееся их качество. Скрутка в любом случае ослабевает при колебаниях температуры. Старайтесь не применять винтовые зажимы, которые имеют такой же недостаток, они годятся только для открытой проводки. Чаще всего используются зажимы СИЗ, а также соединения WAGO. В случае мощной проводки применяются зажимы Орех. Подобные винтовые устройства состоят из двух пластин, они зажимаются четырьмя винтами.

Такой зажим используется для любых проводов. Зачищенные участки должны составлять не менее 15мм, что позволяет переделать скрутку, при необходимости. Зачищенный участок рассеивает тепло при неудовлетворительной скрутке. Провода необходимо размещать так, чтобы не получалось перехлеста между ними. При перекрещивании их не должно быть контакта. Скрутки следует располагать, чтобы провода были с разных сторон.

Не следует скручивать алюминиевый и медный провод, для этого необходимо использовать зажимы или клеммники. Особенно это относится к электроплитам. При выполнении ремонта и необходимости переноса розетки кабель необходимо наращивать. Это тот случай, когда алюминий приходится наращивать медным проводом. Никогда не следует экономить на розетках, как и на выключателях, поскольку качественные розетки, подходящие для электроплит сейчас отыскать непросто, особенно в небольших поселках.

Если это не удастся, примените хороший сжим Орех. На розетках при закреплении клемм хорошо их зажимайте, но остерегайтесь поломать резьбу. Когда резьба сорвана, следует сменить розетку.

Для подключения духового шкафа желательно тянуть отдельный провод, либо подсоединять его к общей линии с варочной поверхностью. Подобную нагрузку способна выдержать не всякая розетка. Для мощных потребителей желательно не применять удлинителей.

Если собираетесь их использовать, изучите в инструкции, на какую мощность он рассчитан.

Источник: https://ampersite.ru/osnovy-elektrotekhniki/korotkoe-zamykanie.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ЭлектроМастер
Что делает катушка индуктивности

Закрыть