Transformer kortslutningstilstand

Transformatorens kortslutningstilstand er en sådan tilstand, når terminalerne på sekundærviklingen er lukket af en strømleder med en modstand lig nul (ZH = 0). En kortslutning af transformeren under drift skaber en nødtilstand, da den sekundære strøm, og derfor den primære strøm, stiger flere titusinder i forhold til den nominelle. Derfor er der i kredsløb med transformatorer en beskyttelse, der automatisk slukker for transformeren ved kortslutning.

Under laboratorieforhold er det muligt at udføre en testkortslutning af transformeren, hvor terminalerne på sekundærviklingen kortsluttes, og en spænding Uk påføres primærviklingen, hvor strømmen i primærviklingen gør. ikke overstige den nominelle værdi (Ik < I1nom). I dette tilfælde er spændingen Uk, udtrykt i procent, med Ik = I1nom, betegnet med uK og kaldes transformatorens kortslutningsspænding. det karakteristisk for transformerenangivet i passet.

Dermed (%):

hvor U1nom er den nominelle primærspænding.

Kortslutningsspændingen afhænger af transformatorviklingernes højere spænding. For eksempel ved en højere spænding på 6-10 kV uK = 5,5 %, ved 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5 %, ved 110 kV uK = 10,5 % osv. Som du kan se, øges transformatorens kortslutningsspænding efterhånden som den nominelle spænding stiger.

Når spændingen Uc er 5-10 % af den nominelle primære spænding, falder magnetiseringsstrømmen (ikke-laststrøm) 10-20 gange eller endnu mere signifikant. Derfor anses det i kortslutningstilstand at

Den magnetiske hovedflux F falder også med en faktor 10-20, og viklingernes lækstrømme bliver proportionale med hovedfluxen.

Da når transformatorens sekundære vikling er kortsluttet, er spændingen ved dens terminaler U2 = 0, f.eks. etc. s. fordi det tager formen

og spændingsligningen for transformeren skrives som

Denne ligning svarer til det transformerækvivalente kredsløb vist i fig. 1.

Vektordiagrammet for kortslutningstransformatoren svarende til ligningen og diagrammet i fig. 1 er vist i fig. 2. Kortslutningsspænding har aktive og reaktive komponenter. Vinklen φk mellem vektorerne for disse spændinger og strømme afhænger af forholdet mellem de aktive og reaktive induktive komponenter i transformatormodstanden.

Ris. 1. Tilsvarende kredsløb af transformeren i tilfælde af kortslutning

Ris. 2. Vektordiagram af transformatoren under kortslutning

For transformere med mærkeeffekt 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; med mærkeeffekt 6300 kVA eller mere XK / RK = 10 eller mere. Derfor antages det, at for højeffekttransformere UK = Ucr og impedansen ZK = Xk.

Kortslutningsoplevelse.

Dette eksperiment udføres ligesom tomgangseksperimentet for at bestemme transformatorens parametre. Et kredsløb er samlet (fig. 3), hvor sekundærviklingen kortsluttes af en metaljumper eller ledning med en modstand tæt på nul. En spænding Uk påføres primærviklingen, ved hvilken strømmen i den er lig med den nominelle værdi I1nom.

Ris. 3. Skematisk transformatorkortslutningsforsøget

I henhold til måledataene bestemmes følgende parametre for transformeren.

Kortslutningsspænding

hvor UK er spændingen målt med et voltmeter ved I1, = I1nom I kortslutningstilstand er UK meget lille, så tomgangstab er hundredvis af gange mindre end ved nominel spænding. Vi kan således antage, at Ppo = 0 og effekten målt af wattmeteret er effekttabet Ppk, på grund af transformatorviklingernes aktive modstand.

Ved strøm I1, = I1nom fås nominelle effekttab til opvarmning af viklingerne Rpk.nom, som kaldes elektriske tab eller kortslutningstab.

Fra spændingsligningen for transformeren, samt fra det ækvivalente kredsløb (se fig. 1), får vi

hvor ZK er transformatorens impedans.

Ved at måle Uk og I1 kan du beregne transformatorimpedans

Strømtabet under en kortslutning kan udtrykkes med formlen

Derfor aktiv modstand af transformatorviklingerne

fundet fra wattmåleren og amperemeteraflæsningerne. Ved at kende Zk og RK kan du beregne den induktive modstand af viklingerne:

Ved at kende transformerens Zk, RK og Xk kan du bygge kortslutningsspændingerne for hoveddeltaet (trekant OAB i fig. 2), og også bestemme de aktive og induktive komponenter af kortslutningsspændingen: