E

Fig.1.12. Schema echivalentă şi diagrama fazorială a transformatorului scurtcircuit

cuaţiei (1-17) îi corespunde schema echivalentă simplificată şi diagrama de fazori prezentate în fig.1.12, a, b.

Tensiunea de scurtcircuit are două componente: una activă

(1-18)

şi alta inductivă

(1-19)

sau

La tensiuni mai joase de U_sc se fac aşa-numitele încercări în scurtcircuit, cu scopul de a ridica caracteristicile de scurtcircuit şi a determina parametrii schemei echivalente. Schema pentru realizarea încercării în scurtcircuit este prezentată în fig.1.13. Caracteristicile de scurtcircuit (fig.1.14) reprezintă dependenţele P_sc=f(U_sc); I_sc=f(U_sc) şi cos_sc=f(U_sc).

Ridicarea caracteristicilor este realizată prin variaţia tensiunii la primar în limita (0,02 – 0,12)U_n1.

În acest regim de încercare în scurtcircuit transformatorul consumă din reţea (0,01-0,06)P_n.

P

entru valoarea tensiunii care corespunde valorii nominale a curentului se calculează parametrii schemei de scurtcircuit:

Impedanţa în scurtcircuit

Fig.1.13. Schema de încercare în scurtcircuit a transformatorului monofazat

(1-20)

Componenta activă a impedanţei (1-21)

unde (1-22)

şi componenta reactivă

(1-23)

Componenta activă r_sc, după cum a fost demonstrat conţine două rezistenţe r₁ şi corespunzătoare înfăşurării primare şi secundare. La efectuarea încercării în scurtcircuit curenţii din înfăşurări provoacă pierderi electrice, care contribuie la încălzirea şi ridicarea temperaturii înfăşurărilor în raport cu mediul în care sunt localizate.

C

Fig. 1.14. Caracteristicile transformatorului în scrtcircuit

reşterea temperaturii înfăşurărilor conduce la creşterea rezistenţelor. De aceea este important ca la efectuarea încercării să fie măsurată temperatura mediului ambiant t_a, şi în continuare rezistenţa calculată r_sc raportată la temperatura de 75^oC, specificată prin STAS, se calculă după relaţia:

(1-24)

Reactanţa de scurtcircuit nu depinde de curent, prin urmare nici de temperatură, deoarece x₁ şi nu provoacă pierderi.

Impedanţa Z_sc raportată la temperatura relativă de 75^oC este

(1-25)

(1-26)

Pierderile în scurtcircuit P_sc nu se deosebesc ca mărime de pierderile electrice, care au loc în înfăşurări la curenţi nominali

(1-27)

Pentru transformatoarele de putere rămân valabile expresiile

şi (1-28)

din care urmează că şi (1-29)

Luând în consideraţie aceste expresii, conform schemei simplificate a transformatorului

. (1-30)

Evident că valorii E_sc1 îi corespunde un flux magnetic  extrem de mic. Pierderile în miezul magnetic la funcţionarea transformatorului în scurtcircuit sunt de asemenea mici şi pot fi negligate. De aceea la scurtcircuitare sunt luate în consideraţie numai pierderile electrice ce au loc în înfăşurări. Valoarea tensiunii de scurtcircuit U_sc se determină din încercarea în scurtcircuit. Această mărime este stabilită prin STAS şi reprezintă unul din parametrii necesari la conectarea transformatoarelor în paralel.

1.5. Caracteristicile externe ale transformatorului

Dependenţele dintre tensiunea la bornele secundarului U₂ şi curentul de sarcină secundar I₂, la variaţia sarcinii, când tensiunea şi frecvenţa primarului sunt invariabile, se numeşte caracteristica externă. În funcţie de caracterul sarcinii graficele caracteristicilor prezintă diverse aluri. Pentru o sarcină rezistivă sau inductivă căderea de tensiune este pozitivă U>0, şi tensiunea la bornele secundarului se micşorează, iar pentru o sarcină capacitivă căderea de tensiune este negativă U<0 şi tensiunea la bornele secundarului creşte. În fig.1.15 sunt reprezentate caracteristicile externe ale transformatorului pentru diverse sarcini : rezistivă, inductivă, capacitativă. Punctele a,b,c,d le corespunde I_2n.

Procesele fizice ce au loc la funcţionarea transformatorului în sarcină şi caracterul variabil al caracteristicilor externe poate fi aplicat recurgând la ecuaţiile tensiunilor şi diagrama fazorială simplificată.

În ecuaţia (1-31)

f₁, w₁ şi Z₂ sunt mărimi constante.