РЕЖИМ КЗ ТРАНСФОРМАТОРІВ

КЗ трансформатора являє собою такий режим, коли вторинна обмотка замкнена накоротко U₂=0. При КЗ при U= =U_Н , струми І_К.З. в кожній фазі перевищують І_Н в 10–20 раз і більше, так як опір обмоток відносно невеликий. Таке КЗ можливе при експлуатації (називається аварійним). Воно дуже небезпечне, так як виникають дуже великі механічні зусилля і підвищення температури обмоток.

Другим видом КЗ є режим КЗ при дослідженні, який має мету одержати дані КЗ (u_К ;Р_К).

Напруга кз

u_К називається така знижена напруга, яка підводиться до первинної обмотки, вторинна при цьому замкнена накоротко, і при такій напрузі по обмоткам проходить струм, який дорівнює номінальному. u_К – виражається в % і знаходиться в межах (5-10)%. Дається в паспорті кожного трансформатора.

При збільшенні потужності і напруги u_К .

; і наз. параметрами КЗ.

СХЕМА ЗАМІЩЕННЯ ПРИ КЗ

; ;

Будуємо вектор і вектори падіння напруги I₁Z₁ і

АОВ – наз.  КЗ

Катети ОВ і ВА – активні та індуктивні складові u_К .

u_Ка –

u_КР –

Втрати при кз

Андріанов с. 34-35

Так як при КЗ основний потік малий, то втратами в осерді можна знехтувати і вважати, що потужність КЗ Р_К витрачається тільки на втрати в міді обмоток Р_М1 і Р_М2, тобто

Р_К=Р_М1+Р_М2

Втрати в обмотках складаються із основних на опорах r10 і r20 і додаткових втрат, обумовлених (вихровими струмами, перехрещуванням проводів, в стінках бака, викликані потоками розсіювання).

Р_М=І₁² r₁₀+І₂² r₂₀

Потужність КЗ при І₁=І_Н ;

Р₀ : Р_К=1 : (2,54); Величина діє на форму кривої .

Параметри КЗ: ; ; ;

; ;

;

и_Ка і и_КР – залежать від потужності трансформатора.

По мірі збільшення Р и_Ка , а и_КР . Це приводить до того, що швидко зростає із збільшенням потужності.

У протилежність ХХ дослід КЗ не має специфічних особливостей у порівнянні з КЗ однофазного трансформатора, тому що стальне осердя трансформатора ненасичене, а струм та потужність розподіляються між фазами симетрично, форми кривих ЕРС не порушуються.

Несиметричні режими роботи трифазних трансформаторів.

Андріанов с. 50-57

В сільській електрифікації несиметричне наванта­ження 3-х фазних трансформаторів є звичайним явищем, що пов’язане з широким використанням побутової та освітлювальної техніки в 4-х провідну мережу, використання однофазних двигунів невеликої потужності, зварювальних трансформаторів.

При несиметричній мережі внаслідок недозволеного підвищення фазної напруги можуть пошкодитись однофазні споживачі (асинхронні двигуни, освітлювальні лампи і т.п.). Оцінка явищ, які при цьому спостерігають у трансформаторів повинна враховуватись при виборі типу та схеми з’єднання обмоток трансформатора.

При аналізі несиметричного режиму роботи трансформаторів вважають, що , тобто вони симетричні, а вторинний струм у фазах . Це має місце, якщо вважати, що трансформатори мають нескінченно велику потужність, тобто на цю систему не впливає несиметричне навантаження. несиметричне КЗ.

При дослідах використовується метод симетричних складових, згідно якому всяка несиметрична система (у нашому випадку це система струмів ) може бути показана як три симетричні системі: пряма, зворотна та нульова послідовність фаз.

Досліди проводять на тристержньовому трансформато­рі з різними схемами з’єднань обмоток.

Для спрощення викладів дослідження будемо проводити на трансформаторі з к=1, тобто приведений трансформатор. Струм ХХ I₀ не будимо враховувати.

Несиметричне навантаження трансформатора зі схемою y/y (y/ та /y)

Н.С. навантаження Y/Y; Y/ та /Y.

Так, як W₁=W₂, то НС записують символами струмів.

Так, як схеми обмоток з’єднані Y, то:

;

Згідно І закону Кірхгофа повний струм через замкнений контур дорівнює 0.

Для нерівномірного навантаження ( ) та даній схемі з’єднання обмоток сума НС у кожному стержні =0, , тобто магнітна система замінюється магнітоурівноваженою, а у магнітному осерді будуть існувати тільки потоки, які обумовлені намагнічуючим струмом I_ор . Для цих потоків існує співвідношення:

Ф_А+Ф_В+Ф_С=0

Згідно ІІ закону Кірхгофа маємо:

Ф_А+Ф_В+Ф_С=0

При симетрії первинних лінійних напруг будуть симетричні і первинні фазні напруги, так як:

; ; .

Вторинні фазні напруги дорівнюють:

Тому що Z_К мале,

різниця у фазному

струмі не веде до

суттєвої різниці у вторинних фазних напругах.

При з’єднанні Y/Y несиметричне навантаження не викликає суттєвої несиметрії лінійних та фазних вторинних напруг (це плюс для схем без 0 провідника) це відноситься і до схем Y₀/ та /Y₀, Y₀/Y₀.

Згідно з ГОСТ 183-88 трифазна система напруг та струмів вважається симетричною, якщо складова зворотньої послідовності не більше 5% ніж складова прямої послідовності, тобто .

Найбільш можливим видом КЗ для таких схем є двуфазне КЗ.

Зсуву нейтральної точки на векторній діаграмі ЕРС немає, тому що відсутній вивід нейтралі.

– буде струмом двофазного КЗ.

(r_K=0, а струм має індуктивний характер).

При схемі такі ж умови.

Н.С. НАВАНТАЖЕННЯ ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ СХЕМІ З’ЄДНАННЯ ОБМОТОК -12

У мови тіж самі :

;

– струм нульової послідовності, він протікає тільки по вторинним обмоткам. При цьому

;

Струми нульової послідовності у кожній фазі вторинної обмотки не урівноважені первинними струмами і є намагнічуючими.

Вони викликають у кожному стержні трансформатора потік нульової послідовності Ф_0П, які теж збігаються у фазі між собою.

Потік нульової послідовності має основну (основну, а не трикратну) частоту пульсації.

Вони замикаються через бак та інші деталі, викликаючи місцеві перегрівання.

Ф_0П викликає у фазах первинної та вторинної обмоток ЕРС нульової послідовності , яка складається з ЕРС , від основних потоків фаз, тоді

Склавши рівняння одержимо:

; Z_0П=r_0П+jх_0П

Звичайно х_0П r_0П

Сума ЕРС при наявності Е₀₀

При цьому системи первинних та вторинних фазних напруг зміщуються на величину = . Зміщення залежить від характеру навантаження. Фазні напруги більше змінюються у ненавантажених фазах. Для такої схеми характерне однофазне КЗ. Струм КЗ: І_К1=3 .

Трансформатори виготовляють потужністю до 6000 кВА. Згідно з ГОСТ струм у нульовому проводі 25% І_Н.

При цьому у кожній фазі струм нульової послідовності складає І_0а= І_0в= І_0с=8,3%. Опір нульової послідовності може бути великим 10 . Його знаходять дослідним шляхом. Вольдек ст. 321-324.

Розрахувати його досить важко, якщо схема трансформатора або , опір для струму нульової послідовності  .

З діаграми видно, що зменшує напругу КЗ обмотки двигуна і збільшує фазні напруги 2⁰ других обмоток. Таке перекручування фазних напруг недопустимо і тому трансформатори з незалежною магнітною системою не застосовуються при схемі з’єднання обмоток .

Розподілення струму в обмотках трансформаторів при різних видах КЗ.

B