Опыт короткого замыкания

Опыт короткого замыкания— это такой режим работы трансформатора, когда вторичная обмотка замкнута накоротко (рис. 3.4), а к первичной подводят такое напряжение, чтобы по обмоткам текли номинальные токи, при этом Z_НАГР= 0, U₂= 0.

В условиях эксплуатации, когда к трансформатору подведено номинальное напряжение U_1НОМ, короткое замыкание является аварийным режимом и представляет большую опасность для трансформатора.

Опыт КЗ позволяет определить потери в меди обмоток Тр и рассчитать активные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния. Опыт КЗ проводится в режиме короткого замыкания, когда на одну из трёхфазных обмоток подано пониженное напряжение, а другая трёхфазная обмотка замкнута накоротко.

а) при исследование однофазного трансформатора

б) при исследование трехфазного трансформатора

Рис. 3.4. Схема исследования трансформатора в режиме короткого замыкания

Режим КЗ при номинальном напряжении питания является аварийным, так как установившиеся токи обмоток в этом случае в 10–20 раз превышают номинальные. В опыте КЗ напряжение, подаваемое на первичную обмотку, должно составлять не более 0,1 от номинального.

Опыт КЗ по форме проводится аналогично опыту ХХ – при каждом значении питающего напряжения по приборам отсчитываются 3 линейных напряжения, 3 линейных тока и 2 алгебраических значения мощности. Рекомендуется снять 5 точек при таких напряжениях питания, при которых ток первичной обмотки составляет 1,25; 1,0; 0,75; 0,5; 0,25 от её номинального тока. Опыт начинается с наибольшего значения тока первичной обмотки, чтобы обеспечить наименьшее нагревание обмоток за время опыта.

Напряжение приложенное к первичной обмотке называют напряжением короткого замыкания, обычно выражают его в % от номинального напряжения:

;

В опыте КЗ снимаются аналогичные опыту ХХ характеристики, при изменении напряжения U₁ от 0…U_КЗ:

; ;

где I_1КЗ— ток короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора;

ΔP_КЗ— потери в режиме короткого замыкания (потери в меди);

cosφ_КЗ— коэффициент мощности трансформатора при коротком замыкании.

На основании измеренных данных строятся характеристики трансформатора в режиме короткого замыкания.

Зная U_КЗ, определяют реальные токи короткого замыкания, необходимые для выбора аппаратов защиты:

;

Опыт КЗ, как правило, следует проводить при питании Тр со стороны обмотки ВН, так как в этом случае измеряемые напряжения лучше согласуются с пределами измерений ваттметров и вольтметров.

Порядок выполнения работы

Опыт короткого замыкания проводится по схеме, приведенной на рис.3.8 при замкнутой накоротко вторичной обмотке.

К трансформатору подводят пониженное напряжение U_1K=(5…10)% от номинального напряжения U_1фНОМ, чтобы ток короткого замыкания I_1K был равен или несколько превышал (не более, чем на 20%) номинальный ток первичной обмотки.

Затем, постепенно снижая автотрансформатором АT первичное напряжение, записывают показания приборов для 6...8 значений U_1K. При этом одному из значений U_1K должно соответствовать значение тока I_1K= I_1НОМ. По результатам опытов, которые заносят в табл.3.3, строят характеристики короткого замыкания трансформатора I_1K, Р_1K, соsφ_K=f(U_1K) и вычисляет напряжение короткого замыкания в процентах от номинального и реальные токи короткого замыкания трансформатора.

Медленно вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора АТ по часовой стрелке, увеличивайте ток I_К первичной обмотки испытуемого однофазного трансформатора до тех пор, пока показания амперметра Р1.2 не достигнут 0,5 А (не более!) и заносите показания амперметра Р1.2 и Р1.3 (ток I), вольтметра Р1.1 (напряжение U), а также ваттметра и варметра измерителя Р2 (активная P_К и реактивная Q_К мощности, потребляемые трансформатором) в таблицу 3.2.

Рис. 3.8 – Схема исследования однофазного трансформатора в режиме короткого замыкания

В табл. 3.2 U_1К, I_1К - фазные напряжение и ток, ΔP_1K , ΔQ_1K – потери активной и реактивной мощность потребляемой трансформатором из сети при коротком замыкания, cosφ_К =P_1К/3U_1КI_1К – коэффициент мощности (при исследование 3ф трансформатора);

– коэффициент мощности (при исследование 1ф трансформатора);

Рассчитываются параметры схемы замещения трансформатора:

,

.

а также напряжение короткого замыкания трансформатора по формуле:

Для Т-образной схемы замещения исследуемого трансформатора можно принять , .

Таблица 3.2. Данные режима короткого замыкания

Опытные данные

Расчетные данные

Расчет при I1K= I1НОМ

I1К, А

U1К, В

ΔP1K, Вт

ΔQ1K, Вар

I2К, А

S, ВА

сosφКЗ

ZК, Ом

RК, Ом

XК, Ом

ZК75, Ом

RК75, Ом

uК, %

uК75, %

ua, %

up, %

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Активное сопротивление R_K следует привести к расчетной рабочей температуре трансформатора, равной 75^оС для трансформаторов с изоляцией классов А, Е, В. C этой целью можно воспользоваться приближенной формулой . Тогда, с учетом приведения, полное сопротивление двух обмоток , а напряжение короткого замыкания . Активная и реактивная составляющие напряжения КЗ будут соответственно равны: , .

Рис. 3.9 Характеристики корооткого замыкания трансформатора

Зависимость I_1К=f(U_1К), Р_К=f(U_1К), cosφ_К=f(U_1К).

По значению напряжения короткого замыкания U_1К и его составляющих и можно судить о возможности параллельной работы трансформаторов, об изменении вторичного напряжения при изменении нагрузки, о величине установившегося тока трехфазного КЗ на зажимах вторичной обмотки в условиях эксплуатации.

По данным таблицы 3.9 построить характеристики КЗ . На графиках обязательно указать точки, соответствующие таблице 3.2. Типичный вид характеристик КЗ показан на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 – Характеристики короткого замыкания