4.7.4. Холостой ход при соединении обмоток

по схеме Y/∆–11

Как и в предыдущих случаях из кривой тока холостого хода i₀ выпадают третьи гармонические, а в кривой магнитного потока они появляются. Эти потоки Ф₃ индуктируют в фазах вторичной обмотки третьи гармоники ЭДС E₂₃, отстающие от магнитного потока на 90. ЭДС E₂₃ в обмотке, соединенной треугольником, создают токи , которые отстают от ЭДС на угол близкий к 90, так для третьих гармоник f₃ = 3 · f₁ и индуктивные сопротив-ления обмотки дольше активных сопротивлений, как это видно из рис. 4.23.

Токи создают МДС и магнитный поток , который находится в противофазе с и практически его компенсирует. Результирующий магнитный поток третьих гармоник очень мал и влияние на работу трансформатора не оказывает.

Таким образом, соединение обмоток трансформатора по схеме защищает трансформатор от негативных влияний третьих гармонических магнитного потока.

4.8. Короткое замыкание

Коротким замыканием трансформатора называется такой режим работы, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первичной обмотке подводится напряжение.

Если напряжение, подводимое к первичной обмотке, равно номинальному , то ток короткого замыкания достигает значений . Такое короткое замыкание возникает в эксплуатационных условиях и поэтому называется эксплуатационным коротким замыканием. Из-за больших токов оно представляет значительную опасность, поэтому в схеме включения трансформатора устанавливается защита, отключающая его при коротких замыканиях.

Другим видом является опытное короткое замыкание. В этом случае к первичной обмотке подводится пониженное напряжение  такое, чтобы токи в обмотках трансформатора были равны номинальным.

Если выражать это напряжение в процентах по отношению к номинальному, то получим величину

, (4.29)

которая называется напряжением короткого замыкания.

В силовых трансформаторах . Как величина весьма важная, она указывается в паспортных данных трансформатора.

Рассмотрим условия работы трансформатора при коротком замыкании, схема которого изображена на рис. 4.24. Под влиянием напряжения в обмотках трансформатора возникают токи и , которые создают МДС и . Под влиянием этих МДС в сердечнике трансформа-тора возникает основной магнит-ный поток и потоки рас-сеяния и , которые индуктируют в обмотках ЭДС , и , .

Уравнения равновесия напряжений для обмоток трансформатора в этом случае можно записать в виде:

(4.30)

.

Так как в силовых трансформаторах составляет всего от , то основной магнитный поток мал, а необходимая для его создания МДС так невелика, что ею можно пренебречь. Тогда уравнение токов примет вид: или .

Учитывая, что в приведенном трансформаторе первое уравнение (4.30) можно записать в виде:

(4.31)

где называются параметрами короткого замыкания трансформатора.

Из (4.31) следует, что схему замещения трансформатора при коротком замыкании можно представить так (рис. 4.25).

Эта схема получается из рассмотренной в пункте 4.3.4, рис. 4.9, если положить, что I₀=0. Используя схему замещения можно построить векторную диаграмму, как показано на рис. 4.26. Сначала откладываем в произвольном масштабе ток , затем и .

Треугольник ОАВ называется треугольником короткого замыкания. Если при построении векторной диаграммы , то напряжение короткого замыкания можно записать в виде

. (4.32)

Эту величину можно разложить на активную и реактивную составляющие

(4.33)

Величины , и указываются в паспортных данных трансформатора и они, как это следует из (4.32), (4.33), позволяют рассчитать параметры z_k, r_k, x_k.

Если при коротком замыкании то установившееся значение тока короткого замыкания в соответствии со схемой замещения можно определить как

(4.34)

Как уже отмечалось ранее, при коротком замыкании основной магнитный поток мал, поэтому потерями в стали сердечника можно пренебречь и считать, что мощность, потребляемая трансформатором при коротком замыкании, расходуется только на потери в обмотках

. (4.35)

Здесь мы рассматривали короткое замыкание однофазного трансформатора. При трехфазном коротком замыкании трехфазного трансформатора, которое называется симметричным коротким замыканием, процессы в каждой фазе не отличаются от рассмотренных. На этом основании все сказанное выше о коротком замыкании однофазного трансформатора можно распространить и на трехфазные трансформаторы.

Несимметричные короткие замыкания: двух- и однофазные, будут рассмотрены ниже при изучении несимметричной нагрузки трехфазных трансформаторов.

86