Режим короткого замыкания трансформатора

При работе трансформатора могут быть случаи, когда его вторичная об-мотка замыкается накоротко, а к первичной подведено номинальное напря-жение. Ток короткого замыкания в этом случае будет в 10—20 раз больше номинального. Такой вид замыкания называют аварийным коротким замыка-нием. Трансформатор в этом случае отключается от сети выключающей аппаратурой или предохранителями.

Для исследования трансформатора проводят опыт короткого замыкания. При опыте короткого замыкания вторичную обмотку замыкают накоротко, а к первичной подводят пониженное напряжение такой величины, чтобы токи короткого замыкания в обмотках трансформатора были равны номинальным. Схема опыта короткого замыкания приведена на рисунке 97, а.

Подводимое в этом случае к трансформатору напряжение называют напряжением короткого замыкания, его величину выражают обычно в процентах от номинального напряжения

Напряжение короткого замыкания обозначают на за­водском щитке трансформатора.

а — схема, б — упрощенная векторная диаграмма, в — упрощенная схема замещения, г — характеристики короткого замыкания

Для советских трансформаторов напряжением до 35 кв включительно оно равно 5,5—7,5%, а для трансформаторов 110 кв — 10,5—11,5%.

Упрощенная векторная диаграмма трансформатора при опыте короткого замыкания имеет вид треугольника ABC, который принято называть треугольником ко­роткого замыкания (рис. 97, б). Вектор напряжения U'₂ = 0, так как вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко.

Напряжение U_K , подведенное к трансформатору при опыте, состоит из двух составляющих — падений напряжения на активном сопротивлении обмоток I₁r_к и на индуктивном сопротивлении обмоток I₁х_к.

Упрощенная схема замещения, соответствующая этой векторной диаграмме, приведена на рисунке 97,в. К зажимам трансформатора АХ подведено пониженное напряжение U_к, а зажимы ах замкнуты накоротко, ток I₁ равен номинальному.

При опыте короткого замыкания зажимы вторичной обмотки трансформа-тора ах тщательно замыкают накоротко, а к зажимам первичной обмотки АХ подводят от генератора переменного тока пониженное напряжение U_К (рис. 97, а). В схему включают те же приборы, что и при опыте холостого хода. Амперметр в цепь вто­ричной обмотки включать нельзя, так как это сильно исказит результаты опыта.

Из данных опыта короткого замыкания можно определить параметры короткого замыкания z_K, r_k и x_к. Так как

Подведенная к трансформатору при опыте короткого замыкания мощность тратится в основном на покрытие потерь в меди обмоток, так как во время этого опыта трансформатор никакой полезной работы не совершает, а потерями в стали можно пренебречь. Потери в стали очень малы, так как мал магнитный поток трансформа­тора Ф, т. е. Р_к Р_меди в первичной Р_м1 и вторичной P_м2 обмотках трансформатора. Тогда

откуда

Зависимость мощности Р_к, тока I_к и коэффициента мощности короткого замыкания cos φ_к от подводимого напряжения при постоянной частоте в сети называют характеристиками короткого замыкания