(495)510-98-15
Меню
Главная »  Трансформаторы в электрических машинах 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

схема трансформатора при нагрузке будет более простой (рис. 12.5,а). Для этой схемы можно ввести следующие обозначения:

ri+r2=rK; Хх-\-Х2=Хк; zK=Vrl+Xl ,

где Zn, rK и Хя - соответственно полное, активное и реактивное сопротивление к. з. трансформатора (см. § 12.3). На рис. 12.5,6 показана видоизмененная эквивалентная схема трансформатора при нагрузке.


Рис. 12.5. Упрощенная (а) и видоизмененная (6 ) эквивалентные схемы трансформатора

§ 12.3. Опыт короткого замыкания трансформатора

Короткие замыкания в электрических установках возникают обычно вследствии каких-либо неисправностей в сетях (при механическом повреждении изоляции, при ее электрическом пробое в результате перенапряжений и др.) или при , ! ошибочных действиях эк- с> %к 5) сплуатационного персона- < ла. Для трансформатора к. з. представляет собой ~Щ серьезную опасность, так как при этом возникают ( очень большие токи. При к. з. зажимов вторичной

обмОТКИ сопротивление Рис. 12.6. Эквивалентная схема (а) и вектор-нагрузки ZH=0, И СЛедО- ная диаграмма (б) трансформатора при к. з. вательно, напряжение на

зажимах вторичной обмотки 1/2=0- Таким образом, напряжение Uи приложенное к первичной обмотке, будет уравновешено падением напряжения в полных сопротивлениях первичной и вторичной обмоток: zK=zl + z2. Эквивалентная схема для одной фазы трансформатора при к. з. изображена на рис. 12.6, а.

Уравнение равновесия э.д.с. первичной обмоткн трансформатора при к. з. вторичной обмотки запишется в следующем виде: Di= ~tvzv, где /к - ток к.з.

На рис. 12.6,6 построена векторная диаграмма для одной фазы трансформатора при к.з. Вертикально вверх направлен вектор тока к. з. /к, параллельно ему -вектор напряжения в активном со-




противлении к. з. /кгк. На я/2 повернут относительно вектора тока в сторону опережения вектор падения напряжения на индуктивном сопротивлении к. з. трансформатора }1КХК. Геометрическая сумма векторов /кгк и jtKXK дает вектор приложенного к первичной обмотке напряжения Сь который оказался повернутым относительно вектора тока /к в сторону опережения на угол к. з. грк. Этот угол зависит от соотношения сопротивлений Хк и гк. Чем больше индуктивное сопротивление Хк и меньше активное гк> тем большим будет угол фк. Таким образом, сила тока к. з. трансформатора IK=Ui/zK.

Так как падение напряжения в полном сопротивлении обмоток трансформатора при номинальном токе

ном составляет несколько процентов от номинального напряжения, т. е. /Ном£к~ (0,05-ь 4-0,07) Ui, то ток /к окажется больше номинального тока во столько раз, во сколько номинальное напряжение больше падения напряжения в полном сопротивлении обмоток при номинальном токе:

/k hom=i/(/ ovk)=i/[(0,05 4- 0,07) £7x1=20 и-14.

Отношение /к ном= Ю0/с/к называют кратностью тока короткого замыкания. Потери в проводах обмоток трансформатора пропорциональны току во второй степени (Ры=1гг ), так что в случае, когда ток к.з. окажется, например, в 20 раз больше номинального тока, потери в проводах обмоток будут в 400 раз больше (если не учитывать увеличения сопротивления обмоток от нагрева). Выделение большой мощности в проводах обмоток вызывает резкое.повышение их температуры, вследствие которого возможно нарушение целости изоляции и выход трансформатора из строя. Поэтому все трансформаторы снабжены достаточно быстродействующей защитой, которая отключает трансформатор в случае его к. з., которое очень опасно. Если время, в течение которого трансформатор находится в режиме к.з., будет мало, то обмотки его не успевают нагреваться до температуры, опасной для изоляции. Как известно, между проводами, обтекаемыми током, возникает механическое взаимодействие. Если в двух параллельных проводах протекают токи, направленные в одну и ту же сторону, то эти провода притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, то проводники отталкиваются.

В трансформаторе имеется очень много параллельных друг другу витков, каждый из которых можно рассматривать как отдельный провод. В витках какой-либо обмотки (первичной или вторичной) протекают токи одинакового направления, так что все витки одной обмотки взаимно притягиваются. Намагничивающие силы первичной и вторичной обмоток имеют встречное направление, поэтому обмотки стремятся оттолкнуться одна от другой. Механические силы, действующие на обмотки, зависят от конструкции обмоток, размещения витков и токов, протекающих в обмотках. В концентрических симметричных обмотках силы, действующие на обмотки, направлены перпендикулярно оси катушек (рис. 12.7,а); в дисковых чередующихся обмотках силы направлены параллельно



оси катушек (рис. 12.7,6). Так как силы, действующие на провода с током, зависят от произведения токов в проводах, то и силы Ь\ действующие на обмотки трансформаторов, при к.з. будут во много раз большими сил, которые возникают при номинальной нагрузке. Под действием очень больших механических сил обмотки трансформатора деформируются настолько, что может быть нарушена изоляция и резко уменьшена их электрическая прочность. Поэтому конструкция обмоток должна быть рассчитана на такую механическую прочность, которая противостояла бы силам, возникающим в первый момент от мгновенных токов /к', превышающих установившиеся токи /к примерно в два раза (/к'=2/к).


Рис. 12.7. Направление сил, действующих на концентрические симметричные (а) и дисковые (б) обмотки трансформатора

Опыт к. з. производится при значительно пониженном напряжении и является вторым предельным режимом работы трансформатора, который наряду с опытом х. х. позволяет определить параметры трансформатора при любой нагрузке. При опыте к.з. вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, а к первичной подводят такое пониженное £/ , при котором в обмотках трансформатора протекают номинальные токи. Это напряжение называют напряжением короткого замыкания, измеряется оно в

процентах от номинального: ик-- л - 100%.

U НОМ

Согласно ГОСТ 11677-75 напряжение к.з. ык=5,5-М0,5%. При столь малом напряжении магнитный поток будет незначительным, а следовательно, мал и намагничивающий ток /0к=0. Поэтому мы мож;ем считать, что н. с. первичной обмотки трансформатора идет лишь на компенсацию н. с. вторичной обмотки. Пренебрегая намагничивающим током при опыте к.з., ток первичной обмотки равен приведенному току вторичной обмотки с образным знаком: /t= =-/2.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.