Chế độ ngắn mạch máy biến áp

Chế độ ngắn mạch của máy biến áp là chế độ khi các cực của cuộn thứ cấp được đóng bởi một dây dẫn dòng có điện trở bằng 0 (ZH = 0). Sự ngắn mạch của máy biến áp trong quá trình vận hành tạo ra chế độ khẩn cấp, do dòng điện thứ cấp, và do đó, dòng điện sơ cấp tăng vài chục lần so với dòng danh định. Do đó, trong các mạch có máy biến áp, bảo vệ được cung cấp để tự động tắt máy biến áp trong trường hợp đoản mạch.

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, có thể thực hiện ngắn mạch thử nghiệm máy biến áp, trong đó các cực của cuộn thứ cấp được nối tắt và điện áp Uk được đặt vào cuộn sơ cấp, trong đó dòng điện trong cuộn sơ cấp không không vượt quá giá trị danh nghĩa (Ik < I1nom). Trong trường hợp này, điện áp Uk, tính bằng phần trăm, với Ik = I1nom, được ký hiệu là uK và được gọi là điện áp ngắn mạch của máy biến áp. Nó đặc tính của máy biến ápghi trong hộ chiếu.

Như vậy (%):

trong đó U1nom là điện áp sơ cấp danh định.

Điện áp ngắn mạch phụ thuộc vào điện áp cao hơn của cuộn dây máy biến áp. Ví dụ, ở điện áp cao hơn 6-10 kV uK = 5,5%, ở 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5%, ở 110 kV uK = 10,5%, v.v. Như bạn có thể thấy, khi điện áp định mức tăng, điện áp ngắn mạch của máy biến áp tăng.

Khi điện áp Uc bằng 5-10% điện áp sơ cấp định mức, dòng từ hóa (dòng không tải) giảm 10-20 lần hoặc thậm chí nhiều hơn đáng kể. Do đó, trong chế độ ngắn mạch, người ta coi rằng

Từ thông chính F cũng giảm theo hệ số 10–20 và dòng rò của cuộn dây trở nên tương xứng với từ thông chính.

Vì khi nối tắt cuộn thứ cấp của máy biến áp thì hiệu điện thế ở hai đầu của nó là U2 = 0, e. vân vân. pp. bởi vì nó có dạng

và phương trình điện áp cho máy biến áp được viết là

Phương trình này tương ứng với mạch tương đương máy biến áp được hiển thị trong Hình. 1.

Sơ đồ vectơ của máy biến áp ngắn mạch tương ứng với phương trình và sơ đồ trong hình. 1 được thể hiện trong FIG. 2. Điện áp ngắn mạch có thành phần tác dụng và phản kháng. Góc φk giữa các vectơ của điện áp và dòng điện này phụ thuộc vào tỷ lệ giữa thành phần cảm ứng chủ động và phản kháng của điện trở máy biến áp.

Cơm. 1. Mạch điện tương đương của máy biến áp khi ngắn mạch

Cơm. 2. Sơ đồ véc tơ máy biến áp khi ngắn mạch

Đối với máy biến áp có công suất định mức 5-50 kVA XK/RK = 1 ÷ 2; có công suất định mức 6300 kVA trở lên XK/RK = 10 trở lên. Do đó, người ta tin rằng đối với máy biến áp công suất lớn UK = Ucr và trở kháng ZK = Xk.

Kinh nghiệm ngắn mạch.

Thí nghiệm này cũng giống như thí nghiệm không tải, được tiến hành để xác định các thông số của máy biến áp. Một mạch điện được lắp ráp (Hình 3), trong đó cuộn dây thứ cấp được nối tắt bằng dây nhảy hoặc dây kim loại có điện trở gần bằng không. Một điện áp Uk được đặt vào cuộn sơ cấp, tại đó dòng điện trong nó bằng giá trị danh định I1nom.

Cơm. 3. Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp

Theo dữ liệu đo lường, các thông số sau của máy biến áp được xác định.

điện áp ngắn mạch

trong đó UK là điện áp đo bằng vôn kế ở I1, = I1nom Ở chế độ ngắn mạch, UK rất nhỏ nên tổn thất không tải nhỏ hơn hàng trăm lần so với ở điện áp danh định. Vì vậy, chúng ta có thể giả sử rằng Ppo = 0 và công suất đo được bằng oát kế là công suất tổn thất Ppk, do điện trở hoạt động của cuộn dây máy biến áp.

Ở dòng điện I1, = I1nom nhận được tổn thất công suất danh nghĩa để làm nóng cuộn dây Rpk.nom, được gọi là tổn thất điện hoặc tổn thất ngắn mạch.

Từ phương trình điện áp cho máy biến áp, cũng như từ mạch tương đương (xem Hình 1), chúng tôi thu được

trong đó ZK là trở kháng của máy biến áp.

Bằng cách đo Uk và I1, bạn có thể tính toán trở kháng máy biến áp

Tổn thất điện năng trong thời gian ngắn mạch có thể được biểu thị bằng công thức

Do đó điện trở hoạt động của cuộn dây máy biến áp

được tìm thấy từ số đọc của oát kế và ampe kế. Biết Zk và RK, bạn có thể tính điện trở cảm ứng của cuộn dây:

Biết Zk, RK và Xk của máy biến áp, bạn có thể xây dựng điện áp ngắn mạch của đồng bằng chính (tam giác OAB trong Hình 2), đồng thời xác định các thành phần hoạt động và cảm ứng của điện áp ngắn mạch: