Опыт ХХ и КЗ трансформаторов. Напряжение короткого замыкания

Опыт короткого замыкания производится на приемо-сдаточных испытаниях при выпуске с завода каждого трансформатора. Но не нужно думать, что у каждого трансформатора при этом на полном рабочем напряжении закорачивают вводы вторичной или первичной обмоток, т. е. создают аварийные режимы. Испытания, при которых искусственно создаются аварийные режимы, производятся только на одном представителе целой серии аналогичных трансформаторов и входят в состав типовых испытаний трансформатора. Задача этих испытаний — проверить электродинамическую стойкость типовой конструкции того или иного трансформатора. Задача опыта короткого Замыкания при приемо-сдаточных испытаниях на заводе — оценить потери в обмотках и конструкции, а также потоки рассеяния в трансформаторе.

Опыт короткого замыкания производится при пониженном первичном напряжении, величина которого определяется из следующих соображений. Допустим, что у трансформатора с короткозамкнутой вторичной обмоткой (рисунок 1) и с токами I1K и I2K, в 10—20 раз большими токов I1 и I2, снизили первичное напряжение U1. Очевидно, и токи в обмотках тоже уменьшатся. Если напряжение U1 уменьшить, например, в 3—5 раз, то во столько же раз уменьшатся и токи I1K и I2K. Другими словами, можно установить

напряжение U1 такой величины, что токи I1K и I2K станут равными своим значениям при нормальной работе трансформатора, т. е. I1K = I1 и I2K = I2.

1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — магнитопровод

Рисунок 1 - Короткое замыкание вторичной обмотки двухобмоточного трансформатора

Напряжение, которое надо приложить к одной из обмоток (при другой короткозамкнутой), чтобы в обмотках установились номинальные токи I1 и I2, называют напряжением короткого замыкания и обозначают UK. Напряжение короткого замыкания обычно выражают в процентах от первичного напряжения U1:

Величиной uK и оценивают потоки рассеяния, а также их влияние на работу трансформатора.

Чтобы показать непосредственную связь между UK и рассеянием, представим, что в трансформаторе с определенными UK (например, 5%) нам удалось каким-то образом «раздвинуть» обмотки. Тотчас же амперметр в цепи первичной обмотки 1 покажет снижение тока I1K, хотя напряжение, показанное вольтметром, останется неизменным (5% от U1). Однако оно уже не будет равным UK, так как токи в обмотках понизились и стали меньше своих номинальных значений. Чтобы восстановить их величину, надо повысить напряжение до величины U`K, большей UK (например, до 8% от U1). Значит, при увеличении расстояния между обмотками UK растет.

Увеличение канала между обмотками увеличивает поток рассеяния, замыкающийся по воздуху вокруг обмоток. Соответственно увеличиваются эдс рассеяния Ер1 и Eр2 и, следовательно, индуктивные сопротивления обмоток. Вследствие этого токи в обмотках уменьшаются, и чтобы повысить их до нормальных значений, надо увеличить первичное напряжение до u`K. Рассуждая точно так же, можно установить, что при уменьшении расстояния между обмотками напряжение короткого замыкания снижается.

Чем больше UK, тем меньше ток короткого замыкания, следовательно, медленнее растет температура обмоток, по которым течет этот ток, и тем меньше опасность разрушительных механических усилий. В то же время чем больше UK, тем больше рассеяние, что увеличивает потери в конструкции и падение напряжения в обмотках. Следствием этого является снижение кпд и отдаваемой трансформатором мощности.

Зная величину uK, очень просто определить ток короткого замыкания в обмотке. Действительно, ток I1K будет во столько раз больше номинального тока I1, во сколько первичное напряжение U1 больше UK, т. е.

I1K = I1 · U1/UK.

Учитывая, что UK обычно выражают в процентах от U1, получим

I1K = I1 · 100/UK.

Так, если UK равно 5%, то ток I1K в 100/5 = 20 раз больше тока I1 при нормальной работе трансформатора.