Modalità di cortocircuito del trasformatore

La modalità di cortocircuito del trasformatore è tale modalità quando i terminali dell'avvolgimento secondario sono chiusi da un conduttore di corrente con una resistenza pari a zero (ZH = 0). Un cortocircuito del trasformatore durante il funzionamento crea una modalità di emergenza, poiché la corrente secondaria, e quindi la corrente primaria, aumenta di diverse decine di volte rispetto a quella nominale. Pertanto, nei circuiti con trasformatori, viene fornita una protezione che spegne automaticamente il trasformatore in caso di cortocircuito.

In condizioni di laboratorio, è possibile eseguire un cortocircuito di prova del trasformatore, in cui i terminali dell'avvolgimento secondario sono cortocircuitati, e viene applicata una tensione Uk al primario, in cui la corrente nell'avvolgimento primario non non superare il valore nominale (Ik < I1nom). In questo caso la tensione Uk, espressa in percentuale, con Ik = I1nom, è indicata con uK ed è detta tensione di corto circuito del trasformatore. Esso caratteristica del trasformatoreindicato nel passaporto.

Così (%):

dove U1nom è la tensione primaria nominale.

La tensione di corto circuito dipende dalla maggiore tensione degli avvolgimenti del trasformatore. Ad esempio, a una tensione superiore di 6-10 kV uK = 5,5%, a 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5%, a 110 kV uK = 10,5%, ecc. Come puoi vedere, all'aumentare della tensione nominale, aumenta la tensione di cortocircuito del trasformatore.

Quando la tensione Uc è del 5-10% della tensione primaria nominale, la corrente di magnetizzazione (corrente a vuoto) diminuisce di 10-20 volte o anche di più. Pertanto, in modalità cortocircuito si considera tale

Anche il flusso magnetico principale F diminuisce di un fattore 10-20 e le correnti di dispersione degli avvolgimenti diventano commisurate al flusso principale.

Poiché quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è cortocircuitato, la tensione ai suoi terminali è U2 = 0, ad es. eccetera. pp. perché prende la forma

e l'equazione di tensione per il trasformatore è scritta come

Questa equazione corrisponde al circuito equivalente del trasformatore mostrato in Fig. 1.

Il diagramma vettoriale del trasformatore di cortocircuito corrispondente all'equazione e al diagramma di Fig. 1 è mostrato in fig. 2. La tensione di cortocircuito ha componenti attive e reattive. L'angolo φk tra i vettori di queste tensioni e correnti dipende dal rapporto tra le componenti induttive attive e reattive della resistenza del trasformatore.

Riso. 1. Circuito equivalente del trasformatore in caso di cortocircuito

Riso. 2. Diagramma vettoriale del trasformatore in cortocircuito

Per trasformatori con potenza nominale 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; con potenza nominale pari o superiore a 6300 kVA XK / RK = 10 o superiore. Pertanto si ritiene che per trasformatori di grande potenza UK = Ucr e l'impedenza ZK = Xk.

Esperienza di cortocircuito.

Questo esperimento, come l'esperimento senza carico, viene condotto per determinare i parametri del trasformatore. Viene assemblato un circuito (Fig. 3) in cui l'avvolgimento secondario è cortocircuitato da un ponticello o filo metallico con una resistenza prossima allo zero. All'avvolgimento primario viene applicata una tensione Uk, alla quale la corrente in esso è uguale al valore nominale I1nom.

Riso. 3. Schema dell'esperimento di cortocircuito del trasformatore

In base ai dati di misurazione, vengono determinati i seguenti parametri del trasformatore.

Tensione di cortocircuito

dove UK è la tensione misurata con un voltmetro a I1, = I1nom In modalità di cortocircuito, UK è molto piccola, quindi le perdite a vuoto sono centinaia di volte inferiori rispetto alla tensione nominale. Possiamo quindi assumere che Ppo = 0 e la potenza misurata dal wattmetro è la potenza dissipata Ppk, dovuta alla resistenza attiva degli avvolgimenti del trasformatore.

Alla corrente I1, = I1nom si ottengono perdite di potenza nominali per il riscaldamento degli avvolgimenti Rpk.nom, che sono chiamate perdite elettriche o perdite di cortocircuito.

Dall'equazione della tensione per il trasformatore, nonché dal circuito equivalente (vedi Fig. 1), otteniamo

dove ZK è l'impedenza del trasformatore.

Misurando Uk e I1 è possibile calcolare l'impedenza del trasformatore

La perdita di potenza durante un cortocircuito può essere espressa dalla formula

Da qui la resistenza attiva degli avvolgimenti del trasformatore

trovato dalle letture del wattmetro e dell'amperometro. Conoscendo Zk e RK, puoi calcolare la resistenza induttiva degli avvolgimenti:

Conoscendo Zk, RK e Xk del trasformatore, è possibile costruire le tensioni di cortocircuito del triangolo principale (triangolo OAB in Fig. 2) e determinare anche le componenti attive e induttive della tensione di cortocircuito: