Modo de cortocircuito del transformador
El modo de cortocircuito del transformador es tal modo cuando los terminales del devanado secundario están cerrados por un conductor de corriente con una resistencia igual a cero (ZH = 0). Un cortocircuito del transformador durante el funcionamiento crea un modo de emergencia, ya que la corriente secundaria, y por tanto la corriente primaria, aumenta varias decenas de veces con respecto a la nominal. Por lo tanto, en circuitos con transformadores, se proporciona una protección que apaga automáticamente el transformador en caso de cortocircuito.
En condiciones de laboratorio, es posible realizar una prueba de cortocircuito del transformador, en la que se cortocircuitan los terminales del devanado secundario y se aplica una tensión Uk al primario, en la que la corriente en el devanado primario no no exceda el valor nominal (Ik < I1nom). En este caso, la tensión Uk, expresada en porcentaje, con Ik = I1nom, se denota por uK y se denomina tensión de cortocircuito del transformador. él característica del transformadorindicado en el pasaporte.
De este modo (%):
donde U1nom es la tensión primaria nominal.
La tensión de cortocircuito depende de la mayor tensión de los devanados del transformador. Por ejemplo, a una tensión mayor de 6-10 kV uK = 5,5 %, a 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5 %, a 110 kV uK = 10,5 %, etc. Como puede ver, a medida que aumenta la tensión nominal, aumenta la tensión de cortocircuito del transformador.
Cuando el voltaje Uc es del 5 al 10% del voltaje primario nominal, la corriente de magnetización (corriente sin carga) disminuye de 10 a 20 veces o incluso más significativamente. Por lo tanto, en modo de cortocircuito se considera que
El flujo magnético principal F también disminuye en un factor de 10 a 20, y las corrientes de fuga de los devanados se vuelven acordes con el flujo principal.
Dado que cuando se cortocircuita el devanado secundario del transformador, el voltaje en sus terminales es U2 = 0, e. etc. pp. porque toma la forma
y la ecuación de voltaje para el transformador se escribe como
Esta ecuación corresponde al circuito equivalente del transformador que se muestra en la Fig. 1.
El diagrama vectorial del transformador de cortocircuito correspondiente a la ecuación y el diagrama en la Fig. 1 se muestra en la fig. 2. La tensión de cortocircuito tiene componentes activos y reactivos. El ángulo φk entre los vectores de estas tensiones y corrientes depende de la relación entre los componentes inductivos activos y reactivos de la resistencia del transformador.
Arroz. 1. Circuito equivalente del transformador en caso de cortocircuito
Arroz. 2. Diagrama vectorial del transformador en cortocircuito.
Para transformadores con potencia nominal 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; con potencia nominal 6300 kVA o más XK / RK = 10 o más. Por lo tanto, se cree que para transformadores de alta potencia UK = Ucr y la impedancia ZK = Xk.
Experiencia en cortocircuito.
Este experimento, como el experimento sin carga, se lleva a cabo para determinar los parámetros del transformador. Se ensambla un circuito (Fig. 3) en el que el devanado secundario está cortocircuitado por un puente o cable de metal con una resistencia cercana a cero. Se aplica un voltaje Uk al devanado primario, en el cual la corriente en él es igual al valor nominal I1nom.
Arroz. 3. Esquema del experimento de cortocircuito del transformador.
De acuerdo con los datos de medición, se determinan los siguientes parámetros del transformador.
Tensión de cortocircuito
donde UK es el voltaje medido con un voltímetro en I1, = I1nom En modo de cortocircuito, UK es muy pequeño, por lo que las pérdidas sin carga son cientos de veces menores que en el voltaje nominal. Así, podemos suponer que Ppo = 0 y que la potencia medida por el vatímetro es la potencia perdida Ppk, debida a la resistencia activa de los devanados del transformador.
En la corriente I1, = I1nom se obtienen pérdidas de potencia nominal para calentar los devanados Rpk.nom, que se denominan pérdidas eléctricas o pérdidas por cortocircuito.
De la ecuación de voltaje para el transformador, así como del circuito equivalente (ver Fig. 1), obtenemos
donde ZK es la impedancia del transformador.
Midiendo Uk e I1 se puede calcular la impedancia del transformador
La pérdida de potencia durante un cortocircuito se puede expresar mediante la fórmula
Por lo tanto, la resistencia activa de los devanados del transformador.
encontrado a partir de las lecturas del vatímetro y el amperímetro. Conociendo Zk y RK, puede calcular la resistencia inductiva de los devanados:
Conociendo el Zk, RK y Xk del transformador, puede construir los voltajes de cortocircuito del delta principal (triángulo OAB en la Fig. 2), y también determinar los componentes activos e inductivos del voltaje de cortocircuito:
