Режим короткого замыкания трансформатора

Режимом короткого замыкания трансформатора называется такой режим, когда выводы вторичной обмотки замкнуты токопроводом с сопротивлением, равным нулю (ZH = 0). Короткое замыкание трансформатора в условиях эксплуатации создает аварийный режим, так как вторичный ток, а следовательно, и первичный увеличиваются в несколько десятков раз по сравнению с номинальным. Поэтому в цепях с трансформаторами предусматривают защиту, которая при коротком замыкании автоматически отключает трансформатор.

В лабораторных условиях можно провести испытательное короткое замыкание трансформатора, при котором накоротко замыкают зажимы вторичной обмотки, а к первичной подводят такое напряжение Uк, при котором ток в первичной обмотке не превышает номинального значения (Iк

где U1ном — номинальное первичное напряжение.

Напряжение короткого замыкания зависит от высшего напряжения обмоток трансформатора. Так, например, при высшем напряжении 6—10 кВ uK = 5,5%, при 35 кВ uK = 6,5÷7,5%, при 110 кВ uK = 10,5% и т. д. Как видно, с повышением номинального высшего напряжения увеличивается напряжение короткого замыкания трансформатора.

При напряжении Uк составляющем 5—10% от номинального первичного напряжения, намагничивающий ток (ток холостого хода) уменьшается в 10—20 раз или еще более значительно. Поэтому в режиме короткого замыкания считают, что

Основной магнитный поток Ф также уменьшается в 10—20 раз, и потоки рассеяния обмоток становятся соизмеримыми с основным потоком.

Так как при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора напряжение на ее зажимах U2 = 0, уравнение э. д. с. для нее принимает вид

а уравнение напряжения для трансформатора записывается как

Этому уравнению соответствует схема замещения трансформатора, изображенная на рис. 1.

Векторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании соответствующая уравнению и схеме рис. 1, показана на рис. 2. Напряжение короткого замыкания имеет активную и реактивную составляющие. Угол φк между векторами этих напряжений и тока зависит от соотношения между активной и реактивной индуктивной составляющими сопротивления трансформатора.

Рис. 1. Схема замещения трансформатора при коротком замыкании

Рис. 2. Векторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании

У трансформаторов с номинальной мощностью 5—50 кВА XK/RK = 1 ÷ 2; с номинальной мощностью 6300 кВА и более XK/RK = 10 и более. Поэтому считают, что у трансформаторов большой мощности UK = Uкр, а полное сопротивление ZК = Хк.

Этот опыт, как и опыт холостого хода, проводят для определения параметров трансформатора. Собирают схему (рис. 3), в которой вторичная обмотка замкнута накоротко металлической перемычкой или проводником с сопротивлением, близким к нулю. К первичной обмотке подводится такое напряжение Uк, при котором ток в ней равен номинальному значению I1ном.

Рис. 3. Схема опыта короткого замыкания трансформатора

По данным измерений определяют следующие параметры трансформатора.

Напряжение короткого замыкания

где UK — измеренное вольтметром напряжение при I1, = I1ном. В режиме короткого замыкания UK очень мало, поэтому потери холостого хода в сотни раз меньше, чем при номинальном напряжении. Таким образом, можно считать, что Рпо = 0 и измеряемая ваттметром мощность — это потери мощности Рпк, обусловленные активным сопротивлением обмоток трансформатора.

При токе I1, = I1ном получают номинальные потери мощности на нагрев обмоток Рпк.ном, которые называются электрическими потерями или потерями короткого замыкания .

Из уравнения напряжения для трансформатора, а также из схемы замещения (см. рис. 1) получаем

где ZK — полное сопротивление трансформатора.

Измерив Uк и I1 можно вычислить полное сопротивление трансформатора

Потери мощности при коротком замыкании можно выразить формулой

поэтому активное сопротивление обмоток трансформатора

находят из показаний ваттметра и амперметра. Зная Zк и RК, можно вычислить индуктивное сопротивление обмоток:

Зная Zк, RК и Хк трансформатора, можно построить основной треугольник напряжений короткого замыкания (треугольник ОАВ на рис. 2), а также определить активную и индуктивную составляющие напряжения короткого замыкания:

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Короткое Замыкание Трансформатора.

Тема — Короткое Замыкание Трансформатора. Общие Сведения.

Короткие замыкания в электроустановках получается, как правило, по причине каких-либо неисправностей в электросетях (электрическом пробое её в результате перенапряжений, механическое повреждение изоляции и т.д.) либо при неверных действиях рабочего персонала. Короткое замыкание трансформатора очень опасно, поскольку при этом появляется довольно большая сила тока, которая способна разрушить дейсвующее электрическое устройство.

При возникновении короткого замыкания на зажимах вторичной обмотки трансформатора сопротивление электрической нагрузки Zн почти равно 0 и значит напряжение на зажимах рабочей вторичной обмотки трансформатора U2 также равно 0. Вследствие этого, электрическое напряжение U1, которое приложено к действующей первичной обмотке, будет сбалансировано общим падением напряжения в полных электрических сопротивлениях первичной и вторичной рабочих обмоток zK=Z1+Z2

Уравнение баланса электродвижущей силы рабочей первичной обмотки силового трансформатора при возникновении короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора запишется в таком виде: U1=Ikzk; где Ik — это ток короткого замыкания трансформатора. Поскольку падение электрического напряжения в имеющемся полном сопротивлении действующих обмоток трансформатора при нормальном рабочем токе составляет около 5-7% от номинального электрического напряжения, то есть ток короткого замыкания трансформатора окажется больше номинального рабочего тока во столько раз во сколько это самое номинальное электрическое напряжение больше действующего падения напряжения в полном электрическом сопротивлении рабочих обмоток при номинальной силе тока.

Такая сила тока (короткое замыкание трансформатора), во много раз будет больше рабочего номинального тока. Она будет течь в рабочих обмотках электрического трансформатора в течение всего времени действия короткого замыкания, какое бы большое оно ни было. Хотя в непосредственный момент короткого замыкания трансформатора имеющаяся кратность силы тока короткого замыкания может быть еще выше. То есть, в зависимости от мгновенной величины подключённого напряжения мгновенная сила тока короткого замыкания трансформатора в некоторой степени отличается от установившегося два раза.

Сила тока короткого замыкания трансформатора резко увеличивает температуру рабочей обмотки, что негативно влияет на целость её изоляции. Потери в электрических проводах рабочих обмоток силового трансформатора пропорциональны силе тока во второй степени. По этой причине в случае, когда сила тока короткого замыкания трансформатора окажется, к примеру, в двадцать раз больше номинального значения рабочего тока, существующие потери в проводах рабочих обмоток будут примерно в 400 раз большими, нежели в случае, когда сила тока была в номинальном значении.

Избыточное выделение чрезмерной мощности в электрических проводах рабочих обмоток вызывает очень резкое увеличение их температуры, вследствие чего происходит нарушение прежней целости диэлектрической изоляции и последующий выход из строя силового трансформатора. По этой причине все силовые электрические трансформаторы своевременно снабжаются быстродействующей защитой, задача которой является отключение действующего трансформатор в случае возникновения короткого замыкания.

Короткое замыкание трансформатора весьма опасно, поскольку легко может способствовать его разрушению. Как мы знаем, между электрическими проводами, по которым протекает определённая сила тока, возникает некоторое механическое действие. Если в двух параллельно идущих проводах идут токи, которые направлены в одинаковую сторону, то такие провода будут взаимно притягиваются друг к другу, ну, а если электрические токи направлены противоположно относительно друг друга, электрические провода будут взаимно отталкиваются.

Поскольку силы, воздействующие на электрические провода с током, сильно зависят от произведения силы токов, то и сами силы F, воздействующие на рабочие обмотки силовых трансформаторов при возникновении короткого замыкания, также будут во много раз сильней. Под воздействием довольно значимых механических сил рабочие обмотки силового трансформатора деформируются настолько, что начинает нарушаться диэлектрическая изоляция, а это ведёт к резкому снижению её электрической прочности.

Источник

Почему трансформаторы тока работают в режиме короткого замыкания?

У нас преподаватель сказал, что трансформаторы тока работают в режиме короткого замыкания, но ничего не объяснил. Я так понял, что он всегда нормально закорочен во вторичке, тогда зачем вообще он нужен или ее когда-то размыкают. Можете объяснить, как на самом деле обстоят дела, а то вообще не понятно?

Поделиться в социальных сетях

Комментарии и отзывы (1)

Макаров Дмитрий (Эксперт)

Задача трансформатора тока, как измерительного элемента, выдавать определенную величину единственному потребителю – амперметру или токовой катушке счетчика, на подстанциях он также может запитывать различные защиты, но это уже частный случай. Основной потребитель для трансформатора тока – это амперметр, а его сопротивление очень близко к нулю, поэтому считается, что нормальным режимом для трансформатора тока является короткое замыкание вторичной обмотки.

На него рассчитана изоляция и конструкция трансформатора. Более того, включение трансформатора тока с разомкнутой вторичной обмоткой категорически запрещено.

Посмотрите на рисунок, если рассмотреть ситуацию, когда вторичная обмотка трансформатора тока будет разомкнута, а по первичной будет продолжать протекать ток, в сердечнике исчезнет магнитный поток Ф2, генерируемый током вторичной обмотки. Из-за его отсутствия поток Ф1 значительно возрастет и наводимая ЭДС во вторичной обмотке может достигнуть нескольких киловольт. Так как вторичная обмотка не рассчитана на такое напряжение, ее изоляция очень быстро выйдет из строя, и, вполне вероятно, пробьет на магнитопровод.

Помимо этого, при отсутствии нагрузки на вторичной цепи трансформатора тока, в сердечнике наводятся большие вихревые токи, нагревающие его. Из-за такого температурного воздействия изоляция обмоток быстро изнашивается и создает дополнительные предпосылки для ее преждевременного пробоя.

Источник

Как определить обмотки трансформатора

Трансформатор является простым электротехническим устройством и служит для преобразования напряжения и тока. На общем магнитном сердечнике наматываются входная и одна или несколько выходных обмоток. Подаваемое на первичную обмотку переменное напряжение индуцирует магнитное поле, которое вызывает появление переменного напряжения такой же частоты во вторичных обмотках. В зависимости от соотношения числа витков изменяется коэффициент передачи.

Порядок выявления дефектов трансформатора

Для проверки неисправностей трансформатора прежде всего надо определить выводы всех его обмоток. Это можно сделать по его маркировке, где указываются номера выводов, обозначение типа (тогда можно воспользоваться справочниками), при достаточно большом размере даже есть рисунки. Если трансформатор непосредственно в каком-то электронном приборе, то все это прояснят принципиальная электрическая схема на устройство и спецификация.

Определив все выводы, мультиметром можно проверить два дефекта: обрыв обмотки и замыкание ее на корпус или другую обмотку.

Для определения обрыва надо «прозвонить» в режиме омметра по очереди каждую обмотку, отсутствие показаний («бесконечное» сопротивление) указывает на обрыв. На цифровом мультиметре могут быть недостоверные показания при проверке обмоток с большим числом витков из-за их высокой индуктивности.

Для поиска замыкания на корпус один щуп мультиметра подсоединяется к выводу обмотки, а вторым поочередно касаются выводов других обмоток (достаточно одного любого из двух) и корпуса (место контакта нужно зачистить от краски и лака). Короткого замыкания быть не должно, проверить так необходимо каждый вывод.

Возможные неисправности

Как известно, любой трансформатор состоит из следующих компонентов:

• первичная и вторичная катушки (вторичных может быть несколько);
• сердечник или магнитопровод;
• корпус.

Таким образом, перечень возможных поломок довольно ограничен:

1. Поврежден сердечник.
2. Перегорел провод в какой-либо из обмоток.
3. Пробита изоляция, вследствие чего имеется электрический контакт между витками в катушке (межвитковое замыкание) либо между катушкой и корпусом.
4. Изношены выводы катушек или контакты.

Читать также: Флюс для пайки печатных плат

Трансформатор тока Т-0,66 150/5а

Некоторые из дефектов определяются визуально, поэтому трансформатор в первую очередь нужно внимательно осмотреть. Вот на что при этом следует обращать внимание:

• трещины, сколы изоляции либо ее отсутствие;
• состояние болтовых соединений и клемм;
• вздутие заливки или ее вытекание;
• почернения на видимых поверхностях;
• обуглившаяся бумага;
• характерный запах горелого материала.

Если явных повреждений нет, следует проверить устройство на работоспособность при помощи приборов. Для этого нужно знать, к каким обмоткам относятся все его выводы. На преобразователях больших размеров данная информация может быть представлена в виде графического изображения.

Межвитковое замыкание трансформатора: как определить

Еще один распространенный дефект трансформаторов – межвитковое замыкание, распознать его лишь с помощью мультиметра практически невозможно. Тут могут помочь внимательность, острое зрение и обоняние. Проволока изолируется только за счет своего лакового покрытия, при пробое изоляции между соседними витками сопротивление все равно остается, что приводит к местному нагреву. При визуальном осмотре на исправном трансформаторе не должно быть почернений, потеков или вздутия заливки, обугливания бумаги, запаха гари.

В случае, если тип трансформатора определен, то по справочнику можно узнать сопротивление его обмоток. Для этого используем мультиметр в режиме мегомметра. После измерения сопротивления изоляции обмоток трансформатора сравниваем со справочным: отличия более чем в 50% указывают на неисправность обмотки. Если сопротивление обмоток трансформатора не указано, то всегда приводится количество витков, сечение и тип провода и теоретически, при желании, его можно вычислить.

Разновидности

Трансформаторы подразделяются на следующие группы:

• Которые понижают и повышают.
• Силовые в большинстве случаев нужны для уменьшения определенного напряжения.
• Устройства тока для подачи потребителю вечной величины тока и ее задержки в определенном диапазоне.
• Одно- и многофазные.
• Для сварки.
• Импульсные.

В зависимости от работы устройства изменяется и принцип подхода к вопросу о том, как проверять обмотки. Мультиметром можно проверить только маленькие приборы. Силовые машины уже потребуют иного подхода к диагностике проблемы.

Метод прозвонки

Способ диагностики омметром может помочь с вопросом о том, как проверять трансформатор питания. Прозванивают сопротивление между выводами 1 обмотки. Таким образом, создается целостность проводника. Перед таким моментом, происходит осмотр корпуса на предмет нагаров, наплыва из-за нагрева.

После этого, замеряют нынешние значения в Омах и сравнивают их с паспортными данными. Если таковых нет, то понадобится вспомогательная диагностика под напряжением. Прозвонить советуют каждый вывод относительно специального корпуса прибора, куда подключают заземление.

Перед замерами стоит отключить все концы агрегата. Отсоединить от цепи их советуют и в целях личной безопасности. Также необходимо проверить наличие электронной схемы, которая часто есть в новых моделях питания. Её тоже нужно выпаять перед проверкой.

Постоянное сопротивление может говорить о целой изоляции. Значения в пару килоом уже начнут вызывать мысли о пробоях на корпусе. Еще, это может быть из-за скоплений грязи, пыли или воды в воздушных частях устройства.

Как проверить трансформатор на межвитковое замыкание под напряжением

Манипуляции с поданным питанием выполняют, когда думают, как проверить устройство на межвитковое замыкание. Если вы знаете величину питающего напряжения трансформатора, для которого предназначается трансформатор, то замеряют вольтметром значение холостого хода. То есть провода выводные могут быть в воздухе.

Если значение напряжения отличается от стандартного значения, то делают выводы о настоящем замыкании в обмотках. Если при работе прибора вы услышали треск, искрение, то этот прибор лучше быстро выключить. Он сломан. Есть допустимые погрешности при проверке:

• Значения напряжения отличаются на 20%.
• Для сопротивления нормальным считается разброс значений в 50% от паспортных данных.

Замер амперметром трансформатора 220 В на 12 В

Теперь узнаем, как провести диагностику трансформатор тока. Его включают в цепь: штатную или собственно сделанную. Главное, чтобы значения тока было больше стандартного. Замеры амперметром выполняются в первичной цепи и во вторичной.

Ток в первичной цепи сравним с вторичными показателями. Точнее, разделяют первые значения на замеры во вторичной обмотке. Коэффициент трансформации стоит собирать из справочника и сравнивать со своими расчетами. Результаты должны быть схожи.

Трансформатор тока запрещается замерять на холостом ходу. На вторичной обмотке в таком случае может произойти очень высокое напряжение, которое может повреждать изоляцию. Также стоит соблюдать полярность подключения, ведь это влияет на работу всей схемы. Вот вы и узнали, как найти первичную обмотку трансформатора. Ну и самое главное проверить сам блок питания и его мощность.

Если вы не знаете где вход, посмотрите на информацию в паспорте.

Можно ли проверить бытовые понижающие трансформаторы?

Можно попробовать проверить мультиметром и распространенные классические понижающие трансформаторы, используемые в блоках питания для различных устройств с входным напряжением 220 вольт и выходным постоянным от 5 до 30 вольт. Осторожно, исключив возможность коснуться оголенных проводов, подается на первичную обмотку 220 вольт. При появлении запаха, дыма, треска выключить надо сразу, эксперимент неудачен, первичная обмотка неисправна.Если все нормально, то прикасаясь только щупами тестера, измеряется напряжение на вторичных обмотках. Отличие от ожидаемых более чем на 20% в меньшую сторону говорит о неисправности этой обмотки.

Для сварки в домашних условиях необходим функциональный и производительный аппарат, приобретение которого сейчас слишком дорогое удовольствие. Собрать сварочный инвертор своими руками из подручных материалов вполне возможно, предварительно изучив соответствующую схему. Что такое солнечные батареи и как с их помощью создать систему домашнего энергоснабжения, расскажет подробная статья на эту тему.

Может помочь мультиметр и в случае, если имеется такой же, но заведомо исправный трансформатор. Сравниваются сопротивления обмоток, разброс менее 20% является нормой, но надо помнить, что для значений меньше 10 Ом не каждый тестер сможет дать верные показания.

Мультиметр сделал все, что мог. Для дальнейшей проверки понадобятся уже генератор и осциллограф.

Косвенный метод

В состав данного метода входят несколько тестов, каждый из которых отображает состояние прибора в каком-то одном аспекте. Следовательно, все эти тесты желательно проводить в совокупности.

Определение достоверности маркировки выводов обмоток

Для проведения этой проверки мультиметр нужно переключить в режим омметра. Далее нужно попарно «прозвонить» все имеющиеся выводы. Между теми из них, которые относятся к разным катушкам, сопротивление будет равным бесконечности. Если же мультиметр показывает какое-то конкретное значение, значит выводы принадлежат одной катушке.

Тут же можно сравнить замеренное сопротивление с приведенным в справочнике. Если имеет место расхождение более, чем на 50%, значит случилось межвитковое замыкание либо частичное разрушение провода.

Подключение трансформатора к мультиметру

Учтите, что на катушках с большой индуктивностью, то есть состоящих из значительного числа витков, цифровой мультиметр может ошибочно показывать завышенное сопротивление. Желательно в таких случаях пользоваться аналоговым прибором.

Читать также: Новогодние поделки из клеевого пистолета

Проверять обмотки следует постоянным током, который трансформатор преобразовывать не может. При использовании переменного в других катушках будет наводиться ЭДС и вполне возможно, что она окажется достаточно высокой. Так, если на вторичную катушку понижающего трансформатора 220/12 В подать переменное напряжение всего в 20 В, то на выводах первичной появится напряжение в 367 В и при случайном касании их пользователь получит сильный удар током.

Далее нужно определить, какие выводы следует подключать к источнику тока, а какие — к нагрузке. Если известно, что трансформатор понижающий, то к источнику тока нужно подключать катушку с наибольшим числом витков и наибольшим сопротивлением. С повышающим трансформатором все обстоит наоборот.

Все способы измерения силы электрического тока

Но бывают модели, у которых среди вторичных катушек имеются как понижающие, так и повышающие. Тогда первичную катушку можно с определенной долей вероятности распознать по следующим признакам: выводы ее крепятся обычно в стороне от остальных, так же и катушка может находиться на каркасе в отдельной секции.

Возможно, кто-то из его участников имел дело с такими устройствами и может подробно рассказать, как его нужно подключать.

Если во вторичной катушке имеются промежуточные отводы, необходимо распознать ее начало и конец. Для этого нужно определить полярность выводов.

Определение полярности выводов обмоток

В роли измерителя следует использовать магнитоэлектрический амперметр или вольтметр, у которого полярность выводов известна. Прибор нужно подключить к вторичной катушке. Удобнее всего пользоваться теми моделями, у которых «ноль» расположен посредине шкалы, но за неимением такового подойдет и классический — с местоположением «нуля» слева.

Если вторичных катушек несколько, прочие нужно зашунтировать.

Проверка полярности фазных обмоток электрических машин переменного тока

Через первичную катушку нужно пропустить постоянный ток небольшой силы. На роль источника подойдет обычная батарейка, при этом в цепь между ней и катушкой нужно включить резистор — чтобы не получилось короткого замыкания. Таким резистором может послужить лампа накаливания.

Выключатель в цепь первичной катушки устанавливать не нужно: достаточно следя за стрелкой мультиметра замкнуть цепь, коснувшись проводом от лампы вывода катушки, и тут же разомкнуть ее.

При разнополярном подключении — влево.

В момент отключения питания будет наблюдаться противоположная картина: при однополярном подключении стрелка сдвинется влево, при разнополярном — вправо.

На приборе с «нулем» в начале шкалы движение стрелки влево сложнее заметить, так как она почти сразу отскакивает от ограничителя. Поэтому следить нужно внимательно.

По той же схеме проверяются полярности всех остальных катушек.

Мультиметр – очень нужный прибор для замера силы тока, который применяется для выявления неисправностей тех или иных приборов. Какой мультиметр лучше выбрать для домашнего использования – читайте полезные советы по выбору.

Инструкция по проверке диодов мультиметром представлена по ссылке.

Снятие характеристики намагничивания

Чтобы иметь возможность воспользоваться данным методом, нужно подготовиться загодя: пока трансформатор новый и заведомо исправный, снимают его так называемую вольт-амперную характеристику (ВАХ). Это график, отображающий зависимость напряжения на выводах вторичных катушек от величины протекающего в них тока намагничивания.

Схемы снятия характеристик намагничивания

Разомкнув цепь первичной катушки (чтобы результаты не искажались помехами от находящегося поблизости силового оборудования), через вторичную пропускают переменный ток различной силы, измеряя каждый раз напряжение на ее входе.

Мощности используемого для этого блока питания должно быть достаточно для насыщения магнитопровода, которое сопровождается уменьшением угла наклона кривой насыщения до нуля (горизонтальное положение).

Измерительные приборы должны относиться к электродинамической или электромагнитной системе.

По мере использования устройства нужно с определенной периодичностью снимать ВАХ и сравнивать ее с первоначальной. Снижение ее крутизны будет свидетельствовать о появлении межвиткового замыкания.

Источник