Почему трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания
Перейти к содержимому

Почему трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания

  • автор:

в каком режиме работает трансформатор тока? почему?

Трансформаторы тока состоят из сердечника и двух обмоток: первичной и вторичной. Первичную обмотку, которая содержит небольшое количество витков, включают последовательно с нагрузкой, в цепи которой необходимо измерить ток, а к вторичной обмотке, с большим числом витков, подключают амперметр. Т. к. сопротивление амперметра мало, то можно считать, что трансформатор работает в режиме короткого замыкания, при котором суммарный магнитный поток равен разности потоков, созданных первичной и вторичной обмотками. Измеряемый ток, протекая по первичной обмотке, создаёт в ней небольшое падение напряжения, которое трансформируется во вторичную обмотку. Поскольку число витков вторичной обмотки значительно больше, чем у первичной, то на ней получается значительно большее напряжение при меньшем токе.

Остальные ответы

В режиме короткого замыкания. Потому, что при размыкании вторичной обмотки ТТ первичный ток равен току намагничивания, что приводит к нагреву ТТ и его выходу из строя (обычно нарушение изоляции вторички и возникновение межвиткового замыкания) , при замкнутой вторичной обмотке ток первичный трансформируется во вторичный (за вычетом небольшого тока намагничивания для создания магнитного потока).

Похожие вопросы

Режимы работы трансформатора

Трансформаторы за время эксплуатации работают в разных режимах. Но не все они одинаково сказываются на сроке службы электромагнитного оборудования. Режимы работы силового трансформатора зависят от его нагрузки, напряжения обмоток, температуры масла и обмоток, условий окружающей среды и других параметров.

Режимы работы трансформатора:

  • нормальный;
  • перегрузочный;
  • аварийный.

Нормальные режимы работы трансформатора

К ним относятся номинальный, оптимальный, режим холостого хода и режим параллельной работы.

Номинальный и оптимальный режим

Еще эти режимы трансформатора называют рабочими. Потому что при них напряжение и ток близки к номинальным (на которые рассчитано оборудование) условиям.

Номинальный режим – это когда ток и напряжение на первичной обмотке соответствуют номинальным показателям. Но на деле трансформатор редко работает в таких условиях. Потому что в сети происходят постоянные колебания нагрузки. При таком режиме трансформатор работает исправно. Но коэффициент полезного действия (КПД) оборудования не достигает максимума.

Оптимальный режим – это режим, при котором трансформатор имеет максимальный КПД. Как правило, максимальные КПД трансформатор показывает под нагрузкой 50-70% от номинальной. Современные силовые трансформаторы работают с КПД 90% и выше.

На деле большинство трансформаторов не работают в одном и том же режиме. Потому что нагрузка в сети непостоянная.

Холостой режим трансформатора

При режиме холостого хода на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение, а вторичная обмотка не подключена к сети потребителя электроэнергии. В таком режиме КПД равен 0.

На холостом ходу силового трансформатора определяют коэффициент трансформации, мощность потерь в металле и параметры намагничивающей ветви схемы замещения. Для таких измерений на первичную обмотку трансформатора пускают электрический ток номинального напряжения.

А для трансформатора напряжения режим холостого хода является рабочим.

Режим параллельной работы

Два трансформатора устанавливаются в сетях, питающих энергией потребителей первой и второй категории. Важно подключить трансформаторы так, чтобы ни один из них не испытывал перегрузки.

Для этого у трансформаторов:

  • должны быть одни и те же группы соединений обмоток;
  • коэффициенты трансформации не должны отличаться больше, чем на 0,5 %;
  • номинальные мощности должны соотноситься не более, чем один к трем;
  • напряжения короткого замыкания должны различаться не более, чем на 10 %;
  • должна выполняться фазировка трансформаторов.

Перегрузочный режим

Трансформатор испытывает перегрузки при воздействии нагрузок и температур выше допустимой нормы. Для каждой модели эти показатели свои. Производители силовых трансформаторов предусматривают возможность работы оборудования в условиях перегрузки. Но если устройство испытывает их продолжительное время или регулярно – это уменьшает срок службы оборудования. Допустимые перегрузки описаны в стандартах. Например, для масляных трансформаторов разработан ГОСТ 14209-97.

Аварийный режим

Трансформатор находится в аварийном режиме, если на него воздействует электрический ток, который сильно превосходит номинальные величины. Дальше давать работать оборудованию нельзя. Как правило, в трансформаторах существуют автоматические выключатели. Они отключают питание оборудования.

Признаки аварийного режима:

  • громкий и неритмичный шум и треск в баке трансформатора;
  • повышение температуры рабочей части трансформатора;
  • утечка трансформаторного масла.

Часто аварийный режим возникает из-за короткого замыкания во вторичной обмотке. Исключение – трансформаторы тока и сварочные трансформаторы. Для них режим короткого замыкания является рабочим.

Напряжение во время короткого замыкания (КЗ) – это еще и важный показатель, который влияет на эксплуатацию трансформатора. Его измеряют в процентах. Для трансформаторов со средним показателем мощности напряжение КЗ составляет 5-7%, а для более мощных – 6-12 %.

Важно не допускать работы трансформатора в аварийном режиме вообще и ограничивать его перегрузки. В этом случае оборудование прослужит вам заявленный производителем срок.

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)

схема трансформатора тока

Здравствуйте! 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.

Работа трансформатора в режиме короткого замыкания

Коротким замыканием называется такой предельный режим работы трансформатора, когда к первичной обмотке подведено какое-либо напряжение, а вторичная обмотка замкнута накоротко, следовательно, вторичное напряжение и2 равно нулю.

В условиях эксплуатации, когда к трансформатору подведено номинальное напряжение, короткое замыкание является аварийным режимом, так как при этом в обмотках возникают токи, в 10—20 раз превышающие их номинальное значение. Эти токи резко повышают температуру обмотки, а электромагнитные силы значительно возрастают. Поэтому трансформатор должен обладать необходимой механической и термической прочностью. В его схеме должна быть предусмотрена защита, способная отключить от сети короткозамкнутый трансформатор.

Опыт короткого замыкания, когда к первичной обмотке подводится пониженное напряжение 11К, при котором токи в обмотках равны номинальным, дает возможность определить напряжение короткого замыкания ?/к; мощность, идущую на покрытие потерь при коротком замыкании Рк; параметры короткого замыкания гк, хк и гк.

На рис. 4.25 схематически изображен однофазный трансформатор, работающий в режиме короткого замыкания.

Схема при испытании трансформатора в режиме короткого замыкания

Рис. 4.25. Схема при испытании трансформатора в режиме короткого замыкания

Подведем к зажимам первичной обмотки А—Х напряжение и, при котором токи в обмотках равны номинальным. Это напряжение, выраженное в процентах от номинального напряжения соответствующей обмотки, называется напряжением короткого замыкания, т. е. икк) = (6 г ік/6 г ном)100%.

Напряжение короткого замыкания имеет важное значение и указывается на щитке трансформатора наряду с другими его номинальными данными. Оно составляет икк)= 5,5-ДО,5%. Причем с увеличением мощности и напряжения трансформатора напряжение короткого замыкания увеличивается. Так как по первичной и вторичной обмоткам приведенного трансформатора протекают номинальные токи, то они создают первичную и вторичную МДС /[УГі и /2м>2. Вступая между собой во взаимодействие, эти МДС создают в сердечнике трансформатора основной магнитный поток Фк, который сцеплен с обеими обмотками трансформатора. Кроме того, МДС 1М? и /2и>2 образуют первичный и вторичный потоки рассеяния, причем каждый поток рассеяния, замыкающийся вне сердечника, в основном сцеплен с витками только этой обмотки. Поток Фк создает в первичной и вторичной обмотках трансформатора ЭДС Еік и Е, а поток рассеяния — ЭДС

Составим в комплексной форме уравнения для первичной и вторичной обмоток трансформатора, пользуясь уравнениями равновесия ЭДС

  • ГгГг = 0.
  • (4.13)

Уравнение МДС запишется следующим образом:

Сократив обе части равенства на щ, так как = уг2, получим уравнение токов

Так как Іїк составляет 5—10% номинального напряжения, то основной поток в сердечнике трансформатора Фк и необходимая для его создания намагничивающая составляющая МДС /ххи>і очень малы. Поэтому ими можно пренебречь. Тогда уравнение токов трансформатора при коротком замыкании запишется в виде

Для реального трансформатора также справедливо равенство (4.14), которое примет следующий вид:

А так как 1^ « 0, то, если иметь в виду только абсолютные значения /] и /2, получим соотношение токов в трансформаторе

Параметры и мощности потерь при коротком замыкании. Было установлено (4.15), что при коротком замыкании /1 = /’, поэтому уравнение электрического равновесия трансформатора принимает следующий вид:

называются параметрами короткого замыкания трансформатора.

Для определения параметров короткого замыкания производят опыт короткого замыкания, из которого определяют его напряжение, ток и мощность (ІІК, 1 и Рк).

При коротком замыкании напряжение и2 = 0 и полезная мощность трансформатора Р2 = и212сощ2 = 0, т. е. трансформатор не совершает полезной работы. Поэтому мощность Рк = икІіС05(рк, которую трансформатор потребляет при коротком замыкании, расходуется на покрытие потерь, состоящих из потерь в проводниках (меди) первичной И вторичной обмоток ірм 1 и ри2). Потерями в стали с) пренебрегают потому, что при опыте короткого замыкания напряжение 11 уменьшается в 20—30 раз по сравнению с опытом холостого хода, и потери в стали рс уменьшаются в 400—900 раз.

Д = Рщ + Рщ = А 2 ‘! + >1 Г 1 = /і 2 ‘! + І ‘ї г ї = ЛЧ-

Параметры короткого замыкания определяются по формулам

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *