Магнитопроводы бронестержневых трансформаторов: а — однофазного; б — трехфазного
• Для средней и большой мощности
из проводов прямоугольного сечения,
изолированных х\б пряжей или
кабельной бумагой.
• Концентрические обмотки размещают
на одном стержне – ближе к
магнитопроводу размещают обмотку НН,
так как она требует меньшей изоляции от
стержня. Дальше – высшего.
• Чередующиеся (дисковые) обмотки
выполняют в виде отдельных секций
(дисков). применяются реже, обычно в
трансформаторах спец. назначения.
Принцип действия трансформатора
1 – первичная обмотка – к сети
2 – вторичная обмотка – нагрузка
3 – магнитопровод
u1 — переменное напряжение
i1 – переменный ток — создаёт переменное
магнитное поле с магнитодвижущей силой
(МДС) i1W1.
Ф 1 и Ф 2 — потоки рассеяния
L 1 и L 2 — индуктивности рассеяния
Рисунок 12
:
1-ой и 2-ой обмоток
ев = -dФ1/dt.
u1 е1 е 1 i1r1 ,
Что такое короткое замыкание (КЗ): в чем причина, защита, определение для чайников
Схема замещения трансформатора
Схема замещения вводится для упрощения анализа
электромагнитных процессов в трансформаторе, в которой
магнитная связь заменяется электрической.
Z1
I 1
Z 2
Х1
r1
I 0
U 1
r0
Z0
Х0
X 2
r2
I 2
Z н
ELCUT — это компьютерная программа для проведения инженерного
анализа
и
двумерного
моделирования
методом
конечных
элементов (МКЭ) магнитных полей в электромагнитных устройствах.
4. Векторная диаграмма приведенного
трансформатора активно-реактивной нагрузки
jI 1 X 1
U 1
I 1r1
E1
I 1
2
I 2
I 2 r2
U 2
2
E 1 E 2
jI 2 X 2
I 0
1) U 1 E1 I 1 (r 1 jx1 );
.
.
.
2) U 2 E 2 I 2 (r 2 jx2 );
.
.
3) I 0 I 1 I 2 .
.
I 2
Ф
.
.
Для построения вектора
I 2
X 2 X н
2 arctg
r2 rн
X н
2 arctg
rн
Активная составляющая напряжения короткого замыкания
U а, к %
Pк , ном
rк I1ном
100%
100%
U1ном
S ном
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
U р ,к %
Процентные значения
соотношением:
Uк
Х к I1ном
100%
U1ном
напряжения
2
U a, к
связаны
2
U р, к
между
собой
Внешняя характеристика Т — зависимость выходного напряжения
от тока нагрузки с учетом его характера (активная — R, активноемкостная — RC, активно – индуктивная — RL).
Схема замещения трансформатора принимает вид:
Rк
U1
Хк
I 2
Zн
U 2
По второму закону Кирхгофа
запишем уравнение для схемы
замещения Т:
U 2 U1 IZ к U1 I ( jX к Rк )
U2
I const
I2
Векторная диаграмма для фиксированного значения
тока нагрузки I const .
активная — R
активно –
индуктивная — RL
активноемкостная — RC
Опыт короткого замыкания трансформатора
. (11.3)
Выразим ток I2К через приведенный ток :
.
Учтем, что , а также что .
, (11.4)
где RК — активное сопротивление трансформатора в режиме короткого замыкания, причем:
. (11.5)
Значение активного сопротивления трансформатора позволяет рассчитать его индуктивное сопротивление:
.
При точном расчете нужно учитывать, что RК зависит от температуры. Поэтому полное сопротивление трансформатора определяют приведенным к температуре 75 0 С, т.е.:
.
Теперь легко определить падение напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора — :
.
На практике пользуются приведенным значением UК, в процентах, обозначая его звездочкой, т.е.:
. (11.6)
Это значение приводят на паспортном щитке трансформатора.
Знание внутреннего сопротивления трансформатора позволяет представить его схему замещения в виде рис.11.4. Векторная диаграмма, соответствующая этой схеме приведена на рис. 11.5.
.
На практике пользуются относительной величиной DU, в процентах, обозначенной звездочкой, т.е.:
. (11.7)
Для мощных трансформаторов (SH> 1000 В×А) опыт короткого замыкания может служить для контроля коэффициента трансформации. Для таких трансформаторов в режиме короткого замыкания током холостого хода можно пренебречь, считая:
Короткое замыкание — Практическая электроника
Закон Джоуля-Ленца
Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи
Q — это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки Rн . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.
t — период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке Rн , секунды
Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.
То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары.
Существуют еще запланированные и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.
Опыт короткого замыкания трансформатора
Ток короткого замыкания
Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.
Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле
Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами
Как устранили неисправность
Конечно, первая мысль после того, как остановили линию и обесточили шинопровод – кто виноват и что делать?
Кстати, монтировали линию немецкие специалисты! Мы лишь помогали тянуть кабели. Не отрицаю, есть и, наш грех – никому доверять нельзя, весь монтаж нужно проверять.
Что делать? Как раз пришел момент менять данный рубильник. На этой линии уже меняли подобный рубильник ABB – у них слабые силуминовые кулачки, которые перемещают контакты. Или наши операторы слишком сильные).
В общем, было принято решение поставить автоматический выключатель от IEK типа ВА88-37. Тем, кто скривился и подумал “не комильфо, ABB менять на IEK!”, отвечу – однажды мы заказывали рубильник ABB, он приехал через пол года. Цена ИЕК – в несколько раз ниже, а купить его можно за пол часа. Кроме того, автомат обеспечивает дополнительно защиту от сверхтока, чего нет в рубильнике.
Меры, исключающие короткое замыкание
- В результате КЗ через гайку эта гайка просто-напросто сгорела бы, защита могла не сработать, и никто ничего бы не заметил до следующего обхода. Это самый лёгкий исход.
- Мог выбить автомат на КТП, питающий данную линию. Выключение по КЗ – это всегда если не авария, то предельные режимы и перегрузки для всех элементов системы, особенно с такими токами. Кроме того, внезапная нештатная остановка линии приводит к материальным и временным потерям. А нервные клетки, говорят, вообще не восстанавливаются.
- Если бы автомат не сработал, при КЗ могла возникнуть дуга, которую прекратить не так-то просто. Дуга – это фактически мощное открытое пламя, которое легко приводит к пожару. Ток дуги меньше, чем ток КЗ, и автомат окажется не при делах. Хорошо, что шкаф закрыт и герметичен, воздушное охлаждение имеет замкнутый контур, с охлаждением от контура с холодной водой.
- КЗ и дуга – это мощная электромагнитная помеха, которая очень негативно влияет даже на силовые цепи, не говоря про цепи управления и коммуникаций. В том же шкафу расположены два преобразователя частоты, которые управляют синхронными двигателями 1,5 кВт с резольверами, и драйвер двигателя постоянного тока на 75 кВт. Управление – через сеть ProfiBus, которая также идет на другие частотники и контроллеры. Всё это могло весело и со спецэффектами навернуться, введя оборудование в длительный простой. Почитайте, что произошло с ПЧ в результате КЗ на его силовом ВХОДЕ .
