Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

верть периода, так как контур вторичной обмотки имеет значитель­ ное индуктивное сопротивление. На рис. 12-11 показано взаимное рас­

положение векторов потока Ф3 э. д. с. Ем и тока /23. Так как вектор

тока /23 направлен почти встречно вектору потока Ф3, то создаваемый этим током магнитный поток уравновешивает поток ф3, вследствие чего форма результирующего потока и соответственно э. д. с. при­ ближаются к синусоиде. Таким

Г л а ва т р и н а д ц а т а я КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА

13-1. Режимы короткого замыкания

Различают: 1) внезапное короткое замыкание трансформатора, происходящее в эксплуатационных условиях и сопровождающееся резкими всплесками тока, и 2) короткое замыкание трансформатора при его испытании для получения необходимых данных короткого замыкания. В настоящей главе изучается второй тип короткого замы­ кания трансформаторов, тогда как первый рассматривается в главе шестнадцатой.

Кроме того, говоря о трехфазных трансформаторах, следует раз­ личать симметричное или трехфазное короткое замыкание и несим­ метричные короткие замыкания: однофазное, двухфазное и двухфаз­ ное на нейтраль. Здесь прежде всего рассматривается симметричное короткое замыкание трехфазного трансформатора. Так как все три короткозамкнутые обмотки совершенно одинаковы, то при симмет­ ричном коротком замыкании в трансформаторе имеется система то­ ков, равных по величине и сдвинутых относительно друг друга на

199

2л/3. Асимметрия магнитных цепей в случае трехстержневого транс­ форматора не имеет существенного значения, так как она касается только весьма небольшого намагничивающего тока. Поэтому доста­ точно рассмотреть короткое замыкание только одной фазы трехфаз­ ного трансформатора, распространив полученные выводы на две дру­ гие фазы.

13-2. Напряжение короткого замыкания

Чтобы ограничить ток короткого замыкания при испытании транс­ форматора, напряжение, подводимое к трансформатору, должно быть значительно уменьшено до такого значения U1K, при котором в об­ мотках трансформатора токи равны номинальным. Если выразить это напряжение в процентном отношении от номинального напряже­ ния соответствующей обмотки, приведя его к рабочей температуре

75° С, то получится так называемое напряжение короткого за­ мыкания ик. Таким образом,

13-3. Физические условия работы трансформатора при симметричном коротком замыкании

Схема одной из фаз при симметричном трехфазном коротком за­

200

проницаемостью, то можно считатб, что каждый из этих потоков про­ порционален соответствующему току и совпадает с ним по фазе.

Основной поток наводит в первичной и вторичной обмотках транс­ форматора э. д. с. е1К и е2К, отстающие от потока срок на четверть пе­ риода. Действующие значения этих э. д. с. по формулам (11-31)

и (11-32)

обмотке. Эти э. д. с. отстают от соответствующих потоков на четверть периода, а так как потоки рассеяния совпадают с вызвавшими их токами, то э. д. с. рассеяния отстают от токов в обмотках на те же четверть периода.

Первичная обмотка с первичным потоком рассеяния и вторичная обмотка с вторичным потоком рассеяния представляют собой ка­ тушки с индуктивностями рассеяния Lal и Ьа2, которым соответствуют индуктивные сопротивления рассеяния

%ах= ®^сгі= 2яfL(jx и X(J2 — cöZ,02 — 2л/Дт2■

Напряжения на индуктивных сопротивлениях в обмотках, вы­ званные потоками рассеяния,

Напряжения на индуктивных сопротивлениях должны в любой момент времени уравновешивать э. д. с., наведенные потоками рас­ сеяния (рис. 11-3), следовательно,

= & О І І ^ 2*^2 = ^ ( Т 2 *

Таким образом, напряжения на индуктивных сопротивлениях рассеяния обмоток опережают токи в этих обмотках на четверть пе­ риода. Соответственно векторы э. д. с., наводимых потоками рас­ сеяния, отстают от векторов потоков на я/2, а векторы напряжения на индуктивных сопротивлениях рассеяния опережают соответствую­ щие векторы токов на я/2.

С учетом правил записи векторов, изображенных на комплексной плоскости, повороту вектора на угол я/2 в сторону опережения со­ ответствует умножение этого вектора на /, а поворот на я/2 в сторону отставания — умножению на —/ (рис. 11-6).

Таким образом, векторы напряжений на индуктивном сопротив­ лении рассеяния имеют обозначения: )/2х2 и векторы э. д. с.

201

/ji-j и /2г2 совпадают по направлению с векторами токов в этих об­ мотках.

A. Уравнение напряжений и э. д. с. первичной обмотки. В пер­ вичной обмотке, кроме приложенного напряжения и1К, имеется э. д. с. е1К, наведенная основным магнитным потоком, э. д. с. еа1, наведенная потоком рассеяния первичной обмотки, и напряжение на активном сопротивлении обмотки, равное г ^ .

Таким образом, при коротком замыкании трансформатора в пер­ вичной обмотке имеются те же напряжения и э. д. с., что и при хо­ лостом ходе, но другой величины. Поэтому уравнение (11-25) спра­ ведливо также и для режима короткого замыкания с соответствующей заменой обозначений векторов, т. е.

противоположно направленным векторам /І1х1, то уравнение (13-4) примет вид:

ричной обмотке наводится э. д. с. с2К основным магнитным потоком и э. д. с. еа2 — потоком рассеяния этой обмотки. Напряжение на ак­ тивном сопротивлении равно і2г2, напряжение на зажимах вторичной обмотки и2 = 0.

По второму закону Кирхгофа получается следующее уравнение равновесия напряжений и э. д. с.

вторая составляющая jl2x2 — на индуктивном сопротивлении вторич­ ной обмотки.

B. Уравнение намагничивающих сил. Соотношение токов в об­ мотках трансформатора устанавливается на основании магнитной связи между обмотками. Ток первичной обмотки создает первичную намагничивающую силу fia — ігюх и ток вторичной обмотки создает

202

вторичную намагничивающую силу f2к = /2ш2. Намагничивающая сила /1Кобеспечивает наличие магнитного потока ф0„ и уравновешивает размагничивающее действие вторичной обмотки, т. е. намагничиваю­ щую силу /2К. Составляющая намагничивающей силы, необходимая для существования магнитного потока срои, обозначается /ок, а соот­ ветствующая ей составляющая тока первичной обмотки — гок.

Амплитудные значения этих намагничивающих сил

Напряжение U1K составляет несколько процентов от номиналь­ ного напряжения U1H(табл. 13-1), в соответствии с этим также малы э. д. с. Е1К и поток Фок (13-2а). Таким образом, при коротком замыкании на­

магничивающей силой F0к можно пре­

небречь и считать, что F1K и F2K урав­ новешивают друг друга, т. е.

Уравнение (13-9) позволяет устано­ вить соотношение между действующими значениями первичного и вторичного тока

Г. Векторная диаграмма. При построении векторной диаграммы

вектор основного магнитного потока ФтК принято изображать в поло­ жительном направлении оси абсцисс (рис. 13-2). Векторы э. д. с.

Е1Ки Е2К отстают от вектора магнитного потока на угол л/2. Вектор

тока /2 отстает от вектора э. д. с. Е2К на угол ij)a = arctg—. Вектор

г 2

È2Кнамагничивающей силы вторичной обмотки совпадает с вектором тока /2. Поток сра2 рассеяния вторичной обмотки совпадает по фазе

отстает от вектора тока /2 на я/2. Согласно уравнению (13-6), вектор

203