Modo de curto-circuito do transformador

O modo de curto-circuito do transformador é um modo quando os terminais do enrolamento secundário são fechados por um condutor de corrente com resistência igual a zero (ZH = 0). Um curto-circuito do transformador durante a operação cria um modo de emergência, pois a corrente secundária e, portanto, a corrente primária aumenta várias dezenas de vezes em relação à nominal. Portanto, em circuitos com transformadores, é fornecida proteção que desliga automaticamente o transformador em caso de curto-circuito.

Em condições de laboratório, é possível realizar um teste de curto-circuito do transformador, no qual os terminais do enrolamento secundário são curto-circuitados e uma tensão Uk é aplicada ao primário, na qual a corrente no enrolamento primário não não exceda o valor nominal (Ik < I1nom). Neste caso, a tensão Uk, expressa em porcentagem, com Ik = I1nom, é denotada por uK e é chamada de tensão de curto-circuito do transformador. isto característica do transformadorindicado no passaporte.

Por isso (%):

onde U1nom é a tensão primária nominal.

A tensão de curto-circuito depende da tensão mais alta dos enrolamentos do transformador. Por exemplo, a uma tensão mais alta de 6-10 kV uK = 5,5%, a 35 kV uK = 6,5 ÷ 7,5%, a 110 kV uK = 10,5%, etc. Como você pode ver, à medida que a tensão nominal aumenta, a tensão de curto-circuito do transformador aumenta.

Quando a tensão Uc é 5-10% da tensão primária nominal, a corrente de magnetização (corrente sem carga) diminui 10-20 vezes ou ainda mais significativamente. Portanto, no modo de curto-circuito, considera-se que

O fluxo magnético principal F também diminui por um fator de 10 a 20, e as correntes de fuga dos enrolamentos tornam-se proporcionais ao fluxo principal.

Pois quando o enrolamento secundário do transformador está em curto-circuito, a tensão em seus terminais é U2 = 0, e. etc. pp. porque toma a forma

e a equação de tensão para o transformador é escrita como

Esta equação corresponde ao circuito equivalente do transformador mostrado na Fig. 1.

O diagrama vetorial do transformador de curto-circuito correspondente à equação e ao diagrama da Fig. 1 é mostrado na FIG. 2. A tensão de curto-circuito tem componentes ativos e reativos. O ângulo φk entre os vetores dessas tensões e correntes depende da razão entre os componentes indutivos ativo e reativo da resistência do transformador.

Arroz. 1. Circuito equivalente do transformador em caso de curto-circuito

Arroz. 2. Diagrama vetorial do transformador em curto-circuito

Para transformadores com potência nominal 5-50 kVA XK / RK = 1 ÷ 2; com potência nominal de 6300 kVA ou mais XK / RK = 10 ou mais. Portanto, acredita-se que para transformadores de alta potência UK = Ucr e a impedância ZK = Xk.

Experiência de curto-circuito.

Este experimento, como o experimento sem carga, é conduzido para determinar os parâmetros do transformador. Um circuito é montado (Fig. 3) no qual o enrolamento secundário é curto-circuitado por um jumper de metal ou fio com resistência próxima a zero. Uma tensão Uk é aplicada ao enrolamento primário, na qual a corrente é igual ao valor nominal I1nom.

Arroz. 3. Esquema do experimento de curto-circuito do transformador

De acordo com os dados de medição, os seguintes parâmetros do transformador são determinados.

Tensão de curto-circuito

onde UK é a tensão medida com um voltímetro em I1, = I1nom. No modo de curto-circuito, UK é muito pequeno, então as perdas sem carga são centenas de vezes menores do que na tensão nominal. Assim, podemos assumir que Ppo = 0 e a potência medida pelo wattímetro é a perda de potência Ppk, devido à resistência ativa dos enrolamentos do transformador.

Na corrente I1, = I1nom obtém-se as perdas de potência nominal para aquecimento dos enrolamentos Rpk.nom, que são chamadas de perdas elétricas ou perdas por curto-circuito.

Da equação de tensão para o transformador, bem como do circuito equivalente (ver Fig. 1), obtemos

onde ZK é a impedância do transformador.

Ao medir Uk e I1, você pode calcular a impedância do transformador

A perda de potência durante um curto-circuito pode ser expressa pela fórmula

Daí a resistência ativa dos enrolamentos do transformador

encontrado nas leituras do wattímetro e do amperímetro. Conhecendo Zk e RK, você pode calcular a resistência indutiva dos enrolamentos:

Conhecendo o Zk, RK e Xk do transformador, você pode construir as tensões de curto-circuito do delta principal (triângulo OAB na Fig. 2) e também determinar os componentes ativos e indutivos da tensão de curto-circuito: