Опыт короткого замыкания трансформатора

Опытом короткого замыкания называется испытание трансформатора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном токе первичной обмотки. Схема для проведения опыта короткого замыкания приведена на рис. 11.3. Опыт проводится для определения номинального значения тока вторичной обмотки, мощности потерь в проводах и падения напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора.

 

 

При коротком замыкании цепи вторичной обмотки, ток в ней ограничивается только малым внутренним сопротивлением этой обмотки. Поэтому, даже при относительно небольших значениях ЭДС Е₂, ток I₂ может достигнуть опасных величин, вызвать перегрев обмоток, разрушение изоляции и выход трансформатора из строя. Учитывая это, опыт начинают при нулевом напряжении на входе трансформатора, т.е. при . Затем постепенно увеличивают напряжение первичной обмотки до значения , при котором ток первичной обмотки достигает номинального значения.

При этом ток вторичной обмотки, измеренный по амперметру А_{2 ,} принимают равным номинальному. Напряжение называют напряжением короткого замыкания.

Величина напряжения первичной обмотки в опыте короткого замыкания мала и составляет 5 ¸ 10% от номинального. Поэтому и действующее значение ЭДС вторичной обмотки Е₂ составляет 2 ¸ 5%. Пропорционально значению ЭДС уменьшается магнитный поток, а значит и мощность потерь в магнитопроводе — Р_с . Отсюда следует, что показания ваттметра в опыте короткого замыкания, практически определяют только потери в проводах

Р_пр, причем:

 

. (11.3)

 

Выразим ток I_2К через приведенный ток :

 

.

 

Учтем, что , а также что .

Тогда выражение (11.3) перепишем в виде:

 

, (11.4)

 

где R_К — 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 R_К зависит от температуры. Поэтому полное сопротивление трансформатора определяют приведенным к температуре 75⁰С, т.е.:

 

 

.

Теперь легко определить падение напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора — :

 

.

 

На практике пользуются приведенным значением U_К, 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.

Векторная диаграмма позволяет определить уменьшение напряжения на выходе трансформатора D U за счет падения напряжения на его комплексном сопротивлении. Величина D U определяется как расстояние между прямыми, выходящими из точек начала и конца вектора и параллельными оси абсцисс. Из диаграммы видно, что эта величина складывается из катетов двух прямоугольных треугольников, гипотенузы которых и , а острые углы равны j

2.

 

 

Поэтому:

 

.

 

На практике пользуются относительной величиной DU, в процентах, обозначенной звездочкой, т.е.:

 

 

. (11.7)

 

Для мощных трансформаторов (S_H> 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:

 

.

Поэтому:

 

. (11.8)

Последнее выражение тем точнее, чем больше мощность трансформатора. Однако оно не приемлемо для маломощных трансформаторов.

 

Узнать еще:

Опыт короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания трансформатора | Теорія

Опыт короткого замыкания производится на приемо-сдаточных испытаниях при выпуске с завода каждого трансформатора. Но не нужно думать, что у каждого трансформатора при этом на полном рабочем напряжении закорачивают вводы вторичной или первичной обмоток, т. е. создают аварийные режимы. Испытания, при которых искусственно создаются аварийные режимы, производятся только на одном представителе целой серии аналогичных трансформаторов и входят в состав типовых испытаний трансформатора. Задача этих испытаний — проверить электродинамическую стойкость типовой конструкции того или иного трансформатора. Задача опыта короткого Замыкания при приемо-сдаточных испытаниях на заводе — оценить потери в обмотках и конструкции, а также потоки рассеяния в трансформаторе.

Опыт короткого замыкания производится при пониженном первичном напряжении, величина которого определяется из следующих соображений. Допустим, что у трансформатора с короткозамкнутой вторичной обмоткой (рисунок 1) и с токами I

1_K и I_2K, в 10—20 раз большими токов I₁ и I₂, снизили первичное напряжение U₁. Очевидно, и токи в обмотках тоже уменьшатся. Если напряжение U₁ уменьшить, например, в 3—5 раз, то во столько же раз уменьшатся и токи I_1K и I_2K. Другими словами, можно установить

напряжение U₁ такой величины, что токи I_1K и I_2K станут равными своим значениям при нормальной работе трансформатора, т. е. I_1K = I₁ и I_2K = I₂.

1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка; 3 — магнитопровод

Рисунок 1 — Короткое замыкание вторичной обмотки двухобмоточного трансформатора

Напряжение, которое надо приложить к одной из обмоток (при другой короткозамкнутой), чтобы в обмотках установились номинальные токи I₁ и I₂, называют напряжением короткого замыкания и обозначают U_K. Напряжение короткого замыкания обычно выражают в процентах от первичного напряжения U₁:

Величиной u_K и оценивают потоки рассеяния, а также их влияние на работу трансформатора.

Чтобы показать непосредственную связь между u_K и рассеянием, представим, что в трансформаторе с определенными u_K (например, 5%) нам удалось каким-то образом «раздвинуть» обмотки. Тотчас же амперметр в цепи первичной обмотки 1 покажет снижение тока I_1K, хотя напряжение, показанное вольтметром, останется неизменным (5% от U₁). Однако оно уже не будет равным u_K, так как токи в обмотках понизились и стали меньше своих номинальных значений. Чтобы восстановить их величину, надо повысить напряжение до величины u`_K, большей u_K (например, до 8% от U₁). Значит, при увеличении расстояния между обмотками u_K

растет.

Увеличение канала между обмотками увеличивает поток рассеяния, замыкающийся по воздуху вокруг обмоток. Соответственно увеличиваются эдс рассеяния Е_р1 и E_р2 и, следовательно, индуктивные сопротивления обмоток. Вследствие этого токи в обмотках уменьшаются, и чтобы повысить их до нормальных значений, надо увеличить первичное напряжение до u`_K. Рассуждая точно так же, можно установить, что при уменьшении расстояния между обмотками напряжение короткого замыкания снижается.

Чем больше u_K, тем меньше ток короткого замыкания, следовательно, медленнее растет температура обмоток, по которым течет этот ток, и тем меньше опасность разрушительных механических усилий. В то же время чем больше u

K, тем больше рассеяние, что увеличивает потери в конструкции и падение напряжения в обмотках. Следствием этого является снижение кпд и отдаваемой трансформатором мощности.

Зная величину u_K, очень просто определить ток короткого замыкания в обмотке. Действительно, ток I_1K будет во столько раз больше номинального тока I₁, во сколько первичное напряжение U₁ больше U_K, т. е.

I_1K = I₁ · U₁

/U_K.

Учитывая, что u_K обычно выражают в процентах от U₁, получим

I_1K = I₁ · 100/u_K.

Так, если u_K равно 5%, то ток I_1K в 100/5 = 20 раз больше тока I₁ при нормальной работе трансформатора.

Опыт — короткое замыкание — трансформатор

Опыт — короткое замыкание — трансформатор

Cтраница 1

Опыт короткого замыкания трансформатора проводится в процессе исследований трансформатора для определения электрических потерь мощности в проводах обмоток и параметров упрощенной схемы замещения трансформатора.  [1]

Опыт короткого замыкания трансформатора проводится в процессе исследований трансформатора для определения электрических потерь мощности в проводах обмоток и параметров упрощенной схемы замещения трансформатора. Этот опыт проводится при замкнутой накоротко вторичной обмотке трансформатора.  [2]

Опыт короткого замыкания трансформатора проводится в процессе исследований трансформатора для определеия электрических потерь мощности в проводах обмоток и параметров упрощенной схемы замещения трансформатора. Этот опыт проводится при замкнутой накоротко вторичной обмотке трансформатора.  [3]

Опыт короткого замыкания трансформатора состоит в том, что вторичную обмотку замыкают накоротко, а к первичной подводят такое небольшое напряжение, при котором токи в обоих обмотках были бы равны номинальным.  [5]

Опыт короткого замыкания трансформатора позволяет определить напряжение короткого замыкания, потери в обмотках и входное сопротивление трансформатора в режиме короткого замыкания.  [6]

Опыт короткого замыкания трансформатора позволяет определить напряжение короткого замыкания, потери в ббмотках и сопротивление короткого замыкания трансформатора.  [7]

Опыт короткого замыкания трансформаторов 1 — 2-го габаритов производят при токах, близких к номинальному.  [8]

Опыты короткого замыкания трансформаторов РПН обычно производят на трех положениях переключающего устройства. Опыт холостого хода трансформатора с реакторным устройством производится и на соседнем положении мост, если последнее не используется в качестве нормального положения.  [9]

Под опытом короткого замыкания трансформатора понимается такой режим, при котором его вторичная обмотка при испытании замкнута накоротко ( рис. 11 — 10, а), а к первичной обмотке подведено пониженное напряжение UiK.  [11]

Под опытом короткого замыкания трансформатора понимается такой режим, при котором его вторичная обмотка при испытании замкнута накоротко ( рис. 11 — 10, а), а к первичной обмотке подведено пониженное напряжение UlK.  [13]

В опыте короткого замыкания трансформатора измерены: потребляемая мощность Рк 50 Вт, токи в первичной и вторичной цепях / № 10 А; / 2к 2 5 А.  [14]

При проведении опыта короткого замыкания трансформатора, в отличие от опасного режима короткого замыкания, возникающего в аварийных условиях самопроизвольно, к первичной обмотке трансформатора подводится такое напряжение U K, при котором в обмотках возникают токи, равные соответствующим номинальным их значениям h — h ном, h — h ном.  [15]

Страницы:      1    2    3

Опыт короткого замыкания однофазного трансформатора

При коротком замыкании вторичная обмотка трансформатора замыкается через амперметр.

Схема для опыта короткого замыкания однофазного двухобмоточного трансформатора.

Постепенно увеличивая напряжение на первичной обмотке трансформатора, снимаем зависимости P_к и I_к от U₁. Напряжение на первичной обмотке можно увеличивать до тех пор, пока ток в первичной обмотке трансформатора не станет равен номинальному.

cos ф_к = P_к / (U₁I_к)

Ток в первичной обмотке трансформатора достигает номинального значения приблизительно при U=30%U_ном. Соответственно магнитопровод трансформатора будет ненасыщен и вся мощность, подводимая к вторичной обмотке трансформатора, будет расходоваться на покрытие потерь в обмотке.

Из опыта короткого замыкания определяются потери в обмотке трансформатора для режима работы под нагрузкой. Мощность, замеренная в первичной обмотке в режиме короткого замыкания и номинальном токе равна электрическим потерям в трансформаторе в режиме нагрузки.

Схема замещения для опыта короткого замыкания однофазного двухобмоточного трансформатора.

Из опыта короткого замыкания можно определить параметры:

r_к = P_к / I_к²
z_к = U₁ / I_к
x_к = √ (z_к² – r_к²)

Векторные диаграммы трансформатора при оротком замыкании с I_к=I_н.

Важной характеристикой является U_кз.

Напряжением короткого замыкания называется напряжение, при котором в режиме к.з. по первичной обмотке трансформатора протекает номинальный ток.

U_кз задается для всех трансформаторов в процентах относительно номинального. Его величина влияет на потери в трансформаторе и, соответственно, на наклон внешней характеристики трансформатора.

Опыт короткого замыкания трансформатора

В электротехнике систематически проводятся испытания приборов и оборудования на устойчивость к электрическим и динамическим нагрузкам. Одной из таких проверок является опыт короткого замыкания трансформатора. В процессе проверки ток в первичной обмотке остается со своим первоначальным значением, а вторичной обмотке устраивается искусственное короткое замыкание. Данное мероприятие дает возможность определить номинальный ток во вторичной обмотке, потери мощности проводников, величину падения потенциала внутреннего сопротивления трансформаторного устройства. Опыты холостого хода и короткого замыкания позволяют установить не только электрические, но и магнитные потери.

Какие параметры определяются в ходе опыта

В качестве примера можно рассмотреть обычный однофазный трансформатор. При выполнении данного исследования производится специальное КЗ обмотки № 2. В обмотку № 1 напряжение подается с заниженным значением, чтобы не причинить вреда трансформатору.

Когда проводится опыт короткого замыкания однофазного трансформатора – устанавливается специальный режим, позволяющий определить несколько основных параметров:

• Номинальное напряжение КЗ (U_k). Оно возникает в первичной обмотке, при этом, токи короткого замыкания в обеих обмотках будут равны номиналу. Процентное соотношение выражается формулой U_k = (U_k/U_1H) x 100%, где U_1H является напряжением первичной трансформаторной обмотки.
• Показатели замещающей схемы. Если нет ветвей намагничивания во время проведения опыта, токи в обеих обмотках станут равны между собой. Таким образом, величина полного сопротивления КЗ определяется как Z_k = U_1k/I1_H или Z_k = √rk² + xk². В свою очередь, rk = r1 + r₂’, а xk = x₁ + x₂’.
• Сопротивление во вторичной обмотке будет равно r₂ = r₂’/k₂, а x₂ = x₂’/k₂.
• Величина полного падения напряжения при КЗ (U_k) в обмотках, а также его активные (U_ka) и реактивные (U_kp) компоненты в процентном соотношении. С этой целью используются следующие формулы: U_k = (I_1H x Z_k/U_1H) x 100%; U_ka = (I_1H x rk/ U_1H) x 100%; U_kp = (I_1H x xk/ U_1H) x 100%.
• Потери короткого замыкания (Рк). Поскольку во время проведения опыта первичная обмотка подключается к пониженному напряжению, величина магнитного потока в этом случае очень мала, и ее можно не принимать в расчет. Для этого отдельно используется холостой ход. Таким образом, вся мощность, потребленная устройством, вызывает и электрические потери в обмотках. Величина мощности КЗ состоит из следующих компонентов, рассмотренных ранее: P_k = (I_1h3 x r₁) + (I_1h3 x x₂’).

Физические процессы во время исследования

Опыт короткого замыкания проводят как специальную испытательную процедуру, для которой и предназначен трансформатор. В этом случае к обмотке № 1 подключается номинальный ток, а вторичная обмотка попадает под действие аварийного режима. В ходе проведения данного мероприятия определяется номинальный ток в обмотке № 2, потерянные мощности в проводниках и спад напряжения внутреннего сопротивления прибора.

После того как создано короткое замыкание трансформатора, ток в обмотке-2 будет ограничивать лишь ее незначительное внутреннее сопротивление. Следовательно, даже при небольшой величине ЭДС Е₂, показатель тока I₂ может возрасти до опасного предела. Как правило, это приводит к перегреву обмоточных проводов, разрушению изоляционного слоя и аварии трансформаторного устройства.

С учетом этих условий, опыт проводится при нулевом входном напряжении трансформатора или U₁ = 0. Далее потенциал в обмотке-1 постепенно увеличивается до показателя U_1k, когда ток в этом же месте подходит к своему установленному номиналу. В это же время ток в обмотке-2 измеряется амперметром А₂ и условно принимается равным номиналу. Параметр U_1k имеет название напряжения короткого замыкания.

Во время опыта определенное напряжение U_1k в обмотке № 1 будет незначительным и составит всего 5-10% от номинала. В связи с этим, действующая величина ЭДС Е₂ во вторичной обмотке также будет небольшой – в пределах 2-5%. В пропорции со значением ЭДС происходит снижение магнитного потока, а, в связи с этим, и потерь мощности в магнитопроводе Р_с. Поэтому ваттметр, измеряющий мощность, покажет лишь количество потерь в проводниках Р_пр.

Важную роль играет уже рассмотренное внутреннее сопротивление трансформатора, значение которого используется при составлении схемы замещения в виде векторной диаграммы. Эта диаграмма дает возможность установить снижение выходного напряжения трансформатора, благодаря падению напряжения комплексного сопротивления.

Для устройств мощностью свыше 1000 В*А, опыт холостого хода и короткого замыкания трансформатора дает возможность проконтролировать величину коэффициента трансформации. В аварийном режиме у таких приборов можно не учитывать холостой ход. Данные расчеты не годятся для трансформаторов малой мощности, поскольку их параметры существенно отличаются от мощных преобразовательных устройств, в том числе и трёхфазного прибора.

Выполнение опыта КЗ на практике

При подключении обмотки-1 трансформатора к сети и замыкании обмотки-2 на клеммах, наступит опасный режим, известный как короткое замыкание. Под влиянием токов провода обмоток выделяют большой объем теплоты, пагубно воздействующий на изоляцию. В аварийном режиме нередко возникают механические напряжения, разрушающие трансформаторные обмотки.

Во избежание разрушительного воздействия полных токов, обмотка № 2 все также замыкается накоротко, а к обмотке-1 выполняется подводка сниженного напряжения. В этом случае ток КЗ становится равным величине номинала, при котором трансформатор обычно и работает. То есть, во время проверки с ним ничего не произойдет.

Данная процедура известна как опыт короткого замыкания трансформатора, когда потенциал подключенной обмотки-1 будет равно всего лишь нескольким процентам от номинала. Оно получило название напряжения короткого замыкания. Этот показатель у силовых устройств, в том числе у трехфазного трансформатора, равняется 5-10% от номинального значения. Полученное значение измеряется вольтметром, подключенным в цепь первичной обмотки. Дополнительно устанавливаются амперметры для замеров номинальных токов в обеих обмотках, а ваттметр учитывает мощность потерь, выявленных во время короткого замыкания.

Ранее уже отмечалось, что величина магнитного потока трансформатора будет пропорциональна напряжению в его первичной обмотке. Во время проведения опыта КЗ его значение в сердечнике слишком маленькое, поскольку напряжение в данном режиме, во много раз ниже номинала. В связи с этим, потери в стальных пластинках можно не учитывать и условно считать основным назначением мощности перекрытие потерь в трансформаторных обмотках.

Используемая схема опыта короткого замыкания и ее результаты создают предпосылки для определения коэффициента мощности cos φ, активного и реактивного сопротивления обмоток.

В любых трансформаторах определяют так называемые обязательные потери. Они включают в себя потери в обмотках и стальном сердечнике. Первая часть относится к категории электрических потерь, пропорциональных квадрату тока. Они определяются показаниями ваттметра, полученными в процессе опыта. Вторая часть представляет собой магнитные потери, связанные с частотой данной электрической сети и значением магнитной индукции. Данные потери также определяет ваттметр, когда трансформатор вводится в режим холостого хода.

Проводимые исследования позволяют установить коэффициент полезного действия трансформатора. При его определении нужно активную мощность обмотки-2, соотнести с мощностью обмотки № 1. КПД трансформаторных устройств достаточно высокий и в некоторых случаях доходит до 98-99%.

Опыты холостого хода и короткого замыкания

Цель опытов.

Опыты холостого хода и короткого замыкания проводятся для определения коэффициента трансформации, потерь в трансформаторе и параметров схемы замещения.

Опыт холостого хода.

Для однофазного трансформатора опыт холостого хода выполняется по схеме рис. 2.11. К первичной обмотке подводится номинальное напряжение , к вторичной — подключен вольтметр , имеющий достаточно большое сопротивление. Практически можно считать, что ток .

Кроме того, в схему включены амперметр , вольтметр и ваттметр . Амперметр показывает ток холостого хода , вольтметр — номинальное напряжение первичной обмотки , вольтметр —напряжение и ваттметр —мощность потерь при холостом ходе . По этим показаниям можно определить коэффициент трансформации для понижающего  трансформатора или для повышающего трансформатора. Так как нагрузка отсутствует (), то мощность, показываемая ваттметром,  — это мощность потерь в стали трансформатора (магнитопроводе).

Мощностью потерь в проводах обмоток можно пренебречь, так как при опыте холостого хода ток вторичной обмотки равен нулю, а ток в первичной обмотке — ток холостого хода составляет примерно 5 % номинального.

Можно также найти

и полное сопротивление цепи (см. рис. 2.9):

(2.12)

Активное сопротивление цепи

и индуктивное сопротивление цепи

.

Так как практически сопротивления и , то значения и определяются из приведенных формул.

Опыт короткого замыкания.

Опыт короткого замыкания выполняется по схеме, представленной на рис. 2.12, при условии, что к первичной обмотке подводится пониженное напряжение , составляющее 5—10% , а точнее, такое напряжение, при котором токи и в обмотках равны номинальным.

Вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко.

При этом опыте вольтметр показывает напряжение первичной обмотки , ваттметр — мощность короткого замыкания , амперметр — ток в первичной обмотке.

По этим показаниям можно определить мощность потерь в обмотках, так как потери в магнитопроводе составляют лишь 0,005 – 0,1 потерь при номинальном режиме из-за пониженного напряжения . Мощность потерь при коротком замыкании и номинальных токах

.

Кроме того, по данным этого опыта можно найти параметры упрощенной схемы замещения (рис. 2.13). Полное сопротивление

,

суммарное активное сопротивление обеих обмоток

(2.13)

и реактивное сопротивление

.      (2.14)

На основе опытов холостого хода и короткого замыкания по формулам (2.12),(2.13),(2.14) определяются параметры схемы замещения трансформатора.

Напряжение короткого замыкания.

Как следует из схемы замещения   (рис. 2.13),

.

Обычно составляет 5—8 % :

.

Значение указано на щитке трансформатора. Активная составляющая напряжения короткого замыкания находится по формуле

,                               (2.15)

а реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

.                                             (2.16)

Процентные значения напряжения связаны между собой соотношением:

.                                               (2.17)

НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ — это… Что такое НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ?

НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

характеристич. величина трансформатора, представляющая собой напряжение, к-рое нужно приложить к первичной обмотке, при условии, что вторичная обмотка замкнута накоротко и в ней протекает номин. ток. Н. к. з. составляет 5 — 12% от номин. напряжения трансформатора. Мощность при этом режиме расходуется на покрытие потерь в обмотках трансформатора.

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.

• НАПРЯГАЮЩИЙ ЦЕМЕНТ
• НАПРЯЖЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЕ

Смотреть что такое «НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ» в других словарях:

• Напряжение короткого замыкания — 2.20 Напряжение короткого замыкания напряжение, которое следует приложить к первичной обмотке при комнатной температуре для того, чтобы замкнутая накоротко вторичная обмотка нагрузилась током, равным номинальному вторичному току. Напряжение… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• напряжение короткого замыкания — trumpojo jungimo įtampa statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. short circuit voltage vok. Kurzschlußspannung, f rus. напряжение короткого замыкания, n pranc. tension de court circuit, f …   Automatikos terminų žodynas

• напряжение короткого замыкания трансформатора — напряжение к. з. Напряжение короткого замыкания пары обмоток для двухобмоточного и три значения напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высшего и низшего, высшего и среднего, среднего и низшего напряжения для трехобмоточного… …   Справочник технического переводчика

• напряжение короткого замыкания трансформатора малой мощности — Напряжение в первичной обмотке трансформатора при опыте короткого замыкания всех вторичных обмоток [ГОСТ 20938 75] Тематики трансформатор Классификация >>> Синонимы напряжение короткого замыкания EN short circuit voltage of a low power… …   Справочник технического переводчика

• напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора — напряжение к. з. Приведенное к расчетной температуре линейное напряжение, которое нужно подвести при номинальной частоте к линейным зажимам одной из обмоток пары, чтобы в этой обмотке установился ток, соответствующий меньшей из номинальных… …   Справочник технического переводчика

• напряжение короткого замыкания (трансформатора) — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN impedance voltage (of a transformer) …   Справочник технического переводчика

• Напряжение короткого замыкания трансформатора — 9.1.5. Напряжение короткого замыкания трансформатора Напряжение к. з. Напряжение короткого замыкания пары обмоток для двухобмоточного и три значения напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высшего и низшего, высшего и среднего,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Напряжение короткого замыкания трансформатора малой мощности — 95. Напряжение короткого замыкания трансформатора малой мощности Напряжение короткого замыкания D. Kurzschlusspannung des Kleintransformators E. Short circuit voltage of a low power transformer F. Tension de court circuit du transformateur de… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Напряжение короткого замыкания трансформатора (Напряжение короткого замыкания) — English: Voltage of the short circuit Напряжение короткого замыкания пары обмоток для двухобмоточного и три значения напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высшего и низшего, высшего и среднего, среднего и низшего напряжения для… …   Строительный словарь

• Напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора — 9.1.4. Напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора Напряжение к. з. Приведенное к расчетной температуре линейное напряжение, которое нужно подвести при номинальной частоте к линейным зажимам одной из обмоток пары, чтобы в этой… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Электрическое короткое замыкание — типы, причины и профилактика

Короткое замыкание — это соединение с низким сопротивлением между двумя проводниками, которые подают электроэнергию в цепь. Это вызовет избыточное протекание напряжения и вызовет чрезмерное протекание тока в источнике питания. Электричество пройдет по «короткому» маршруту и ​​вызовет короткое замыкание.

Что такое Типы короткого замыкания

1.Нормальное короткое замыкание

Это когда горячий провод, по которому проходит ток, касается нейтрального провода. Когда это произойдет, сопротивление мгновенно упадет, и большой ток пройдет неожиданным путем.

2. Короткое замыкание при замыкании на землю

Короткое замыкание на землю. Короткое замыкание происходит, когда провод, по которому проходит ток, входит в контакт с какой-либо заземленной частью системы. Это может быть заземленная металлическая настенная коробка, оголенный провод заземления или заземленная часть прибора.

Каковы основные причины короткого замыкания

• Неисправность изоляции провода цепи

Если изоляция повреждена или старая, горячие провода могут соприкасаться с нейтралью. Это вызовет короткое замыкание.

Возраст провода, гвоздей или шурупов может повредить изоляцию и привести к короткому замыканию. Есть риск, что вредители прогрызут изоляцию, а также оголят жилы проводов.

Если есть какие-либо незакрепленные соединения или крепления проводов, это позволит контактировать токоведущий и нейтральный провод. Если вы видите неисправные соединения проводов, не пытайтесь исправить это самостоятельно и немедленно обратитесь к специалисту.

Если вы подключите прибор к розетке, его проводка станет продолжением цепи. Следовательно, если есть какие-либо проблемы в электропроводке устройства, это перерастет в проблемы с цепью.

Короткое замыкание может произойти в шнурах питания, вилках или внутри устройства.Убедитесь, что у вас есть защита от короткого замыкания для всех приборов.

Как предотвратить короткое замыкание

• Розетки и устройства для мониторов

К каждой розетке подключена сеть проводов. Если есть неисправные провода, неплотные соединения коробки или розетка старше 15-25 лет, это может привести к короткому замыканию. Обратите внимание на возможные признаки неисправности розеток, в том числе:

1. Ожоги на выходе или запах гари
2. Искры, исходящие из розетки
3. Жужжащий звук из розетки

Аналогичным образом проверьте бытовые приборы и их проводку.Неисправная проводка прибора или трещины в приборе могут вызвать короткое замыкание. Отремонтируйте такие приборы или замените их полностью.

• Меньше электроэнергии во время шторма

Короткое замыкание в результате удара молнии может быть чрезвычайно опасным, поскольку большое количество электричества может привести к повреждению. Уменьшите потребление электроэнергии во время шторма, так как это может помочь предотвратить короткое замыкание и уменьшить ущерб в случае скачка напряжения.

• Пройдите ежегодный осмотр электрооборудования

Позвоните сертифицированному специалисту и проведите электрическую проверку не реже одного раза в год.Они могут выявить критические проблемы и решить их до того, как они станут опасными, потому что они знают, как исправить короткое замыкание.

• Установить устройства, предотвращающие короткое замыкание

1. Автоматические выключатели или предохранители: Автоматический выключатель — это коммутационное устройство в цепи, которое прерывает ненормальный ток. Он использует внутреннюю систему пружин или сжатого воздуха, чтобы определять любые изменения в текущем потоке. Это «разомкнет» цепь и отключит ток.Предохранитель — это устройство, обеспечивающее защиту от сверхтока. В нем есть металлическая полоса или проволока, которая плавится при прохождении через нее большого количества тока. Это прерывает цепь.

2. Прерыватели цепи при замыкании на землю (GFCI): GFCI работает, сравнивая величину тока, протекающего в цепи и из нее. Если есть замыкание на землю или дисбаланс между входящими и выходящими токами, GFCI отключит электрическое питание.

3. Прерыватели цепи при возникновении дугового замыкания (AFCI): AFCI разрывает цепь при обнаружении электрической дуги в цепи.Это помогает предотвратить электрические пожары.

Проверьте AFCI против GFCI и где вы должны их установить, чтобы получить дополнительную информацию о том, где вы должны установить AFCI и GFCI.

D&F Liquidators обслуживает потребности в строительных материалах для электротехники более 30 лет. Это международная информационная служба площадью 180 000 квадратных метров, расположенная в Хейворде, Калифорния. В нем хранится обширный перечень электрических разъемов, кабелепроводов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводных кабелей, предохранительных выключателей и т. Д.Он закупает электрические материалы у ведущих компаний по всему миру. Компания также ведет обширный инвентарь взрывозащищенной электротехнической продукции и современных решений в области электрического освещения. Поскольку компания D&F закупает материалы оптом, она имеет уникальную возможность предложить конкурентоспособную структуру ценообразования. Кроме того, он может удовлетворить самые взыскательные запросы и отгрузить материал в тот же день.

Испытание на устойчивость к короткому замыканию трансформатора

Интересно, каковы критерии для этого теста, какие причины важны при проектировании трансформатора для этого теста? Осевые, радиальные силы или расстояние между катушками низкого и высокого напряжения или что-то еще?

Значение конструкции трансформатора с защитой от короткого замыкания легко понять: если в вашей сети произойдет короткое замыкание и повреждения будут устранены, вам не очень нравится обнаруживать после повторного включения питания, что ваш трансформатор выходит из строя через короткое время.

IEEE C57.12.90 и IEC 60076-5 содержат требования и процедуру испытания на короткое замыкание, но все трансформаторы должны быть спроектированы и изготовлены так, чтобы выдерживать тепловые и динамические воздействия внешних коротких замыканий, независимо от того, будут они испытаны или нет. Вы не должны проектировать что-либо по-другому только потому, что будет проверяться конкретная конструкция трансформатора. Оба вышеперечисленных стандарта предоставляют метод расчета повышения температуры во время короткого замыкания, обратите внимание, что это повышение температуры не происходит и не измеряется во время испытания.Тепловые характеристики силовых трансформаторов редко возникают из-за их (обычно) более высокого импеданса. Динамические эффекты в целом подразделяются на радиальные и осевые силы / напряжения. Радиальные силы / напряжения обычно можно довольно легко рассчитать «карандашом и бумагой», но осевые силы и возникающие в результате напряжения требуют детального знания магнитного поля внутри обмоток. Как только силы / напряжения известны, их необходимо сравнить.

Для производителей хорошо установленных правил проектирования, в идеале подкрепленных результатами испытаний на других трансформаторах или моделях.В стандарте IEC 60076-5 приведены некоторые рекомендуемые значения в Приложении A для некоторых ключевых нагрузок, основанные на отраслевой практике и опыте. Производители могут предложить более высокие значения, если у них есть хороший опыт работы с ранее испытанными трансформаторами. Испытание на короткое замыкание является окончательным доказательством соблюдения правил проектирования и производственной практики производителя.

5 способов предотвращения коротких замыканий

Короткое замыкание — это серьезный тип электрического несчастного случая, который может вызвать серьезное повреждение вашей электрической системы.Они возникают, когда путь с низким сопротивлением, не подходящий для передачи электричества, принимает большой электрический ток. Проще говоря, короткое замыкание происходит, когда горячая проволока касается проводящего объекта, чего не должно быть.

Результатом короткого замыкания может быть повреждение устройства, поражение электрическим током или даже возгорание. И если вы не принимаете никаких профилактических мер против коротких замыканий, вы только увеличиваете риск возникновения подобных ситуаций. Roman Electric советует каждому домовладельцу Милуоки практиковать способы предотвращения короткого замыкания, и мы перечислили 5 из этих шагов ниже.

1. Проверьте розетки перед использованием

За каждой розеткой находится коробка с присоединенными проводами. И некоторые из основных причин короткого замыкания — неисправная проводка, неплотные соединения коробки и устаревшая розетка. Хотя диагностировать эти проблемы может быть сложно, учитывая, что они скрыты за вашими стенами, вы все же можете предотвратить короткое замыкание, проверяя свои розетки перед каждым использованием. Есть определенные признаки, указывающие на то, что ваша розетка может быть подвержена риску короткого замыкания:

• На выходе имеются следы ожогов или запах гари.
• Жужжание или хлопок из розетки.
• Искры, выходящие из розетки.
• Outlet старше 15-25 лет.

Если имеется какой-либо из этих признаков, воздержитесь от использования розетки и немедленно свяжитесь с Roman Electric.

2. Проверьте оборудование перед использованием

Как и в случае с розетками, вы также должны проверить свою бытовую технику, прежде чем включать ее в розетку. Короткое замыкание также может быть вызвано неисправной проводкой или электрической схемой самого устройства.Перед каждым использованием проверяйте бытовую технику на наличие следующих знаков:

• Повреждены шнуры, кожух или провод.
• Несколько трещин в приборе.
• Устройство имеет открытую электрическую цепь.

Если имеется какой-либо из этих признаков, мы рекомендуем либо утилизировать, либо обратиться к специалисту по ремонту вашего прибора.

3. Снижение потребления электроэнергии во время грозы

Один из самых опасных способов короткого замыкания — это удар молнии, поскольку подавляющее количество электричества может привести к серьезным повреждениям.Мы рекомендуем сократить потребление электроэнергии во время грозы до самого необходимого. Это не только поможет предотвратить короткое замыкание во время шторма — это также поможет уменьшить ущерб, если произойдет скачок напряжения.

4. Выполните базовое техническое обслуживание автоматического выключателя

Ваша электрическая система имеет защиту от коротких замыканий — автоматические выключатели. Эти компоненты, расположенные в вашей электрической панели, отключаются, когда электрические токи считаются нестабильными, и каждый из них подключен к другой цепи.Мы рекомендуем вам попрактиковаться в базовом обслуживании выключателей, чтобы обеспечить их работу. Ниже мы дали несколько советов:

• Проверьте каждый автоматический выключатель на предмет повреждений, трещин или неплотных соединений.
• Знайте, какую цепь контролирует каждый выключатель. Мы рекомендуем использовать искатель автоматического выключателя. Более подробную информацию можно найти здесь.
• Удалите грязные пятна или пятна, расположенные на выключателе и панели (для этого используйте только сухую ткань).

Если вы хотите лучше обслуживать свои автоматические выключатели, используя профессиональные услуги, свяжитесь с Roman Electric для получения наших услуг по автоматическому выключению.

5. Запланируйте электрическую проверку не реже одного раза в год

Как и при приеме к врачу, осмотр электрооборудования следует проводить не реже одного раза в год. Это позволяет профессиональному электрику, например, Roman Electric, полностью изучить вашу электрическую систему. Отсюда мы можем точно определить и предотвратить короткие замыкания, а также предложить экономически эффективные решения для решения любой другой проблемы, которую мы обнаружим. Электрические проверки помогают лучше обслуживать вашу проводку, розетки и все остальные части вашей электрической системы.Запланируйте сегодня!

Сделайте то, что лучше всего для вашей электрической системы, применяя эти способы предотвращения коротких замыканий. И свяжитесь с Roman Electric для получения услуг по проверке автоматических выключателей и электрооборудования. Позвоните нам по телефону 414-771-5400, чтобы поговорить с ведущими специалистами по электрике Милуоки.

Расчеты короткого замыкания с импедансом трансформатора и источника — дуговой разряд и электрическое питание

Расчеты короткого замыкания — импеданс трансформатора и источника

Расчет короткого замыкания бесконечной шины можно использовать для определения максимального тока короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора, используя только данные с паспортной таблички трансформатора.Это хороший (и простой) метод определения МАКСИМАЛЬНОГО тока короткого замыкания через трансформатор наихудшего случая, поскольку он игнорирует импеданс источника / электросети. Игнорирование импеданса источника означает, что оно предполагается равным нулю, а напряжение, деленное на ноль, равно бесконечности, отсюда часто используется термин «бесконечная шина» или «бесконечный источник».

В статье my Infinite Bus Article на сайте brainfiller.com метод бесконечной шины проиллюстрирован для расчета максимального тока короткого замыкания наихудшего случая на 480 В вторичной обмотке трансформатора на 1500 кВА.Использование подхода «бесконечная шина» или «наихудшего случая» показало доступный ток короткого замыкания 31 374 А.

Однако что, если вы оцениваете адекватность панели на вторичной обмотке с номиналом короткого замыкания 30 000 ампер? При подходе с бесконечной шиной это будет означать, что панель имеет неадекватный рейтинг прерывания. Но так ли это на самом деле? Это могло быть дорогостоящим выводом, основанным на предполагаемых (бесконечных первичных) данных.

Еще одна проблема, связанная с использованием подхода с бесконечной шиной, заключается в том, следует ли использовать расчеты короткого замыкания для исследования вспышки дуги.Это то, что я обсуждаю в моем классе обучения вспышке дуги об использовании IEEE 1584 для выполнения расчетов вспышки дуги.

При исследовании вспышки дуги более высокий ток короткого замыкания может привести к наихудшему случаю падающей энергии, но это не всегда так. Возможно, что более низкий ток короткого замыкания может привести к увеличению времени работы защитного устройства, что приведет к увеличению продолжительности вспышки дуги и увеличению общей падающей энергии.

Чтобы обеспечить более точные расчеты короткого замыкания, необходимо включить импеданс источника.Давайте посмотрим, как учесть влияние фактического тока короткого замыкания источника и эквивалентного импеданса источника. Чтобы учесть полное сопротивление источника, можно использовать ту же формулу, которая использовалась для решения с бесконечной шиной, но необходимо добавить еще несколько шагов.

Формула бесконечной шины основана на импедансе трансформатора, как показано ниже. Он игнорирует сопротивление источника:

SCA _{вторичный} = x (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} )

Импеданс источника и трансформатора

Фактический ток короткого замыкания, доступный на вторичных выводах трансформатора, зависит не только от импеданса трансформатора, но и от того, насколько силен источник на первичной обмотке трансформатора.Трансформатор, подключенный к сильному источнику, например, близко к основной подстанции, будет иметь больший вторичный ток короткого замыкания, чем если бы тот же трансформатор был подключен к слабому источнику, например, к длинной распределительной линии в сельской местности.

Чтобы учесть силу / слабость импеданса источника, нам нужно только добавить одну дополнительную переменную,% Z _source к предыдущему уравнению.

Новое уравнение будет:

SCA _{вторичный} = (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} +% Z _{источник} )

При добавлении% Z _{источника} к% Z _{трансформатору} включается сила источника.Более сильный источник будет иметь меньшее значение для% Z _{источника} , а более слабый источник будет иметь большее значение.

Процедура расчета аналогична расчету бесконечной шины, но теперь мы должны добавить дополнительный шаг расчета полного сопротивления источника:

Шаг 1 — Для расчета эквивалентного полного сопротивления источника:

% Z _{источник} = (кВА _{трансформатор} / кВА _{короткое замыкание} ) x 100

где:

кВА _{короткое замыкание} = кВ _L-L x Sqrt (3) x SCA _{первичный}

Это кажется достаточно простым, но где взять первичный SCA _{? Отличный вопрос! Если трансформатор планируется подключить к системе энергоснабжения, обычно источником этой информации является энергокомпания.Лучше всего начать с определения того, кто является представителем учетной записи коммунального предприятия, и спросить, могут ли они либо предоставить вам информацию, либо направить вас к тому, кто может располагать этой информацией.}

Если трансформатор не подключен напрямую к электросети, но находится дальше по течению в системе распределения электроэнергии, вам потребуется выполнить расчеты короткого замыкания для восходящей части системы. Это означает, что кому-то (возможно, вам) придется выполнить расчеты короткого замыкания от электросети до системы распределения электроэнергии.

Если вы не можете определить какую-либо из этой информации и беспокоитесь о наихудшем случае короткого замыкания наивысшей величины, вы всегда можете по умолчанию использовать более простой и обычно более консервативный расчет бесконечной шины.

Будьте осторожны! Бесконечные вычисления шины хороши для оценки максимального тока короткого замыкания через трансформатор наихудшего случая (без учета вклада двигателя и допусков импеданса для трансформаторов, еще не поставленных / испытанных). 2 / МВА _{трансформатор}

kV _L-L2 в числителе и знаменателе компенсируют друг друга, и у вас остается:

% Z _{источник} = [(1 / MVA _{короткое замыкание} ) / (1 / MVA _{трансформатор} )] x 100

, который становится:

% Z _{источник} = (трансформатор MVA / MVA _{короткое замыкание} ) x 100

или в нашем случае мы используем Kilo вместо Mega, поэтому наши числа масштабируются на 1000:

% Z _{источник} = (кВА _{трансформатор} / кВА _{короткое замыкание} ) x 100

Шаг 2 — Рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора:

FLA _{вторичный} = кВА _{3 фазы} / (кВ _L-L x Sqrt (3))

Шаг 3 — Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора, но на этот раз мы используем импеданс трансформатора И импеданс источника.

SCA _{вторичный} = (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} +% Z _{источник} )

Вот пример расчета :

Допустим, у нас есть трансформатор мощностью 1500 кВА с вторичным напряжением 480Y / 277В, первичным напряжением 13,2 кВ _L-L и импедансом 5,75%. Предположим, коммунальное предприятие сообщает нам, что их максимальный ток короткого замыкания, доступный на первичной обмотке трансформатора, составляет 6740 А при 13.2 кВ.

Шаг 1 — Расчет импеданса источника:

кВА _{короткое замыкание} = 6740 А x 13,2 кВ _L-L x sqrt (3)

кВА _{короткое замыкание} = 154097 кВА

(некоторые коммунальные предприятия могут называть это 154 МВА)

% Z _{источник} = (1500 кВА / 154097 кВА) x 100

% Z _{источник} = 0,97%

Шаг 2 — Как и в прошлом месяце, рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора.

FLA _{вторичный} = 1500 кВА / (0,48 кВ _L-L x Sqrt (3))

FLA _{вторичный} = 1804 А

Шаг 3 — Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора.

SCA _{вторичный} = 1804 А x 100 / (5,75% + 0,97%)

SCA вторичный = 26 845 А

Если бы этот расчет не учитывал источник и предполагал, что он бесконечен, ток короткого замыкания на вторичной обмотке будет

.

SCA _{вторичный} = 31,374 А

Вы можете видеть, что учет импеданса источника (силы источника) существенно влияет на величину тока короткого замыкания на вторичных выводах трансформатора.

Все перечисленные выше переменные:

FLA _{вторичный} = вторичный ток полной нагрузки

кВ _L-L2 = Вторичное напряжение в кВ

кВА _{3 фазы} = Трансформатор трехфазный кВА _{с самоохлаждением}

Квадрат (3) = квадратный корень из трех (1,73)

% Z _{трансформатор} = процентное сопротивление трансформатора

% Z _{источник} = импеданс источника в процентах относительно базы трансформатора

кВА _{короткое замыкание} = мощность короткого замыкания

SCA _{вторичный} = ток 3-фазного короткого замыкания на вторичной шине

SCA _{первичный} = ток 3-фазного короткого замыкания на первичной шине

Еще несколько слов предостережения! Полное сопротивление трансформатора должно соответствовать действительной паспортной табличке, а не предполагаемому значению.Импедансы трансформаторов, которые еще не были построены или испытаны, могут отличаться на +/- 7,5% от указанного полного сопротивления. Приведенный выше расчет не включает вклад двигателя, который также необходимо учитывать.

Сложение импедансов источника и трансформатора, как мы только что сделали, хорошо для близкого приближения, но не идеально. Импедансы должны быть добавлены с использованием векторного сложения, что означает разделение каждого импеданса на его соответствующие значения X и R и объединение отдельных членов для определения истинной величины общего импеданса.Отношение X / R обсуждается в статье X / R .

Отлично! Начинается заполнение мозгов!

Расчет тока короткого замыкания — журнал IAEI

Время считывания: 11 минут

Один из самых фундаментальных расчетов системы распределения электроэнергии — это вычисление доступного тока короткого замыкания. В выпуске журнала IAEI за сентябрь — октябрь 2012 г. была статья под названием «Основы, максимальный ток повреждения», в которой говорилось на эту тему, но не рассматривались математические выкладки.С тех пор я получил много просьб заняться математикой. Я надеюсь, что эта статья удовлетворит пытливые умы подробностями о вычислении доступного тока короткого замыкания и предоставит некоторые уравнения для изучения студентом.

Доступный ток короткого замыкания

Максимальный доступный ток короткого замыкания является важным параметром для каждой системы распределения электроэнергии, поскольку он предоставляет точку данных, необходимую для подтверждения того, что оборудование используется в пределах своих номинальных характеристик, и что система работает в соответствии с ожиданиями.Имеющийся ток короткого замыкания также используется во многих других приложениях.

Национальный электротехнический кодекс требует эту точку данных для обеспечения соблюдения таких разделов, как 110.9, рейтинг прерывания; 110.10. Полное сопротивление цепи, номинальные значения тока короткого замыкания и другие характеристики; и 110.24 Доступный ток повреждения. Независимо от того, являетесь ли вы проектировщиком, установщиком или инспектором, в какой-то момент вашей карьеры вы столкнетесь с расчетом доступного тока короткого замыкания. Понимание математики, лежащей в основе этого, и того, как используются расчетные токи короткого замыкания, может только расширить знания и понимание.Это также может помочь нам понять, что эти расчеты должен производить квалифицированный специалист. Итак, ради понимания, я предлагаю эту статью, чтобы помочь вам в этом.

Основы расчета тока короткого замыкания

Все, что вам нужно знать о вычислении токов короткого замыкания, вы изучили на курсах 101, тригонометрии и базовой математике. На рисунке 1 показана простая однолинейная схема, которая вполне может быть вашим основным служебным входом для коммерческой или промышленной установки.

Рисунок 1. Однолинейная диаграмма

Рисунок 2 — это основная принципиальная схема того, что представлено на Рисунке 1, и которая будет использоваться для расчета доступного тока короткого замыкания в любой точке приведенной выше простой однолинейной диаграммы. Инженеры назовут то, что вы видите на Рисунке 2, диаграммой импеданса, поскольку она в основном преобразует каждый компонент на Рисунке 1 выше в значения импеданса. Для тех из вас, кто разбирается в цепях 101, то, что вы видите ниже, когда все импедансы сложены вместе, представляет собой «эквивалент Теванина», который включает в себя импеданс и источник напряжения.Эта базовая схема будет использоваться в этой статье.

Рис. 2. Диаграмма импеданса (схема)

Для расчетов и упрощения нашей работы с этим документом необходимо сделать допущения.

Предположения для трансформатора, который будет использоваться как часть примера для этой статьи, будут включать следующие. Эта информация должна быть доступна при чтении паспортной таблички трансформатора.

Трансформатор кВА 1500
Первичное напряжение 4160 В
Вторичное напряжение 480 В
% Импеданс 5.75%

Предполагается для тока короткого замыкания, доступного для электросети. Для этого упражнения будет использовано 50 000 ампер. Перед проведением исследования с коммунальным предприятием связываются для получения этой информации. Они могут обеспечить доступный ток короткого замыкания одним из нескольких различных способов. Самыми простыми и, вероятно, наиболее заметными данными от электросети будут доступный ток короткого замыкания в кА. Некоторые утилиты могут вместо этого предоставлять данные в виде MVA короткого замыкания. В этой статье будут представлены уравнения для обеих форм ввода, но с учетом доступного тока короткого замыкания 50 кА.

Что касается импеданса проводника, следующие расчеты будут игнорировать сопротивление проводника и использовать только реактивное сопротивление. Это сделает две вещи для этой статьи. Во-первых, это приведет к более высокому току повреждения, чем можно было бы рассчитать, если бы мы приняли во внимание как сопротивление, так и реактивное сопротивление. Во-вторых, это упростит математику. В последнем разделе этой статьи будут представлены результаты анализа, включающие сопротивление и реактивное сопротивление проводников и электросети.Используемые методы отражают методы, используемые в таких программах, как SKM Systems Analysis A-Fault.

Эта статья также не предполагает участия двигателя. Максимальный доступный ток короткого замыкания должен включать все составляющие короткого замыкания. Мы не включаем этот вклад в эти усилия для простоты.

Расчет основного трансформатора

Самым первым шагом этого процесса является расчет ампер полной нагрузки (FLA) для трансформатора. Еще один базовый расчет, который электротехнику придется выполнять в какой-то момент своей карьеры, и который некоторые выполняют много раз в день.Уравнения для расчета FLA приведены ниже:

FLA вторичный	= кВА
	(√3) × (кВсек)

FLA вторичный	= 1500
	[(√3) × (0,480)] = 1804 А

Этот трансформатор на 1500 кВА имеет вторичный FLA 1804 ампер. Этот параметр необходим для выбора вторичных проводов для этого трансформатора.Основываясь на этом FLA и использовании таблицы 310.15 (B) (16) из NEC 2014, проводники, используемые на вторичной обмотке трансформатора, будут иметь количество проводников 5-500 MCM на фазу.

Расчет тока короткого замыкания на вторичной обмотке главного трансформатора

Есть два подхода к вычислению доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора. Мы можем рассчитать максимальное количество, которое трансформатор пропустит, как если бы объект выработки электроэнергии был подключен непосредственно к линейной стороне трансформатора, или мы можем рассчитать доступный ток повреждения с учетом предоставленного доступного тока повреждения от электросети.Первый подход, который приводит к максимальной величине тока повреждения, который пропускает трансформатор, называется расчетом «бесконечной шины». Схема на рисунке 2 может быть перерисована, чтобы включить нулевое сопротивление для электросети, что уменьшит полное сопротивление цепи и, таким образом, увеличит значение расчетного тока короткого замыкания. На рис. 3 будет показан максимально допустимый ток короткого замыкания, который может подавать трансформатор.

Рисунок 3. Эквивалентная схема бесконечной шины

На рис. 3 показано только полное сопротивление трансформатора.Уравнение для расчета максимального доступного тока короткого замыкания, который может обеспечить трансформатор, выглядит следующим образом:

Isc	= ( Трансформатор кВА) × 100
	(√3) × (вторичный кВ) × (трансформатор% Z)

Используя информацию, указанную выше для примера трансформатора 1500 кВА для этого примера, максимальный доступный ток повреждения, который пропускает этот конкретный трансформатор, составляет 31 378 А и рассчитывается следующим образом:

Isc	= 1500 × 100
	(√3) × (0.480) × (5,75) = 31 378 ампер

Это говорит нам о том, что вторичная обмотка трансформатора не может видеть больше тока повреждения, чем мы рассчитали. На стороне электросети НИКАКИХ изменений, которые могут повлиять на этот доступный ток короткого замыкания до точки, где он превысит 31 378 ампер. Единственный способ получить более 31 378 ампер, если мы изменим трансформатор, и новый трансформатор, который предположительно будет таким же по всем другим характеристикам, будет иметь другой% импеданса.На рисунке 4 представлена ​​таблица, которая включает результаты изменения импеданса исследуемого трансформатора +/- 20% с шагом 5% по сравнению со значением импеданса 5,75%, используемым в этом примере. Это показывает, как изменение импеданса трансформатора повлияет на максимально допустимый ток короткого замыкания, который он может пропустить.

Как показано на рисунке 4, изменение трансформатора и изменение его импеданса может оказать значительное влияние на систему. Если бы я рискнул предположить, я бы сказал, что в большинстве случаев коммунальное предприятие, меняющее служебный трансформатор, будет признано предприятием.Задача состоит в том, чтобы владелец объекта или постоянные сотрудники понимали, как это изменение может повлиять на их систему распределения электроэнергии. При внесении изменений следует обновить метки, подобные тем, которые включены в раздел 110.24 NEC .

Рис. 4. Влияние изменения импеданса (+ / — 20%) трансформатора на 1500 кВА

В этом расчете не учитывается полное сопротивление источника электросети и не учитываются проводники на стороне нагрузки. Давайте теперь исследуем влияние добавления в сеть доступного тока короткого замыкания.

Расчет тока короткого замыкания с учетом тока повреждения сети

Как и в большинстве ситуаций, мы выбираем консервативные ярлыки, консервативные в отношении безопасности, пока не возникнут ситуации, требующие углубления в детали. Вышеупомянутый ярлык для расчета тока повреждения является консервативным, поскольку он НЕ учитывает доступный ток повреждения сети, дающий максимальное значение. При рассмотрении прерывания и других аналогичных номиналов устройства и оборудование, которые могут выдерживать это консервативное значение тока короткого замыкания, не нуждаются в дополнительных исследованиях.Когда новое или существующее оборудование не может справиться с этим консервативно высоким доступным током короткого замыкания, может быть проведен дальнейший подробный анализ или оборудование может быть заменено или соответствующим образом рассчитано. Далее будет рассмотрен вопрос о добавлении полезности при наличии доступного тока короткого замыкания. В частности, 50 кА доступны в коммунальном хозяйстве. Это продемонстрирует, что таким образом можно уменьшить рассчитанные 31 378 ампер.

Ниже приведены два уравнения, которые относятся к наличию кА и наличию MVA короткого замыкания.В этом примере мы будем использовать приведенное ниже уравнение, в котором предполагается, что электросеть предоставила вам доступный ток короткого замыкания в кА.

Принципиальная схема теперь выглядит так, как показано на рисунке 5.

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема, которая включает импеданс трансформатора и сетевого источника.

Первым необходимым шагом является преобразование предоставленной электросетью доступной информации о токе повреждения (50 кА) в полное сопротивление источника.
Если кА предоставляется от электросети:

% Z утилита	= Трансформатор кВА × 100
	(Isc Utility) × (√3) × (кВ первичная)

При коротком замыкании MVA предоставляется коммунальным предприятием:

% Z утилита	= кВА Трансформатор
	Короткое замыкание кВА инженерных сетей

Для данного доступного тока короткого замыкания электросети 50 кА% Z электросети рассчитывается следующим образом:

% Z утилита	= 1500 × 100
	(50 000) × (√3) × (4.160) = 0,420

На рисунке 6 показаны значения импеданса источника электросети для различных токов повреждения электросети для этого конкретного примера. Как отмечалось выше, трансформатор кВА и первичное напряжение будут играть ключевую роль в этих значениях.

Рисунок 6. Значения импеданса сетевого источника для различных уровней доступного тока короткого замыкания в сети

Уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, которое включает полное сопротивление электросети, выглядит следующим образом:

Isc	= (трансформатор, кВА) × 100)
	(√3) × (Вторичный кВ) × [(% Zтрансформатор) + (% Z полезность)]

После вставки всех известных переменных новый доступный ток повреждения рассчитывается следующим образом:

Isc	= 1500 × 100
	(√3) × (0.480) × [(5,75) + (0,4164)] = 29 259 А

Если мы сравним расчет бесконечной шины и тот, который включал импеданс источника электросети (доступный ток короткого замыкания 50 000 ампер), мы увидим, что доступный ток короткого замыкания упал с 31 378 ампер до 29 259 ампер, что на 6,8% меньше. в доступном токе короткого замыкания (2119 ампер).

Влияние изменяющегося тока короткого замыкания, доступного в электросети, показано на рисунке 7. В этой таблице показано, как изменяется расчетный доступный ток короткого замыкания при изменении значений тока замыкания в электросети.Доступный ток короткого замыкания 50 кА используется в качестве значения, с которым сравниваются изменения. Интересно видеть, что увеличение доступного тока короткого замыкания от электросети, если исходная точка составляет 50 кА, не имеет такого большого влияния, как можно было бы подумать. Например, удвоение доступного тока повреждения в электросети с 50 кА до 100 кА увеличивает доступный ток повреждения вторичной обмотки трансформатора только на 3%, или на 1022 ампер. Для большинства устройств защиты от сверхтоков это изменение не должно быть значительным.Я слышал, что некоторые говорят, что мы не должны маркировать оборудование входа для обслуживания, потому что коммунальное предприятие может вносить изменения в коммутацию на стороне линии, что повлияет на номер на этикетке. Рисунок 7 — хороший пример, который показывает, что даже если бесконечная шина не использовалась, изменения на стороне электросети не имеют такого значительного влияния на ток короткого замыкания, как можно было бы подумать.

Рис. 7. Влияние различных токов короткого замыкания, доступных в электросети, на систему распределения электроэнергии.

Напомним, где мы находимся в этом обсуждении, доступные токи замыкания показаны на рисунке 7a.

Следующее, что мы должны рассмотреть, — это провод на вторичной обмотке трансформатора. Это еще больше снизит доступный ток короткого замыкания.

Расчет — после длины проводника

Проводники могут оказывать значительное влияние на доступный ток короткого замыкания. Давайте продолжим анализ этого примера трансформатора 1500 кВА, добавив параллельные проводники 500MCM на стороне нагрузки.

Эквивалентная схема уже представлена ​​как часть рисунка 1.Теперь давайте рассмотрим влияние длины проводника на доступный ток короткого замыкания. Нам понадобится следующее уравнение:

Данные, необходимые для этого примера, взяты из национального электрического кодекса . Из Таблицы 9 NEC 2014 для проводника 500 MCM в стальном трубопроводе, Xl (реактивное сопротивление) определено как 0,048 Ом / 1000 футов. В этом примере, как указывалось ранее, мы используем только значение реактивного сопротивления, которое приведет к немного более высоким значениям тока короткого замыкания и сделает математические вычисления для этой публикации более приемлемыми.Для трансформатора мощностью 1500 кВА с током полной нагрузки 1804 нам потребуется 5-500 мкс проводов, включенных параллельно на каждую фазу. Расчет производится следующим образом:

уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания выглядит следующим образом:

Подставив все известные переменные, мы рассчитали ISC следующим образом:

Тот же расчет, предполагающий бесконечную шину без полного сопротивления сети, выглядит следующим образом:

Подводя итог еще раз,

Как видно здесь, включение дополнительных деталей снижает доступный ток повреждения.В этом случае ток короткого замыкания был снижен с 31 378 ампер до 26 566 ампер, примерно на 15,3%.

Рисунок 8. Сводка расчетов и сравнение с другими инструментами для расчета доступного тока короткого замыкания.

Окончательная калибровка

Итак, мы прошли через расчет доступного тока короткого замыкания для служебного входного оборудования. Мы показали, как короткие пути приводят к консервативным доступным токам короткого замыкания, которые в целях оценки отключающих характеристик и / или оценок SCCR обеспечивают коэффициент безопасности для конструкции.Мы также показали, как можно снизить доступные токи короткого замыкания с помощью более подробного анализа, но это требует больше усилий и опыта. Давайте посмотрим на приведенный выше пример и рассмотрим другие инструменты, которые могут быть доступны.

В нашем распоряжении есть различные инструменты, когда мы рассматриваем возможность расчета доступного тока короткого замыкания. Некоторые из них довольно дороги и требуют использования обученных специалистов. К ним относятся такие программные приложения, как инструменты системного анализа SKM. Эти приложения действительно являются достаточно подробными и предоставляют очень подробные отчеты.Существуют также бесплатные инструменты, такие как калькулятор короткого замыкания Eaton Bussmann FC2. Рисунок 8 суммирует то, что мы сделали выше, И дает сравнение с SKM и с приложением Bussmann FC2. Калькулятор Bussmann FC2 является бесплатным и доступен в Интернете или для любого IPHONE или ANDROID через App Store любого продукта. Посетите www.cooperbussmann.com/fc2 для получения дополнительной информации. Вы заметите, что результат программного обеспечения SKM использует как реальную, так и реактивную составляющие проводника. Значения импеданса были взяты прямо из Таблицы 9 в NEC 2014 для медных проводников в стальном трубопроводе.

Опять же, ни один из примеров, показанных выше и включенных в эту статью, не учитывает вклад двигателя. Это было упражнение, призванное дать некоторую основу для обсуждения токов короткого замыкания, и поэтому простота была нашим другом. Вклад двигателя может быть очень важным для этих расчетов. С точки зрения математики и / или системной схемы, когда вы включаете вклад двигателя, импеданс параллелен импедансу сетевого источника, импедансу трансформатора и импедансу проводника.Это снижает общий импеданс в цепи, показанной на рисунке 2, и, следовательно, увеличивает расчетный ток короткого замыкания. Сброс остается на усмотрение учащегося. (Я всегда хотел это сказать.)

Заключительное слово

Доступный ток короткого замыкания — очень важный параметр, который необходимо учитывать при проектировании, установке и проверке. На рынке доступны инструменты, которые помогают рассчитать доступный ток короткого замыкания. Используйте эти ресурсы, чтобы соответствовать требованиям NEC и приложениям.

Как всегда, поставьте безопасность на первое место в списке и убедитесь, что вы и окружающие доживете до следующего дня.

Все автоматические выключатели одинаковы?

% PDF-1.6 % 45 0 объект > эндобдж 41 0 объект [/ CalGray>] эндобдж 42 0 объект [/ CalRGB>] эндобдж 56 0 объект > поток 11.08.5102018-08-20T01: 42: 52.694-04: 00Acrobat PDFWriter 3.02 для WindowsEaton7dda000a14f3ba4def4f6b83141ca513bfa530ec128501 Microsoft Word 2017-12-13T10: 26: 41.000-05: 002017-12-13T10: 26: 41.000-05: 002017-12-13T10: 26: 41.000-05: 00application / pdf2018-08-20T01: 55: 43.188-04: 00

Eaton

Все автоматические выключатели одинаковы?

uuid: c6a4378f-7283-42e7-a948-4bdf62e9b313uuid: 0cce7b16-c15a-48f0-a34c-d1b4324aa662Среда, 19 февраля 2003 г. 2:38:31 PMAcrobat PDFWriter 3.02 есть для Windows, 19 февраля 2003 г., среда супермаркеты / рынки / здравоохранение / центр знаний

eaton: ресурсы / маркетинговые ресурсы / официальные документы

eaton: страна / северная америка / сша

eaton: супермаркеты / рынки / здравоохранение

eaton: language / en-us

конечный поток эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > эндобдж 40 0 объект > эндобдж 17 0 объект > / ProcSet 34 0 R >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 19 0 объект > / ProcSet 34 0 R >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 21 0 объект > / ProcSet 34 0 R >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 23 0 объект > / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 24 0 объект > поток HVRHíf = ;, h @ -yZ ~ n / 8B * m ߾9 jp) Coa4S`sh3Al ײ Q0WWzR0 $

ρ: `Mfѿ0xF2 & # w (at Z’v ^ ~ vXfHMeS3Aw ߮͟ k2, «IQF0 = D $ fSOӽo99bY.& semC? lze # kau4LO സ s ~ | / r3XdML8j [‘ۢ cҵkИgDw; G4 \ ZU% HX6 «k8iV% zuQiG? dV 8nmT70 [6nk4ͪ, 6g> d | (v%

Мультифизический метод расчета напряжения короткого замыкания в силовом трансформаторе

Мультифизический метод расчета напряжения короткого замыкания в силовом трансформаторе

С.Иовиено [1], Р. Ребешини [1], Н. Рива [1]
[1] TMC Transformers, Италия

Целью данной работы является расчет механических напряжений в обмотке силового трансформатора из-за внешнего короткого замыкания. Это событие можно рассматривать как одно из самых сложных условий нагрузки, и многие детали, такие как тип материала, тип ограничений, геометрия обмотки, влияют на поведение системы.Расчетные параметры, определяющие максимальные напряжения в обмотках, являются частью работы. Между электромагнитным и структурным анализом использовался мультифизический подход. Двухмерная осесимметричная параметризованная геометрия использовалась для расчета сил Лоренца, в частности, интерфейс Magnetic Fields модуля AC / DC использовался для расчета распределений магнитного поля и индуцированного тока внутри и вокруг обмоток, таким образом можно получить точное распределение сил Лоренца (радиальных и осевых).Рассчитанные таким образом силы передаются оператором общей экструзии от двухмерного осесимметричного компонента к трехмерному компоненту в интерфейсе Solid Mechanics, в котором используется симметрия обмотки, а фактические достигаемые значения напряжения рассчитываются после механических ограничений система была настроена. Полученные результаты показывают очень хорошее сравнение с традиционной аналитической формулой. Использование COMSOL Multiphysics ^® для изучения этого явления позволяет:

— Построить параметризованный геометрический

— Используйте подробную двухмерную осесимметричную модель для достижения скин-эффекта и эффекта близости к проводникам

— Простое соединение между электромагнитной и структурной моделью

.