อย่างที่คุณทราบ กำลังโหลด ขดลวดทุติยภูมิหม้อแปลงถูกเปิดโดยความต้านทานของเครื่องรับ ในวงจรทุติยภูมิ กระแสจะถูกตั้งค่าเป็นสัดส่วนกับโหลดของหม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อเปิดเครื่องรับจำนวนมาก ไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับกรณีที่ฉนวนแตก สายต่อ. หากสายไฟที่จ่ายเครื่องรับสัมผัสกันในบริเวณที่ฉนวนเสียหาย จะเกิดโหมดที่เรียกว่าไฟฟ้าลัดวงจร (ไฟฟ้าลัดวงจร) ของส่วนวงจร ถ้า สายต่อที่มาจากขดลวดจะปิดที่ไหนสักแห่งที่จุด a และ b ซึ่งอยู่ก่อนเครื่องรับพลังงาน (รูปที่ 1) จากนั้นไฟฟ้าลัดวงจรจะเกิดขึ้นในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า ในโหมดนี้ ขดลวดทุติยภูมิจะลัดวงจร ในเวลาเดียวกัน มันจะยังคงได้รับพลังงานจากขดลวดปฐมภูมิและส่งต่อไปยังวงจรทุติยภูมิ ซึ่งตอนนี้มีเพียงขดลวดและส่วนหนึ่งของสายเชื่อมต่อเท่านั้น 1 - ขดลวดปฐมภูมิ; 2 - ขดลวดทุติยภูมิ; 3 - วงจรแม่เหล็ก รูปที่ 1 - ไฟฟ้าลัดวงจรที่ขั้วของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร หม้อแปลงจะต้องยุบตัวลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากความต้านทาน r 2 ของขดลวดและสายเชื่อมต่อนั้นน้อยกว่าความต้านทาน r ของเครื่องรับถึงสิบเท่า หากเราคิดว่าความต้านทานโหลด r มากกว่า r 2 อย่างน้อย 100 เท่า แสดงว่ากระแส ไฟฟ้าลัดวงจร I 2k ต้องเป็น 100 เท่าของกระแส I 2 at ดำเนินการตามปกติหม้อแปลงไฟฟ้า เนื่องจากกระแสหลักเพิ่มขึ้น 100 เท่า (I 1 ω 1 \u003d I 2 ω 2) การสูญเสียในขดลวดของหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วคือ 100 2 ครั้ง (I 2 r) เช่น 10,000 ครั้ง ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้อุณหภูมิของขดลวดจะสูงถึง 500-600 ° C ใน 1-2 วินาทีและจะเผาไหม้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ในระหว่างการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าระหว่างขดลวด มักจะมีแรงทางกลที่มักจะผลักขดลวดออกจากกันในทิศทางแนวรัศมีและแนวแกน ความพยายามเหล่านี้เป็นสัดส่วนกับผลคูณของกระแส I 1 I 2 ในขดลวด และหากในระหว่างการลัดวงจร กระแส I 1 และ I 2 จะเพิ่มขึ้น เช่น 100 ครั้ง ความพยายามจะเพิ่มขึ้น 10,000 เท่า ในกรณีนี้มูลค่าจะสูงถึงหลายร้อยตันและขดลวดของหม้อแปลงจะต้องถูกทำลายทันที อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นจริงในทางปฏิบัติ ตามกฎแล้ว Transformers สามารถทนต่อการลัดวงจรในช่วงเวลาสั้น ๆ เหล่านั้นจนกว่าการป้องกันจะตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่าย ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจร การกระทำของความต้านทานเพิ่มเติมบางส่วนจะปรากฏขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะจำกัดกระแสลัดวงจรในขดลวด ความต้านทานนี้เกี่ยวข้องกับฟลักซ์แม่เหล็กรั่ว Ф Р1 และ Ф Р2 ซึ่งแตกแขนงออกจากฟลักซ์หลัก Ф 0 และแต่ละอันปิดรอบส่วนหนึ่งของการหมุน "ของมันเอง" ที่คดเคี้ยว 1 หรือ 2 (รูปที่ 2)

1 - ขดลวดปฐมภูมิ; 2 - ขดลวดทุติยภูมิ; 3 - แกนทั่วไปของขดลวดและแกนกลางของหม้อแปลงไฟฟ้า 4 - วงจรแม่เหล็ก 5 - ช่องกระจายหลัก รูปที่ 2 - ฟลักซ์การรั่วไหลและการจัดเรียงขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบศูนย์กลาง เป็นการยากมากที่จะวัดขนาดการกระเจิงโดยตรง: เส้นทางที่สามารถปิดกระแสเหล่านี้ได้หลากหลายเกินไป ดังนั้นในทางปฏิบัติ การกระจายจะถูกประเมินโดยผลกระทบที่มีต่อแรงดันและกระแสในขดลวด เห็นได้ชัดว่ากระแสรั่วไหลเพิ่มขึ้นตามกระแสที่เพิ่มขึ้นในขดลวด เป็นที่ชัดเจนว่าในระหว่างการทำงานปกติของหม้อแปลง ฟลักซ์การรั่วเป็นส่วนที่ค่อนข้างเล็กของฟลักซ์หลัก Ф 0 . อันที่จริงฟลักซ์การกระเจิงนั้นเชื่อมโยงกับส่วนหนึ่งของการเลี้ยวเท่านั้นกระแสหลักจะเชื่อมโยงกับการเลี้ยวทั้งหมด นอกจากนี้ฟลักซ์การกระเจิงสำหรับเส้นทางส่วนใหญ่ถูกบังคับให้ผ่านอากาศซึ่งการซึมผ่านของแม่เหล็กซึ่งถูกนำมาเป็นเอกภาพนั่นคือ มันน้อยกว่าการซึมผ่านของแม่เหล็กของเหล็กหลายร้อยเท่าซึ่งการไหลปิด Ф 0 . ทั้งหมดนี้เป็นจริงทั้งสำหรับการใช้งานปกติและสำหรับโหมดไฟฟ้าลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเนื่องจากกระแสรั่วไหลถูกกำหนดโดยกระแสในขดลวดและในโหมดลัดวงจรกระแสเพิ่มขึ้นหลายร้อยครั้งฟลักซ์ F p เพิ่มขึ้นในปริมาณเท่ากัน ในเวลาเดียวกันก็เกินฟลักซ์ Ф 0 อย่างมีนัยสำคัญ กระแสไฟรั่วทำให้เกิดขดลวดแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำตัวเอง E p1 และ E p2 ที่พุ่งตรงกับกระแส การตอบโต้เช่น emf E p2 ถือได้ว่าเป็นความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรขดลวดทุติยภูมิเมื่อไฟฟ้าลัดวงจร ความต้านทานนี้เรียกว่าปฏิกิริยา สำหรับขดลวดทุติยภูมิ สมการ E 2 \u003d U 2 + I 2 r 2 + (-E p 2) นั้นใช้ได้ ในโหมดลัดวงจร U 2 \u003d 0 และสมการจะถูกแปลงดังนี้: E 2 \u003d I 2K r 2K + (-E p2K) หรือ E 2 \u003d I 2K r 2K + I 2K x 2K โดยที่ ดัชนี "k" หมายถึงความต้านทานและกระแสในโหมดลัดวงจร ผม 2 K x 2 K - แรงดันตกอุปนัยในโหมดลัดวงจรเท่ากับค่าของ E p 2 K ; x 2 K - ค่ารีแอกแตนซ์ของขดลวดทุติยภูมิ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าความต้านทาน x 2 นั้นมากกว่า r 2 5-10 เท่าขึ้นอยู่กับกำลังของหม้อแปลง ดังนั้นในความเป็นจริงกระแส I 2 K ไม่ใช่ 100 แต่มากกว่ากระแส I 2 เพียง 10-20 เท่าในระหว่างการทำงานปกติของหม้อแปลงไฟฟ้า (เราละเลยความต้านทานเชิงแอคทีฟเนื่องจากค่าเล็กน้อย) ดังนั้น ในความเป็นจริง ความสูญเสียในขดลวดจะไม่เพิ่มขึ้นถึง 10,000 เท่า แต่เพิ่มขึ้นเพียง 100-400 เท่าเท่านั้น อุณหภูมิของขดลวดในระหว่างการลัดวงจร (ไม่กี่วินาที) แทบจะไม่ถึง 150-200 ° C และจะไม่มีความเสียหายร้ายแรงเกิดขึ้นในหม้อแปลงในช่วงเวลาสั้น ๆ นี้ ด้วยการกระจายตัวของหม้อแปลงเองจึงสามารถป้องกันตัวเองจากกระแสไฟลัดวงจรได้ ปรากฏการณ์ทั้งหมดที่พิจารณาเกิดขึ้นระหว่างการลัดวงจรที่ขั้ว (อินพุต) ของขดลวดทุติยภูมิ (ดูจุด a และ b ในรูปที่ 1) นี่คือโหมดฉุกเฉินสำหรับคนส่วนใหญ่ หม้อแปลงไฟฟ้าและแน่นอนว่าไม่ได้เกิดขึ้นทุกวันหรือทุกปี ระหว่างการใช้งาน (15-20 ปี) หม้อแปลงไฟฟ้าสามารถมีไฟฟ้าลัดวงจรเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม จะต้องออกแบบและผลิตในลักษณะที่ไม่ทำลายและก่อให้เกิดอุบัติเหตุ จำเป็นต้องจินตนาการถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงไฟฟ้าระหว่างการลัดวงจรอย่างชัดเจนเพื่อประกอบส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของการออกแบบอย่างมีสติ ในเรื่องนี้ ลักษณะที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของหม้อแปลงไฟฟ้าลัดวงจรมีบทบาทสำคัญมาก

ประสบการณ์หม้อแปลงไฟฟ้าลัดวงจร

การทดสอบไฟฟ้าลัดวงจรคือการทดสอบหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีการลัดวงจรของขดลวดทุติยภูมิและ จัดอันดับปัจจุบันขดลวดหลัก แบบแผนสำหรับการทดสอบไฟฟ้าลัดวงจรแสดงในรูปที่ 11.3. การทดลองดำเนินการเพื่อกำหนดค่าเล็กน้อยของกระแสของขดลวดทุติยภูมิ การสูญเสียพลังงานในสายไฟ และแรงดันตกคร่อมความต้านทานภายในของหม้อแปลงไฟฟ้า

ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรขดลวดทุติยภูมิ กระแสในนั้นจะถูกจำกัดโดยความต้านทานภายในขนาดเล็กของขดลวดนี้เท่านั้น ดังนั้นแม้ที่ค่า EMF E2 ที่ค่อนข้างเล็ก I2 ปัจจุบันสามารถเข้าถึงค่าที่เป็นอันตรายทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปของขดลวดทำลายฉนวนและความล้มเหลวของหม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อพิจารณาถึงสิ่งนี้ การทดลองจะเริ่มต้นที่แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่อินพุตของหม้อแปลง นั่นคือ ที่ . จากนั้นค่อยๆ เพิ่มแรงดันของขดลวดปฐมภูมิให้เป็นค่าที่กระแสของขดลวดปฐมภูมิถึงค่าที่กำหนด ในกรณีนี้ กระแสของขดลวดทุติยภูมิซึ่งวัดโดยแอมมิเตอร์ A2 จะถูกนำมาเท่ากับค่าเล็กน้อย แรงดันไฟฟ้าเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าลัดวงจร
ค่าแรงดันไฟของขดลวดปฐมภูมิในการทดสอบไฟฟ้าลัดวงจรมีค่าน้อยและมีค่าเท่ากับ 5 ¸ 10% ของค่าเล็กน้อย ดังนั้นค่าประสิทธิผลของ EMF ของขดลวดทุติยภูมิ E2 คือ 2 ¸ 5% ตามสัดส่วนของค่า EMF ฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลง ดังนั้นการสูญเสียพลังงานในวงจรแม่เหล็ก - Pc จากนี้ไปการอ่านค่าวัตต์ในการทดสอบไฟฟ้าลัดวงจรจะกำหนดเฉพาะการสูญเสียในสายไฟ Ppr และ
(11.3)
เราแสดง I2K ปัจจุบันผ่านกระแสที่ลดลง

เราคำนึงถึงสิ่งนั้นและสิ่งนั้นด้วย
.
จากนั้นเราเขียนนิพจน์ (11.3) ใหม่เป็น
(11.4)
โดยที่ RK คือความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของหม้อแปลงในโหมดลัดวงจรและ
(11.5)
ค่าความต้านทานเชิงแอคทีฟของหม้อแปลงช่วยให้คุณคำนวณค่ารีแอกแตนซ์อุปนัย

เมื่อคำนวณให้ถูกต้องต้องคำนึงว่า RK ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ดังนั้นอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงจึงถูกกำหนดให้ลดลงเป็นอุณหภูมิ 750C นั่นคือ

.
ตอนนี้ง่ายต่อการตรวจสอบแรงดันตกคร่อมความต้านทานภายในของหม้อแปลง - ZK:

ในทางปฏิบัติ พวกเขาใช้ค่าที่กำหนดของสหราชอาณาจักรเป็นเปอร์เซ็นต์ แทนด้วยเครื่องหมายดอกจัน เช่น
(11.6)
ค่านี้กำหนดอยู่บนแผ่นพิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้า
ความรู้ ความต้านทานภายในหม้อแปลงไฟฟ้าช่วยให้คุณแสดงวงจรสมมูลในรูปที่ 11.4 แผนภาพเวกเตอร์ที่สอดคล้องกับโครงร่างนี้แสดงในรูปที่ 11.5.
แผนภาพเวกเตอร์ช่วยให้คุณกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงที่เอาต์พุตของหม้อแปลง DU เนื่องจากแรงดันตกคร่อมความต้านทานที่ซับซ้อน ค่าของ DU ถูกกำหนดให้เป็นระยะห่างระหว่างเส้นตรงที่โผล่ออกมาจากจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์และขนานกับแกน x จากแผนภาพจะเห็นได้ว่าค่านี้คือผลรวมของขาของสามเหลี่ยมมุมฉากสองรูป ด้านตรงข้ามมุมฉากคือ และ และมุมแหลมเท่ากับ j2
นั่นเป็นเหตุผลที่

ในทางปฏิบัติ ค่าสัมพัทธ์ของ DU จะใช้เป็นเปอร์เซ็นต์ซึ่งระบุด้วยเครื่องหมายดอกจัน เช่น
(11.7)
สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังสูง (SH> 1000 V×A) สามารถใช้ประสบการณ์ไฟฟ้าลัดวงจรเพื่อควบคุมอัตราส่วนการแปลงได้ สำหรับหม้อแปลงดังกล่าวในโหมดลัดวงจรสามารถละเลยกระแสที่ไม่มีโหลดได้เมื่อพิจารณา

นั่นเป็นเหตุผลที่
(11.8)
การแสดงออกสุดท้ายมีความแม่นยำมากขึ้น พลังของหม้อแปลงยิ่งมากขึ้น อย่างไรก็ตามไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังต่ำ

หม้อแปลงทั้งหมดทำงานในสองโหมดหลัก: ภายใต้โหลดและที่ไม่ได้ใช้งาน อย่างไรก็ตาม รู้จักโหมดการทำงานอื่นซึ่งแรงทางกลและฟลักซ์การรั่วในขดลวดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โหมดนี้เรียกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าลัดวงจร สถานการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อขดลวดปฐมภูมิได้รับพลังงานเมื่อขดลวดทุติยภูมิปิดอินพุต ในระหว่างการรีแอกแตนซ์ไฟฟ้าลัดวงจรเกิดขึ้นในขณะที่กระแสไปยังขดลวดทุติยภูมิยังคงไหลจากกระแสหลัก

จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังผู้บริโภคซึ่งเป็นขดลวดทุติยภูมิ ดังนั้นกระบวนการลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าจึงเกิดขึ้น

สาระสำคัญของการลัดวงจร

ในส่วนปิดจะมีความต้านทานซึ่งมีค่าน้อยกว่าความต้านทานโหลดมาก มีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในกระแสหลักและรองซึ่งสามารถเผาขดลวดได้ทันทีและทำลายหม้อแปลงไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น และการป้องกันสามารถตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายได้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการกระจายและฟิลด์ที่เพิ่มขึ้นของหม้อแปลงช่วยลดผลกระทบของกระแสไฟลัดวงจรและยังให้การป้องกันที่คดเคี้ยวจากโหลดอิเล็กโทรไดนามิกและความร้อน ดังนั้นแม้ว่าจะมีการสูญเสียในขดลวด พวกเขาก็ไม่มีเวลาที่จะใช้ผลกระทบเชิงลบ

คำเตือนไฟฟ้าลัดวงจร

ระหว่างการทำงานปกติของหม้อแปลงไฟฟ้า ค่าของแรงไฟฟ้าไดนามิกจะมีค่าต่ำสุด ในช่วงเวลานั้น กระแสน้ำและความพยายามเพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า ก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรง เป็นผลให้ขดลวดสามารถเสียรูปสูญเสียความเสถียรขดลวดงอปะเก็นถูกบดขยี้ภายใต้อิทธิพลของแรงตามแนวแกน

เพื่อลดแรงไฟฟ้าพลศาสตร์ ขดลวดจะถูกกดตามแนวแกนระหว่างการประกอบ การดำเนินการนี้ดำเนินการซ้ำๆ กัน: ขั้นแรก เมื่อติดตั้งขดลวดและติดตั้งคานด้านบน จากนั้นหลังจากที่ส่วนที่ใช้งานแห้งแล้ว การดำเนินการครั้งที่สองมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับการลดความพยายาม เนื่องจากการกดที่มีคุณภาพต่ำภายใต้การกระทำของการปิด อาจส่งผลให้เกิดการตัดหรือการทำลายของคอยล์ อันตรายร้ายแรงคือความบังเอิญของการสะท้อนในตัวเองของขดลวดที่มีความถี่อยู่ในแรงอิเล็กโทรไดนามิก การสั่นพ้องสามารถทำให้เกิดแรงที่ไม่เป็นอันตรายได้เมื่อ โหมดปกติงาน.

เพื่อปรับปรุงคุณภาพของหม้อแปลง ในระหว่างการประกอบ คุณต้องกำจัดการหดตัวที่เป็นไปได้ของฉนวนทันที จัดตำแหน่งความสูงทั้งหมด และตรวจสอบการกดคุณภาพสูง ขึ้นอยู่กับกระบวนการทางเทคโนโลยีที่จำเป็น การลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าอาจทำได้โดยไม่มีผลกระทบร้ายแรง

ไฟฟ้าลัดวงจรในการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า

ไฟฟ้าลัดวงจรใน การติดตั้งไฟฟ้ามักเกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานผิดพลาดในเครือข่าย (โดยมีความเสียหายทางกลกับฉนวน การพังทางไฟฟ้าเนื่องจากแรงดันไฟเกิน ฯลฯ) หรือเนื่องจากการกระทำที่ผิดพลาดของผู้ปฏิบัติงาน

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า การลัดวงจรเป็นสิ่งที่อันตรายมาก เนื่องจากมีการสร้างกระแสขนาดใหญ่มาก เมื่อขั้วของขดลวดทุติยภูมิลัดวงจรความต้านทานโหลดZнจะเท่ากับศูนย์และดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของขดลวดทุติยภูมิ U2 ก็เท่ากับศูนย์เช่นกัน ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า U1 ที่ใช้กับขดลวดปฐมภูมิจะมีความสมดุลโดยแรงดันตกคร่อมในอิมพีแดนซ์ของขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ zK=Z1+Z2 วงจรสมมูลสำหรับหนึ่งเฟสของหม้อแปลงไฟฟ้าระหว่างไฟฟ้าลัดวงจรแสดงในรูปที่ 11, ก.

สมการสมดุล e. ดีเอส ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจรของขดลวดทุติยภูมิจะถูกเขียนในรูปแบบต่อไปนี้:

U1=Ikzk โดยที่ Ik คือกระแสไฟลัดวงจร

ในรูป 11b แสดงไดอะแกรมเวกเตอร์สำหรับหนึ่งเฟสของหม้อแปลงไฟฟ้าระหว่างไฟฟ้าลัดวงจร เวกเตอร์กระแสไฟลัดวงจร Ik พุ่งขึ้นไปในแนวตั้ง ขนานกับเวกเตอร์ปัจจุบันเวกเตอร์ของแรงดันตกในความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของ IkRk ลัดวงจรถูกชี้นำ หมุนสัมพันธ์กับเวกเตอร์ปัจจุบันโดย - ในทิศทางของความก้าวหน้า (ทวนเข็มนาฬิกาเวกเตอร์แรงดันตกโดย ปฏิกิริยาอุปนัยหม้อแปลงฉนวน

ผลรวมทางเรขาคณิตของเวกเตอร์ IkRk จะกำหนดเวกเตอร์ของแรงดันไฟฟ้า U1 ที่ใช้กับขดลวดปฐมภูมิ ซึ่งหันขึ้นสัมพันธ์กับเวกเตอร์กระแสลัดวงจร Ik ในทิศทางล่วงหน้าโดยมุมไฟฟ้าลัดวงจร pk มุมนี้ขึ้นอยู่กับ

อัตราส่วนของแนวต้าน xk และ rk ยิ่งความต้านทานอุปนัย xk สูงและความต้านทานแอคทีฟ rk ที่เล็กลง มุม φ จะยิ่งมากขึ้น ดังนั้นกระแสลัดวงจรของหม้อแปลง Ik=U1/zk

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกในอิมพีแดนซ์ของขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าที่พิกัดกระแสคือ 5-7% ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด นั่นคือ กระแสไฟลัดวงจรจะมากกว่ากระแสที่กำหนดหลายเท่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดมากกว่าแรงดันไฟฟ้า ลดความต้านทานของขดลวดที่พิกัดกระแส

อัตราส่วน Ik/In=100/uk เรียกว่าอัตราส่วนกระแสลัดวงจร โดยที่ Uk คือแรงดันไฟฟ้าลัดวงจร

ดังนั้นกระแสลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าจึงมากกว่ากระแสที่กำหนดหลายเท่า ในที่นี้ เราหมายถึงค่าสถานะคงตัวของกระแสลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า กระแสดังกล่าวซึ่งมากกว่ากระแสที่กำหนดหลายเท่าจะไหลในขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าตลอดเวลาของการลัดวงจรไม่ว่าจะใหญ่แค่ไหนก็ตาม อย่างไรก็ตาม ในขณะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร กระแสลัดวงจรหลายหลากอาจมากกว่าเดิม กระแสไฟลัดทันทีจะแตกต่างจากสถานะคงตัว 2 เท่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่าทันทีของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

หากไฟฟ้าลัดวงจรของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าเกิดขึ้นในขณะที่ค่าแรงดันทันที u เท่ากับค่าสูงสุด Uim แล้วกระแสไฟลัดทันที

ในกรณีไฟฟ้าลัดวงจรในขณะที่แรงดันเป็นศูนย์ กระแสลัดวงจรทันทีจะเป็น 2 เท่าของกระแสคงที่

กระแสไฟลัดวงจรจะเพิ่มอุณหภูมิของขดลวดอย่างรวดเร็วซึ่งคุกคามความสมบูรณ์ของฉนวน การสูญเสียในสายไฟของขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟที่สอง ดังนั้นในกรณีที่กระแสไฟฟ้าลัดวงจรมากกว่ากระแสที่กำหนด 20 เท่าการสูญเสียในสายไฟของขดลวดจะมากกว่ากระแสไฟที่กำหนด 400 เท่า (ถ้าเราไม่ทำ คำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของความต้านทานขดลวดจากความร้อน) การปล่อยพลังงานสูงในสายไฟของขดลวดทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากความสมบูรณ์ของฉนวนสามารถแตกได้และหม้อแปลงไฟฟ้าอาจล้มเหลว

ดังนั้นหม้อแปลงทั้งหมดจึงมีการป้องกันที่รวดเร็วเพียงพอซึ่งจะปิดหม้อแปลงในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร หากช่วงเวลาที่หม้อแปลงอยู่ในโหมดลัดวงจรสั้น ขดลวดจะไม่มีเวลาให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เป็นอันตรายต่อฉนวน

การลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอันตรายมาก เนื่องจากอาจนำไปสู่การทำลายล้างได้ หากกระแสไหลไปในทิศทางเดียวกันในสายคู่ขนานสองเส้น ลวดเหล่านี้จะถูกดึงดูดเข้าหากัน และหากกระแสไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม ลวดจะผลักกัน

หม้อแปลงไฟฟ้ามีหลายรอบขนานกัน ซึ่งแต่ละอันถือได้ว่าเป็นสายแยก ในการเลี้ยวของกระแสน้ำที่คดเคี้ยว (ปฐมภูมิหรือทุติยภูมิ) ใด ๆ ในทิศทางเดียวกันเพื่อให้ทุกรอบของขดลวดเดียวถูกดึงดูดซึ่งกันและกัน แรงแม่เหล็กของขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นขดลวดจึงมีแนวโน้มที่จะผลักกัน

แรงทางกลที่กระทำต่อขดลวดจะขึ้นอยู่กับการออกแบบของขดลวด ตำแหน่งของการหมุน และกระแสที่ไหลในขดลวด ในขดลวดสมมาตรที่มีจุดศูนย์กลาง แรง F ที่กระทำต่อขดลวดจะถูกตั้งฉากกับแกนของขดลวด ในขดลวดสลับจาน แรงจะถูกส่งตรงขนานกับแกนของขดลวด

เนื่องจากแรงที่กระทำต่อสายไฟที่มีกระแสขึ้นอยู่กับผลคูณของกระแส แรง F ที่กระทำต่อขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าระหว่างการลัดวงจรจะมากกว่าแรงที่เกิดขึ้นที่พิกัดโหลดหลายเท่า ภายใต้การกระทำของแรงทางกลที่มีขนาดใหญ่มาก ขดลวดของหม้อแปลงจะเสียรูปจนฉนวนสามารถแตกหักได้และความแข็งแรงทางไฟฟ้าจะลดลงอย่างรวดเร็ว การออกแบบขดลวดต้องได้รับการออกแบบให้มีความแข็งแรงทางกลที่สามารถทนต่อแรงที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาแรกจากกระแสลัดวงจรในทันที

โหมดลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นโหมดดังกล่าวเมื่อขั้วของขดลวดทุติยภูมิถูกปิดโดยตัวนำกระแสไฟฟ้าที่มีความต้านทานเท่ากับศูนย์ (ZH = 0) การลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้าภายใต้สภาวะการทำงานจะสร้างโหมดฉุกเฉิน เนื่องจากกระแสไฟสำรองและกระแสหลักจึงเพิ่มขึ้นหลายสิบเท่าเมื่อเทียบกับโหมดปกติ ดังนั้นในวงจรที่มีหม้อแปลงไฟฟ้าจะมีการป้องกันในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจรจะปิดหม้อแปลงโดยอัตโนมัติ

ภายใต้เงื่อนไขของห้องปฏิบัติการ เป็นไปได้ที่จะทำการทดสอบไฟฟ้าลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งขั้วของขดลวดทุติยภูมิจะลัดวงจร และแรงดันดังกล่าว Uk จะถูกนำไปใช้กับหลักซึ่งกระแสในขดลวดปฐมภูมิ ไม่เกินค่าเล็กน้อย (Ik คือลักษณะของหม้อแปลงที่ระบุในหนังสือเดินทาง

ทางนี้ (%):

โดยที่ U1nom คือแรงดันไฟฟ้าหลักที่กำหนด

แรงดันไฟฟ้าลัดวงจรขึ้นอยู่กับ ไฟฟ้าแรงสูงขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุด 6-10 kV uK = 5.5% ที่ 35 kV uK = 6.5÷7.5% ที่110 kV uK = 10.5% เป็นต้น ดังจะเห็นได้จากการเพิ่มค่าพิกัดที่สูงกว่า เพิ่มแรงดันไฟลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า

เมื่อแรงดันไฟฟ้า Uk อยู่ที่ 5-10% ของแรงดันไฟฟ้าหลักที่กำหนด กระแสแม่เหล็ก (กระแสไม่มีโหลด) จะลดลง 10-20 เท่าหรือมากกว่านั้นอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นในโหมดลัดวงจรจะถือว่า

ฟลักซ์แม่เหล็กหลักФก็ลดลง 10-20 เท่าและฟลักซ์การรั่วของขดลวดจะเทียบเท่ากับฟลักซ์หลัก

เนื่องจากในกรณีที่เกิดการลัดวงจรของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง แรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว U2 = 0 สมการ e ดีเอส สำหรับเธอใช้แบบฟอร์ม

และสมการแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงเขียนเป็น

สมการนี้สอดคล้องกับวงจรสมมูลของหม้อแปลงที่แสดงในรูปที่ หนึ่ง.

แผนภาพเวกเตอร์ของหม้อแปลงไฟฟ้าระหว่างไฟฟ้าลัดวงจรที่สอดคล้องกับสมการและแผนภาพของรูปที่ 1 แสดงในรูป 2. แรงดันไฟฟ้าลัดวงจรมีส่วนประกอบที่ทำงานอยู่และปฏิกิริยา มุม φk ระหว่างเวกเตอร์ของแรงดันและกระแสเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างส่วนประกอบอุปนัยแอคทีฟและรีแอกทีฟของความต้านทานของหม้อแปลง

ข้าว. 1. วงจรสมมูลของหม้อแปลงกรณีไฟฟ้าลัดวงจร

ข้าว. 2. แผนภาพเวกเตอร์ของหม้อแปลงไฟฟ้าลัดวงจร

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีพิกัดกำลัง 5-50 kVA XK/RK = 1 ÷ 2; ที่มีกำลังไฟพิกัด 6300 kVA หรือมากกว่า XK/RK = 10 หรือมากกว่า ดังนั้นจึงเชื่อว่าสำหรับหม้อแปลงกำลังสูง UK = Ukr และอิมพีแดนซ์ ZK = Hk

ประสบการณ์ไฟฟ้าลัดวงจร

การทดลองนี้เหมือนกับการทดสอบวงจรเปิด เพื่อกำหนดพารามิเตอร์ของหม้อแปลงไฟฟ้า ประกอบวงจร (รูปที่ 3) ซึ่งขดลวดทุติยภูมิถูกลัดวงจรโดยจัมเปอร์โลหะหรือตัวนำที่มีความต้านทานใกล้กับศูนย์ แรงดันไฟฟ้า UK ใช้กับขดลวดปฐมภูมิซึ่งกระแสในนั้นเท่ากับ ค่าเล็กน้อยไอ1น.

ข้าว. 3. แผนภาพประสบการณ์การลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า

ตามข้อมูลการวัด พารามิเตอร์ต่อไปนี้หม้อแปลงไฟฟ้า

แรงดันไฟลัดวงจร

โดยที่ UK คือแรงดันไฟฟ้าที่วัดโดยโวลต์มิเตอร์ที่ I1 = I1nom ในโหมดลัดวงจร สหราชอาณาจักรมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นการสูญเสียที่ไม่มีโหลดจึงน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดหลายร้อยเท่า ดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ว่า Рpo = 0 และกำลังที่วัดโดยวัตต์มิเตอร์คือการสูญเสียพลังงาน Рpc เนื่องจากความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้า

ณ ปัจจุบัน I1, = I1nom รับ จัดอันดับการสูญเสียพลังงานสำหรับการทำความร้อนที่คดเคี้ยว Rpk.nom ซึ่งเรียกว่า การสูญเสียทางไฟฟ้าหรือการสูญเสียไฟฟ้าลัดวงจร.

จากสมการแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้าและจากวงจรสมมูล (ดูรูปที่ 1) เราได้รับ