Regimul de functionare in scurtcircuit al transformatorului electric

Regimul de functionare in scurtcircuit al transformatorului electric

La reducerea impedantei de sarcina Z_S, conectata la bornele infasurarii se-cundare ale transformatorului (fig.2.8), curentul i₂ creste. In cazul limita cand Z_S=0, bornele infasurarii secundare ale transformatorului se conecteaza in scurtcir-cuit, cand U₂=0. Acest regim de functionare al transformatorului se numeste regim de scurtcircuit. In plus, daca infasurarea primara este alimentata la tensiunea nominala U_1n, curentul ce trece prin ea la scurtcircuit I_1k este de 10-20 ori mai mare decat curentul nominal I_1n al transformatorului.

Daca se porneste de la ecuatia (2.23), ce caracterizeaza starea electrica a in-fasurarii secundare a transformatorului in regim de sarcina, pentru regimul de scurtcircuit, in care U₂=0 se obtine:

de unde:

Deoarece are valoare relativ mica, valoarea efectiva a curentului secundar in regimul de scurtcircuit este foarte mare.

In acest caz, curentul la functionarea in gol I₁₀ se poate neglija adica se admite I₁₀, motiv pentru care din ecuatia (2.17) rezulta:

(2.24)

In consecinta, curentul I_1k ce trece prin infasurarea primara se consuma in intregime pentru invingerea reactiei magnetice a curentului I_2k. Cresterea sensibila a curentilor in regim de scurtcircuit determina cresterea de mai multe ori a fluxu-rilor de dispersie, adica cresc caderile de tensiune in reactantele de dispersie. De mai multe ori cresc si caderile de tensiune pe rezistentele active. In acest caz, o parte importanta a tensiunii primare U₁ se echilibreaza (vezi ecuatia 2.20) cu cade-rile de tensiune si , care conduce la reducerea t.e.m. E₁. Reducerea t.e.m. E₁ in regim de scurtcircuit este urmare a reducerii marimii fluxului magnetic de baza la valoarea.

Trecerea curentilor mari in regimul de scurtcircuit determina incalzirea inad-misibila a infasurarilor transformatorului care provoaca deteriorarea izolatiei lor.

Pe langa aceasta, datorita interactiunii acestor curenti se genereaza forte electrodinamice considerabile, sub actiunea carora, infasurarile transformatorului se pot distruge. Iata de ce regimul de scurtcircuit la tensiune nominala la bornele infasurarii primare este periculos pentru transformator si la aparitia lui transforma-torul trebuie neaparat decuplat de la reteaua de alimentare.

In scopul studiului fenomenelor din transformator in regimul de functionare in scurtcircuit, fara ca el sa fie periculos, in practica adesea se efectueaza incer-carea de laborator la scurtcircuit (cu tensiune de alimentare redusa), ce se studiaza in cele urmatoare. Din ecuatia (2.24) rezulta:

sau (2.25)

unde:

- raportul de transformare al transformatorului.

Egalitatea (2.25) indica faptul, ca cei doi curenti sunt in opozitie de faza si transformatoarele in regim de scurtcircuit se pot utiliza pentru transformarea in raport relativ exact a curentilor cu valori efective mari in curenti cu valori efective mici, necesare la masurari cu aparate obisnuite. Transformatoarele special realizate in acest scop, al caror regim nominal de functionare este cel de scurtcircuit sunt numite transformatoare de masura a curentilor.

Pe langa aceasta, in scopul masurarilor electrice, foarte adesea in practica, pe langa transformatoarele de masura a curentilor in circuitele cu curenti mari se includ diferite protectii sau echipamente de protectie.

Particularitatea caracteristica a transformatoarelor de masura a curentilor este aceea ca datorita actiunii puternic demagnetizante a infasurarilor secundare, ele functioneaza cu flux magnetic relativ redus. Pe langa aceasta, spre deosebire de transformatoarele obisnuite, aici marimea curentului primar se stabileste de consu-matori si practic nu depinde de curentul secundar de masurat.

Iata de ce, in procesul de functionare al transformatorului de curent, daca se intrerupe circuitul infasurarii lui secundare, curentul primar ce isi pastreaza mari-mea, devine complet magnetizant. Aceasta conduce la cresterea sensibila a fluxului magnetic si a t.e.m. induse de el.

In plus, tensiunea la bornele infasurarii secundare atinge valori sensibile, periculoase pentru personalul de exploatare. Cresterea fluxului magnetic determina incalzirea rapida a miezului magnetic si distrugerea izolatiei infasurarilor transfor-matorului. Din acest motiv, in circuitul infasurarii secundare al transformatorului de curent nu se introduc sigurante, iar infasurarea se protejeaza la pamant.