变压器突然短路,电流很大,因此忽略激磁电流,这时变压器的等效电路可采取简化等效电路。
(1)建立微分方程并求解
1求解
u1=1.414U1sin(ωt+α)=LKdiK/dt+rKiK (1)式中:LK=L1+L2'=xK/ω;rK=r1+r2';α为短路开始瞬间外施电压初相角;iK =i1
得
iK=iKS+iKt=1.414(U1/ZK)sin(ωt+α-θK)+CE (2)
式中:
iKS=1.414IKsin(ωt+α-θK),电流稳态分量
iKt=CE,电流暂态分量,E 为 e 的-(t/Tk)次方
θK=arctg(XK/rK),短路阻抗角
TK=LK/rK,时间常数
2求待定积分常数 C
因负载电流与短路电流相比是很小的,故此时认为突然短路发生在空载。
代入初始条件 t=0,iK=0 求积分常数
C=-1.414IKsin(α-θK) (3)
3短路电流的通解
iK=1.414IKsin(ωt+α-θK)-1.414IK[sin(α-θK)]E (4) 对于它,人们更关心的是它的最大值和衰减时间。
(2)分析iKmax和t
1设突然短路时电压的初相角α=θK,据(3)式,得iKt=0,说明从短路开始变压器就直接进入稳态。一种理想的极端情况。
iK=1.414IKsin(ωt) (5)
2设突然短路时,电压初相角α=θK±(π/2),则(4)式得,暂态分量有最大幅值。属于最严重的情况。
iK=1.414IK[E-cosωt]
由图知,iK的最大值在ωt=π时,即短路电流的最大值发生在短路后的半个周期,即t=π/ω
将t=π/ω代入(6)式得 一般中小型变压器,KS=1.2~1.35 大型变压器,KS=1.75~1.81 |
3突然短路电流最大幅值的倍数短路电流标么值
IK*=IK/IN=UN/INZK=1/ZK* (8)
(8)式代入(7)式IKmax=1.414INKS/ZK*
即iKmax/1.414IN=KS/ZK* (9)
4衰减时间
由(4)式知,该电流以指数规律衰减。由波形图知,瞬变电流[红线]的衰减过程极快,一般经过几个周期便进入稳态了。