变压器副方突然短路时的瞬变过程

时间:2023-03-11作者:佚名

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。
变压器副方突然短路时的瞬变过程

(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/ωrK=r1 r2'α为短路开始瞬间外施电压初相角;iK =i1


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(XKrK),短路阻抗角
TK=LKrK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]

变压器副方突然短路时的瞬变过程 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
IKmax=1.414IK[E 1]=1.414IKKS (7)

KS物理意义是,突然短路电流最大值与稳态短路电流幅值之比值。大小与rK,XK有关 。
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*
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。

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