как определить и что делать

Довольно часто в электрических сетях, при возникновении определенных условий, может наступить режим короткого замыкания. В таких случаях происходит контакт двух точек с различными потенциалами. Данное явление представляет собой серьезную опасность как для людей, так и для объектов, где это случилось. Значительный ущерб может быть нанесен и трансформаторам, особенно тем, которые используются в системах передачи электроэнергии на большие расстояния. Поэтому в электротехнике большое внимание уделяется защитным мероприятиям.

Содержание

Что такое короткое замыкание

Коротким замыканием называется такое состояние электрической сети, при котором возникает контакт между какими-либо точками цепи с разными значениями потенциалов. Зона контакта отличается низким сопротивлением, поэтому в таком месте резко возрастает сила тока, многократно превышая допустимые значения.

Таким образом, при замыкании источника напряжения с незначительным внутренним сопротивлением, в цепи начнет протекать ток, представляющий собой отношение ЭДС этого источника и суммы, которая включает в себя внутреннее сопротивление источника и сопротивление замкнутой цепи. Когда источник тока обладает большой мощностью, сила тока значительно возрастает. Высокий потенциал наносит повреждения всем элементам цепи, в том числе, соединительным проводам и потребителям. Как правило, они быстро перегреваются и становятся причиной возгорания.

В связи с этим, схема использования мощных источников питания предполагает включение в цепь защиту потребителей от коротких замыканий, возникающих под действием различных факторов. Простейшими средствами защиты от разрушений служат плавкие предохранители. Чаще всего используются автоматические защитные устройства, способные многократно восстанавливать работоспособность цепи после срабатывания, в то время как предохранители могут быть использованы лишь один раз.

Особую опасность замыкание представляет для аккумуляторных батарей. Пребывание в таком состоянии в течение длительного времени вызывает закипание электролита и его разбрызгивание. Литиевые АКБ в таких случаях перегреваются, их корпус взрывается, а сам литий начинает гореть.

Виды коротких замыканий

Все электрические замыкания можно условно разделить на несколько разновидностей.

Подобная классификация определяется ГОСТом 52735-2007 и представлена следующими видами:

• Трехфазное КЗ. Наступает в результате электрического контакта между всеми тремя фазами. В данном случае распределение нагрузки происходит симметрично, без так называемого перекоса фаз, значительно упрощая расчеты силы тока короткого замыкания. Однако, с точки зрения электродинамики и теплового воздействия, данное явление считается наиболее опасным. Любые контакты с землей не оказывают влияния на общий ход и параметры процесса.
• Замыкание фазы и нуля. Данная схема процесса и все последующие, которые будут рассматриваться, относятся к разряду несимметричных. Подобное состояние чаще всего становится причиной перекосов напряжения, а при разрушении слоя изоляции токоведущих частей, возможен переход в другое качество – замыкание фазы с другой фазой.
• Замыкание двух фаз и земли. Такие ситуации характерны для систем с заземленными нейтралями.
• Замыкание одной фазы и земли. В практической деятельности встречается наиболее часто, затрагивает промышленные и бытовые сети и оборудование, подключенное к ним.
• Двойное замыкание на землю, при котором каждая фаза самостоятельно замыкается с землей, а между собой они электрически не контактируют.

Причины возникновения КЗ

Во многих случаях замыкание в цепи носит случайный характер. Однако, существуют специфические причины, которые прямо или косвенно влияют на возникновение режима короткого замыкания.

Среди них наибольшее распространение получили следующие:

• Изношенные электрические сети и оборудование бытовых и промышленных объектов. В процессе длительной эксплуатации наступает полная или частичная потеря диэлектрических свойств изоляции токоведущих частей и проводников. Это приводит к неожиданным и незапланированным соединениям, то есть, замыканиям. Состояние изоляции определяется путем визуального осмотра.
• Высокая нагрузка на сеть, превышающая допустимые нормы. В результате, токоведущие части и провода сильно нагреваются, изоляция повреждается и наступает нештатная ситуация.
• Удары молний в высоковольтную линию вызывают перенапряжение в сети. Это может произойти не только из-за прямого попадания, но и по причине ионизации воздуха, вызванной близким разрядом. Электропроводимость воздуха резко возрастает и между линиями с высокой вероятностью появляется электрическая дуга.
• Физические воздействия, приводящие к механическим повреждениям изоляционного слоя.
• Металлические предметы могут соприкоснуться с токоведущими частями. Часто происходит из-за неудовлетворительного содержания электрохозяйства.
• Неисправное электрооборудование, подключаемое к сети.
• Большое значение имеет человеческий фактор. Сюда входят все случаи, произошедшие в результате неправильных действий рабочих или обслуживающего персонала. В основном, это ошибки при монтаже, неправильная схема подключения, попытки отремонтировать неисправное оборудование и т. д.

Короткие замыкания и трансформаторные устройства

Существенное негативное влияние замыкания в цепях оказывают практически на все виды трансформаторов. В подобных случаях возникает режим короткого замыкания, при котором токопровод с нулевым сопротивлением замыкает на выводах вторичную обмотку. В условиях эксплуатации это приводит к возникновению аварийного режима из-за резкого роста вторичного и первичного тока, сравнительно с номиналом.

С целью предотвращения негативных последствий в цепях, использующих трансформаторные устройства предусматривается защита, обеспечивающая автоматическое отключение прибора.

В специальных лабораториях проводят испытания трансформаторов на их устойчивость к таким воздействиям. Для этого зажимы на вторичной обмотке коротко замыкаются, а на первичную обмотку подается напряжение U_к, при котором ее ток будет оставаться на уровне номинала. Напряжение короткого замыкания u_к является основной характеристикой трансформатора, выражается в процентах и вычисляется по формуле: u_к = (U_к х 100)/U_1ном. Величина U_1ном представляет собой показатель номинального первичного напряжения.

При коротком замыкании значение U_к является очень маленькой величиной, в связи с этим потери холостого хода в несколько сотен раз меньше, чем в условиях действия номинального напряжения. Сильный нагрев обмоток приводит к росту их активного сопротивления и дальнейшим потерям мощности трансформатора. Они известны также, как потери короткого замыкания или электрические потери.

В режиме КЗ будут изменяться и внешние характеристики трансформатора в соответствии с подключенной нагрузкой. Так, индуктивная нагрузка вызывает снижение напряжения на вторичной обмотке с одновременным увеличением тока. Емкостные нагрузки, как показывает график, наоборот, приводят к росту напряжения при увеличении нагрузочного тока. Чисто активная нагрузка будет удерживать характеристики тока и напряжения в более жестких рамках.

Режим короткого замыкания трансформатора; Школа для электриков: Электротехника и электроника

При токе I1, = I1ном получаются номинальные потери мощности на нагрев обмоток Pnk.ном, которые называются электрическими потерями или потерями короткого замыкания.

Содержание

Режим короткого замыкания трансформатора

Состояние короткого замыкания трансформатора возникает, когда вторичные зажимы замыкаются проводником с нулевым сопротивлением (ZH = 0). Короткое замыкание трансформатора в рабочих условиях создает аварийную ситуацию, так как вторичный ток, а значит и первичный ток, увеличивается в несколько десятков раз по сравнению с номинальным током. По этой причине трансформаторные цепи оснащены защитами, которые автоматически отключают трансформатор в случае короткого замыкания.

Трансформатор может быть короткозамкнутым в лабораторных условиях путем замыкания зажимов вторичной обмотки и подачи на первичную обмотку напряжения Uk так, чтобы ток первичной обмотки не превышал номинального значения (Ik

где U1nom – номинальное первичное напряжение.

Напряжение короткого замыкания зависит от высшего напряжения обмотки трансформатора. Так, например, для высокого напряжения 6-10 кВ uK = 5,5%, для 35 кВ uK = 6,5÷7,5%, для 110 кВ uK = 10,5% и т.д. Как видно, напряжение короткого замыкания трансформатора увеличивается по мере увеличения высокого номинального напряжения.

При Uk 5-10% от номинального первичного напряжения ток намагничивания (ток холостого хода) уменьшается в 10-20 раз или даже более значительно. Поэтому в режиме короткого замыкания считается, что

Основной магнитный поток Ф также уменьшается в 10-20 раз, а потоки рассеяния обмотки становятся соизмеримыми с основным потоком.

Поскольку при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора напряжение на его зажимах U2 = 0, уравнение э. д.с. трансформатора имеет вид

а уравнение напряжения для трансформатора записывается в виде

Это уравнение представлено схемой трансформатора, показанной на рис. 1.

Векторная диаграмма короткого замыкания трансформатора, соответствующая уравнению и схеме рис. 1, показана на рис. 2. Напряжение короткого замыкания имеет активную и реактивную составляющие. Угол φc между векторами этих напряжений и токов будет зависеть от соотношения между активным и реактивным индуктивным сопротивлением трансформатора.

Рис. 1 Схема трансформатора в состоянии короткого замыкания

Рис. 2. Векторная диаграмма короткозамкнутого трансформатора

Для трансформаторов с номинальной мощностью 5-50 кВА, XK/RK = 1 ÷ 2; с номинальной мощностью 6300 кВА и более, XK/RK = 10 и более. Поэтому предполагается, что трансформаторы большой мощности имеют UK = Ucr и импеданс ZK = Xk.

Эксперименты с коротким замыканием.

Это испытание, как и испытание холостого хода, проводится для определения параметров трансформатора. Создается цепь (рис. 3), в которой вторичная обмотка замыкается металлической перемычкой или проводом с сопротивлением, близким к нулю. К первичной обмотке должно быть приложено напряжение питания Uк, при котором ток в ней равен номинальному значению I1ном.

Рис. 3 Схема эксперимента по короткому замыканию с трансформатором

На основании данных измерений можно определить следующие параметры трансформатора

Напряжение короткого замыкания

где UK – напряжение, измеренное вольтметром при I1, = I1ном. В режиме короткого замыкания UK очень мал, поэтому потери холостого хода в сотни раз меньше, чем при номинальном напряжении. Поэтому можно предположить, что Ppo = 0, и что мощность, измеренная ваттметром, является потерей мощности Pnc, возникающей из-за активного сопротивления обмоток трансформатора.

При токе I1, = I1ном получаем номинальную потерю мощности на нагрев обмоток Pnk.ном, которая называется электрическими потерями или потерями короткого замыкания.

Из уравнения напряжения для трансформатора и эквивалентной схемы (см. рис. 1) получаем

Где ZK – импеданс трансформатора.

Измерив Uk и I1, мы можем рассчитать импеданс трансформатора

Потеря мощности при коротком замыкании может быть выражена формулой

поэтому активное сопротивление обмоток трансформатора

считывается с ваттметра и амперметра. Зная Zk и RK, мы можем рассчитать индуктивное сопротивление обмоток:

Зная Zk, RK и Xk трансформатора, можно получить основной треугольник напряжения короткого замыкания (треугольник OAB на рис. 2) и определить активную и индуктивную составляющие напряжения короткого замыкания:

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это очень поможет в развитии нашего сайта!

Однофазные трансформаторы используются в тех случаях, когда трехфазные трансформаторы необходимой мощности невозможно изготовить или трудно транспортировать. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов 500 кВ составляет 3×533 МВА, 750 кВ – 3×417 МВА, 1150 кВ – 3×667 МВА.

Типы трансформаторов и их параметры

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока из одного напряжения в другое. Наиболее часто используются трехфазные трансформаторы, поскольку их потери на 12-15% ниже, а расход активных материалов и затрат на 20-25% меньше, чем у группы из трех однофазных трансформаторов той же общей мощности.

Максимальная единичная мощность трансформаторов ограничена весом, габаритами и условиями транспортировки.

Трехфазные трансформаторы на 220 кВ производятся до 1000 МВА, на 330 кВ – 1250 МВА, на 500 кВ – 1000 МВА.

Однофазные трансформаторы используются, если невозможно изготовить трехфазные трансформаторы необходимой мощности или их транспортировка затруднена. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов 500 кВ составляет 3×533 МВА, 750 кВ – 3×417 МВА, 1150 кВ – 3×667 МВА.

Трансформаторы делятся на двухобмоточные и трехобмоточные в зависимости от количества обмоток с различным напряжением на фазу. Кроме того, обмотки одного напряжения, обычно самого низкого, могут состоять из двух или более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленной обмоткой. Обмотки высокого, среднего и низкого напряжения обозначаются аббревиатурой HV, MV, LV.

Трансформаторы с расщепленной обмоткой НН позволяют подключить несколько генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие консолидированные силовые блоки позволяют упростить проектирование распределительных устройств 330-500 кВ (распределительных щитов). Трансформаторы с расщепленной обмоткой низкого напряжения широко используются в системах вспомогательного электроснабжения крупных тепловых электростанций с единичной мощностью 200-1200 МВт, а также на понижающих подстанциях для ограничения токов короткого замыкания.

Основными параметрами трансформаторов являются: номинальная мощность, напряжение, ток; напряжение короткого замыкания: ток холостого хода; потери холостого хода и короткого замыкания.

Номинальная мощность трансформатора составляет это полная мощность, указанная на заводской табличке, при которой трансформатор может быть непрерывно нагружен при номинальных условиях площадки и охлаждающей среды при номинальной частоте и напряжении.

Для трансформаторов общего назначения, устанавливаемых на открытом воздухе и имеющих естественное масляное охлаждение без обдува и с обдувом, за номинальные условия охлаждения принимается естественно изменяющаяся температура окружающего воздуха (для климатического исполнения У: среднесуточная не более 30°С, среднегодовая не более 20°С), а для трансформаторов с водомасляным охлаждением температура воды на входе в радиатор принимается не более 25°С (ГОСТ 11677-85).

Номинальная мощность двухобмоточного трансформатора – мощность каждой из обмоток.

Трехобмоточные трансформаторы могут быть выполнены с одинаковыми или разными силовыми обмотками. В последнем случае в качестве номинальной мощности принимается наибольшая номинальная мощность отдельных обмоток трансформатора.

Номинальная мощность автотрансформатора номинальная мощность каждой стороны трансформатора, которая подключена к другой стороне (“проходная” мощность).

Трансформаторы устанавливаются не только на открытом воздухе, но и в закрытых, неотапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. В этом случае трансформаторы могут быть постоянно нагружены на номинальную мощность, но срок службы трансформатора несколько сокращается из-за ухудшения условий охлаждения.

Номинальные напряжения обмоток – напряжения первичной и вторичной обмоток в состоянии холостого хода трансформатора.

В случае трехфазного трансформатора это линейное напряжение (фаза-фаза). Для однофазного трансформатора, предназначенного для включения в трехфазную группу, соединенную звездой, – это

.

Когда трансформатор работает под нагрузкой и номинальное напряжение подается на первичные клеммы, вторичное напряжение ниже номинального на величину потери напряжения в трансформаторе. Коэффициент трансформации трансформатора n определяется отношением номинальных напряжений первичной и вторичной обмоток

.

В трехобмоточных трансформаторах коэффициент трансформации для каждой пары обмоток: ВН и НН; ВН и НН; ВН и НН.

Номинальные токи трансформатора Это указанные на заводской табличке токи в обмотках, при которых трансформатор может нормально работать в течение длительного времени.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора основывается на номинальной мощности и напряжении трансформатора.

Напряжение короткого замыкания u_к – это напряжение, которое при приложении к одной из обмоток трансформатора при коротком замыкании другой обмотки вызывает ток, равный номинальному току, протекающему через эту обмотку.

Напряжение короткого замыкания определяется падением напряжения на трансформаторе, которое характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора.

В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах напряжение короткого замыкания определяется для любой пары обмоток, когда третья обмотка разомкнута. Поэтому в каталогах приводятся три значения напряжения короткого замыкания: u_{к LV-NV}, u_{в ВН-КН}, u_{в Л-НВ , u в Ч-НВ}.

Поскольку индуктивное сопротивление обмоток значительно больше активного сопротивления (в малых трансформаторах в 2-3 раза, а в больших трансформаторах в 15-20 раз), u_к в основном зависит от реактивного сопротивления, т.е. от взаимного расположения обмоток, ширины канала между обмотками и высоты обмоток.

Значение u_к регулируется ГОСТом, в зависимости от напряжения и мощности трансформаторов. Чем выше напряжение и мощность трансформатора, тем выше напряжение короткого замыкания. Например, трансформатор мощностью 630 кВА на 10 кВ среднего напряжения имеет u_к = 5,5 %, при высоком напряжении 35 кВ u_к = 6,5%; трансформатор мощностью 80000 кВА при высоком напряжении 35 кВ имеет u_к = 9 %, а высоковольтный трансформатор 110 кВ имеет u_к = 10,5%.

Увеличение значения u_кТоки короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора могут быть уменьшены, но потребность в реактивной мощности и стоимость трансформаторов значительно возрастут. Если трансформатор 110 кВ мощностью 25 МВА спроектирован с u_к = 20% вместо 10%, его расчетная стоимость увеличится на 15,7%, а реактивная мощность удвоится (с 2,5 до 5,0 Мвар).

Трехобмоточные трансформаторы могут поставляться в двух исполнениях для u_к в зависимости от расположения обмотки.

Если обмотка NN находится внутри сердечника, обмотка WN снаружи, а обмотка CO между ними, то u_{в ВН-ВН}и меньшее значение u_{в ВН-КН}. В этом случае потери напряжения на низковольтных терминалах будут меньше, а ток короткого замыкания в низковольтной сети будет ограничен из-за увеличения значения u_{в ВН-ВН}

Если обмотка MV находится внутри магнитопровода, обмотка WN – снаружи, а обмотка LV – между ними, то u_{в ВН-ЧН}и меньшее значение u_{к ЛГ-ЛН}.

Значение u_{к LH-HN} остается одинаковым для обеих версий.

Ток холостого хода I_х описывает активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества магнитной цепи и магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах от номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах из холоднокатаной стали токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода P_х и токи короткого замыкания P_к определить КПД трансформатора.

Потери холостого хода состоят из перемагничивания и вихревых токов в стали. Для их снижения используются низкоуглеродистые холоднокатаные стали марок 3405, 3406 и другие холоднокатаные стали с изоляционными жаропрочными покрытиями. В справочниках и каталогах приводятся значения P_х значения для уровней А и В. Уровень А относится к трансформаторам из электротехнической стали с удельными потерями не более 0,9 Вт/кг, уровень В – с удельными потерями не более 1,1 Вт/кг (при В = 1,5 Тесла, f = 50 Гц).

Потери короткого замыкания состоят из потерь в обмотках из-за токов нагрузки, протекающих по обмоткам, и дополнительных потерь в обмотках и конструкции трансформатора. Добавочные потери вызваны блуждающими магнитными полями, которые создают вихревые токи в крайних обмотках и конструкциях трансформатора (стенки бака, ярмо и т.д.). Для их уменьшения обмотки выполняются транспонированным многожильным проводом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.

В современных конструкциях трансформаторов потери значительно снижены. Например, в трансформаторе мощностью 250 000 кВА при U = 110 кВ
(P_х = 200 кВт, P_к = 790 кВт), работающие круглый год (T_max = 6300 ч), потери электроэнергии составят 0,43% от электроэнергии, поставляемой трансформатором. Чем меньше мощность трансформатора, тем выше относительные потери в нем.

В сетях энергосистемы имеется большое количество трансформаторов малого и среднего размера, поэтому суммарные потери мощности всех трансформаторов в стране значительны, и очень важно улучшить конструкцию трансформатора для дальнейшего снижения P_х и P_к.

Силовые трансформаторы TM-SSHCH, TMH-SSHCH Electroshield-Samara

Напряжение короткого замыкания – это напряжение, которое должно быть приложено к одной из обмоток трансформатора, чтобы цепь проводила электричество. Остальные обмотки должны быть закорочены. Это значение можно найти в техническом паспорте самого устройства в процентах. По этому значению можно определить, может ли трансформатор работать параллельно.

Расчет тока короткого замыкания;

Этот ток представляет собой соединение фазных точек электрической системы друг с другом или с землей. В этом случае токи в их ветвях быстро возрастают, превышая номинальное значение.

Чтобы уменьшить последствия несчастных случаев, хорошо бы выбрать правильное оборудование. Но для этого необходимо также рассчитать силу тока. Как рассчитать ток короткого замыкания?

Во время таких явлений, как короткое замыкание, в электрической цепи возникают переходные процессы, которые напрямую связаны с индуктивностью цепи, препятствующей быстрому изменению тока. Поэтому ток короткого замыкания разделяется на такие компоненты, как:

• периодический. Оно возникает изначально и остается постоянным до тех пор, пока электроустановка не будет отключена от защиты;
• Апериодический. Он также возникает вначале, но сразу же уменьшается до нуля после завершения переходного процесса.

Расчет тока короткого замыкания основан на двух этапах:

• Построение схемы заземления на основе известных параметров. Элементы цепи питания заменяются эквивалентными сопротивлениями;
• Определение величины результирующего сопротивления до точек короткого замыкания.

Инженерный центр “ПрофЭнерго” располагает всем необходимым оборудованием для проведения высококачественных испытаний разъединителей, коротких замыканий и изоляторов, сплоченной командой специалистов и лицензиями на проведение всех необходимых испытаний и измерений. Выбирая электротехническую лабораторию “ПрофЭнергия”, вы выбираете надежную и качественную работу ваших приборов!

Если вы хотите заказать испытания разъединителей, коротких замыканий и изоляторов или у вас возникли вопросы, звоните нам: +7 (495) 181-50-34 .

Помимо напряжения короткого замыкания, существуют и другие не менее важные параметры трансформаторного оборудования. Например, их эффективность в значительной степени зависит от потерь холостого хода (P_х) и потери при коротком замыкании (P_к).

Лабораторный тест

В режиме короткого замыкания обмотка-2 замыкается токоведущим проводом, сопротивление которого стремится к нулю. Когда трансформатор находится в рабочем состоянии, короткое замыкание вызывает аварийное состояние, так как первичный и вторичный токи многократно превышают номинальные значения. По этой причине для такого оборудования предусмотрена специальная защита от самопроизвольного отключения.

В лабораториях короткие замыкания используются для испытания трансформаторов. Для этого на обмотку 1 подается напряжение U_кОбмотка 2 короткозамкнута, напряжение не превышает номинальное. Обмотка 2 замыкается накоротко и создает напряжение, обозначаемое как _uK, которое представляет собой напряжение короткого замыкания трансформатора, выраженное в % от U_к. В этом случае ток короткого замыкания равен номинальному току. В виде формулы это будет выглядеть следующим образом _uK = (U_к x 100)/U_1nomгде U_1nom будет номинальное напряжение в первичной обмотке.

Напряжение повреждения напрямую связано с высоким напряжением обмоток трансформатора. Если оно находится в диапазоне от 6 до 10 кВ, то значение _uK составит 5,5%, при 35 кВ 6,5 – 7,5%, при 110 кВ 10,5% и так далее. Специальная таблица поможет вам быстро найти значение.

Напряжение короткого замыкания трансформатора – Английский: Voltage of short circuit Напряжение короткого замыкания пары обмоток для двух обмоток и три значения напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высокое и низкое напряжение, высокое и среднее напряжение, среднее и низкое напряжение для… … Строительный словарь

НАПРЯЖЕНИЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Напряжение, которое должно быть приложено к первичной обмотке трансформатора при условии, что вторичная обмотка короткозамкнута и в ней протекает номинальный ток. Ток короткого замыкания составляет 5 – 12 % от номинального напряжения трансформатора. Эта мощность используется для замещения потерь в обмотках трансформатора.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое “напряжение короткого замыкания” в других словарях:

Напряжение короткого замыкания – 2.20 Напряжение короткого замыкания Напряжение, которое должно быть приложено к первичной обмотке при комнатной температуре, чтобы нагрузить закороченную вторичную обмотку током, равным номинальному вторичному току. Напряжение короткого замыкания………

напряжение короткого замыкания – trumpojo jungimo įtampa statusas T sritis automika atitikmenys: angl. short circuit voltage vok. Kurzschlußspannung, f rus. напряжение короткого замыкания, n pranc. напряжение судебной цепи, f … Автоматический терминал žodynas

напряжение короткого замыкания трансформатора – напряжение короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания пары обмоток для двухпроводной обмотки, и три значения напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высокое и низкое, высокое и среднее, среднее и низкое напряжение для трехпроводной обмотки…. … руководство технического переводчика

Напряжение короткого замыкания трансформатора малой мощности – Первичное напряжение трансформатора при коротком замыкании всех вторичных обмоток [ГОСТ 20938 75] Классификация трансформаторов >>> Синонимы Напряжение короткого замыкания … … … руководство технического переводчика

напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора – напряжение короткого замыкания. Напряжение сети, связанное с расчетной температурой, которое должно быть приложено при номинальной частоте к сетевым зажимам одной из обмоток пары так, чтобы в этой обмотке был ток, соответствующий меньшему из номинальных напряжений.

напряжение короткого замыкания (трансформатора) – [В. А.Семенов. Англо-русский словарь по релейной защите] Темы релейная защита EN импеданс напряжения (трансформатор) … Руководство технического переводчика

Напряжение короткого замыкания трансформатора – 9.1.5 Напряжение короткого замыкания трансформатора Напряжение короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания пары обмоток двухобмоточного трансформатора и три напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высокое и низкое, высокое и среднее,… … … Глоссарий терминов для стандартов и технической документации

Напряжение короткого замыкания маломощного трансформатора 95. – 95. напряжение короткого замыкания маломощного трансформатора D. напряжение короткого замыкания Kurzschlusspannung des Kleintransformators E. Напряжение короткого замыкания трансформатора малой мощности F. Tension de court circuit du transformateur de… … Глоссарий терминов для нормативно-технической документации

Напряжение короткого замыкания трансформатора – Английский: Voltage of short circuit Напряжение короткого замыкания пары обмоток для двухобмоточного трансформатора, а также три значения напряжения короткого замыкания для трех пар обмоток: высокое и низкое, высокое и среднее, среднее и низкое напряжение для… … Строительный словарь

Напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора – 9. 1.4 Напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора Напряжение короткого замыкания пары обмоток трансформатора Напряжение сети, связанное с расчетной температурой, которое должно быть приложено при номинальной частоте к зажимам сети одной из обмоток пары для того, чтобы это напряжение…..

Если все трансформаторы питаются от одной высоковольтной сети, то токи короткого замыкания при суммировании дадут несколько большее значение, чем в действительности. Сопротивлением шин и автоматических выключателей пренебрегают.

Ток короткого замыкания. От чего зависит величина тока короткого замыкания?

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта Power Coup Electric. В сегодняшней статье мы хотим поговорить о токах короткого замыкания в электрических сетях. Мы познакомимся с типичными примерами короткого замыкания, методами расчета токов короткого замыкания, сосредоточимся на взаимосвязи между индуктивным сопротивлением и номиналом трансформатора при расчете токов короткого замыкания, а также предоставим конкретные, несложные формулы для этих расчетов.

При проектировании электроустановок необходимо знать значения симметричных токов короткого замыкания для отдельных точек трехфазной цепи. Значения этих критических симметричных токов позволяют выбрать кабели, распределительные устройства, устройства селективной защиты и т.д.

Далее рассмотрим ток короткого замыкания для трехфазной цепи с нулевым сопротивлением, питаемой типичным понижающим трансформатором. В нормальных условиях этот тип неисправности (короткое замыкание в винтовом соединении) оказывается самым опасным, а расчеты очень просты. Простые расчеты при соблюдении определенных правил могут дать достаточно точные результаты, которые могут быть приняты при проектировании электроустановок.

Ток короткого замыкания во вторичной обмотке одного понижающего распределительного трансформатора. Предполагается, что сопротивление высоковольтной цепи очень мало, поэтому им можно пренебречь:

Расчет тока короткого замыкания

P – номинальная мощность в вольт-амперах, U2 – напряжение холостого хода между фазами вторичной обмотки, In – номинальный ток в амперах, Ic – ток короткого замыкания в амперах и Uc – напряжение короткого замыкания в процентах.

В таблице ниже приведены типичные напряжения короткого замыкания для трехфазных трансформаторов с напряжением обмотки высокого напряжения 20 кВ.

Типичные напряжения короткого замыкания

Если, например, мы рассматриваем случай, когда несколько трансформаторов питают шину параллельно, значение тока короткого замыкания в начале линии, подключенной к шине, может быть принято как сумма токов короткого замыкания, которые предварительно рассчитываются отдельно для каждого трансформатора.

Если все трансформаторы питаются от одной высоковольтной сети, то сумма токов короткого замыкания даст значение несколько большее, чем фактическое. Сопротивлением шин и автоматических выключателей пренебрегают.

Предположим, что трансформатор имеет номинальную мощность 400 кВА и вторичное напряжение 420 В, тогда если Ucf = 4%, то

Пример расчета тока короткого замыкания

Следующий рисунок поясняет этот пример.

Рисунок для расчета тока короткого замыкания

Точность полученного значения достаточна для расчета установки.

Ток трехфазного короткого замыкания в любой точке установки со стороны низкого напряжения:

Расчет тока трехфазного короткого замыкания

Вот: U2 – напряжение холостого хода между фазами во вторичной обмотке трансформатора. Zt – импеданс цепи над точкой отказа. В следующем разделе мы рассмотрим, как найти Zt.

Каждая часть системы, будь то сеть, силовой кабель, трансформатор, автоматический выключатель или шина, имеет свое собственное сопротивление Z, состоящее из активного сопротивления R и реактивного сопротивления X.

Емкость здесь не играет никакой роли. Z, R и X выражаются в омах и в расчетах представляются как стороны правильного треугольника, как показано на рисунке ниже. Для расчета полного сопротивления используется правило правильного треугольника.

” width=”237″ height=”268″>

Треугольник сопротивления

Сеть разделена на отдельные участки, чтобы найти X и R для каждого участка, чтобы было удобно проводить расчеты. Для последовательной цепи значения сопротивлений просто складываются вместе, и в результате получаются Xt и Rt. Сопротивление Zt определяется по теореме Пифагора для правильного треугольника по формуле:

Расчет Xz

Xt не учитывает влияние индуктивности, и если соседние индуктивности влияют друг на друга, то фактическое индуктивное сопротивление будет больше. Обратите внимание, что расчет Xz применим только к отдельной независимой цепи, т.е. аналогично, без влияния взаимной индуктивности. Если параллельные цепи расположены близко друг к другу, то сопротивление Xz будет явно больше.

Теперь рассмотрим схему, подключенную к входу понижающего трансформатора. Ток трехфазного короткого замыкания Iкз или мощность короткого замыкания Rкз определяется поставщиком электроэнергии, но общее эквивалентное сопротивление может быть получено из этих данных. Общий эквивалентный импеданс, при этом дается эквивалент для стороны низкого напряжения:

Расчет полного эквивалентного импеданса Zkz

Rkz – мощность трехфазного короткого замыкания, U2 – напряжение холостого хода низковольтной цепи.

Как правило, активная составляющая сопротивления высоковольтной сети, Ra, очень мала и пренебрежимо мала по сравнению с индуктивным сопротивлением. Традиционно предполагается, что Xa составляет 99,5% Za, а Ra – 10% Ha. В таблице ниже приведены приблизительные значения для трансформаторов мощностью 500 МВА и 250 МВА.

Характеристики масляных трансформаторов

Характеристики трансформаторов сухого типа

Ztr – импеданс трансформатора со стороны низкого напряжения:

Расчет импеданса трансформатора Ztr

Rn – номинальная мощность трансформатора в киловольт-амперах. Активное сопротивление обмоток рассчитывается по потерям мощности. Для приблизительных расчетов Rtr игнорируется, а Ztr = Xtr.

Если рассматривается вариант использования низковольтного выключателя, необходимо учитывать сопротивление выключателя выше точки короткого замыкания. Индуктивное сопротивление принимается равным 0,00015 Ω для каждого выключателя, а активной составляющей пренебрегаем.

Что касается шин, то их активное сопротивление ничтожно мало, а реактивная составляющая равна приблизительно 0,00015 Ом на метр длины, причем при удвоении расстояния между шинами реактивное сопротивление увеличивается всего на 10%. Параметры кабелей определяются их производителями.

В случае трехфазного двигателя в момент короткого замыкания он переходит в генераторный режим, и ток короткого замыкания в обмотках оценивается как Iкз = 3,5*Iн. Для однофазных двигателей увеличение тока в момент короткого замыкания можно игнорировать.

Дуга, которая обычно сопровождает короткое замыкание, имеет сопротивление, которое не является постоянным, но его среднее значение очень мало, однако падение напряжения на дуге также мало, так что ток практически уменьшается примерно на 20%, что облегчает отключение выключателя без нарушения его работы или особого влияния на ток отключения.

Ток короткого замыкания на приемном конце линии связан с током короткого замыкания на питающем конце, но при этом учитывается также сечение и материал кабелей передачи и их длина.

Зная понятие удельного сопротивления, любой может выполнить этот простой расчет. Мы надеемся, что наша статья была вам полезна.

Читайте далее:

• Что такое электрическое сопротивление; Школа для электриков: электротехника и электроника.
• Как найти начало и конец обмотки электродвигателя – ООО «СЗЭМО Электродвигатель».
• Векторная диаграмма трансформатора.
• Как определить обмотки неизвестного трансформатора, первичную и вторичную обмотки.
• Трансформатор напряжения (ТН, ТВ): принципиальные схемы и принцип работы.
• Расчет основных электрических величин и первичной изоляции обмоток трансформатора.
• Как определить обмотки неизвестного трансформатора, первичную и вторичную обмотки.

Испытательная пожарная лаборатория по Республике Мордовия. Исследование электрических проводников со следами аварийных режимов работы

Версии о причастности к пожару электротехнических приборов, электропроводок и устройств необходимо обязательно рассматривать, если в очаговой зоне имелось электрооборудование, а электросеть была под напряжением. Это связано с тем, что электрооборудование, как правило, представляет реальную пожарную опасность, и выявить или исключить его причастность к возникновению пожара следует непременно.

Существуют следующие типичные пожароопасные режимы:

• Короткое замыкание, то есть режим, при котором происходит соединение разнополярных проводников, находящихся под напряжением, через малое сопротивление, не предусмотренное режимом работы цепи, машины или аппарата
• Перегрузка, то есть режим, при котором в проводниках возникают токи, превышающие величины, допускаемые нормами
• Большие переходные сопротивления (БПС) в местах перехода тока с одной контактной поверхности на другую через площадки их действительного соприкосновения, влекущие значительное локальное выделение тепла.

К следам короткого замыкания относятся различные оплавления проводников, прожоги и проплавления в металлических деталях (трубы, корпуса приборов и т.д.). Признаками оплавлений токами короткого замыкания является характерная форма оплавлений (шаровая, овальная, каплеобразная с гладковытянутой или неровной поверхностью, либо в виде выемок с неровными наплывами) и их локальность.

Пример локального оплавления на медном проводнике

Признаками образования больших переходных сопротивлений являются: изъязвление контактных площадок вследствие искрения; появление на металле в местах соединений цветов побежалости; хрупкость и растрескивание изоляции.

Признаком всех аварийных режимов работы электрооборудования является обугливание изоляции на кабелях, шнурах и проводах преимущественно изнутри (то есть со стороны токопроводящих жил).

Повреждения на электротехнических изделиях могут быть вызваны не только электрическим током, но и другими факторами, например, механические повреждения или воздействие температуры пожара.

Пример оплавлений, вызванных теплом пожара

Этапы исследования электротехнических объектов включают в себя:

• Визуальный осмотр
• Морфологические исследования
• Рентгенофазовый анализ
• Металлографические исследования

Визуальный осмотр и морфологические исследования

В процессе визуального осмотра эксперты выявляют наличие следов аварийных режимов работы электрооборудования. Для этого используются различные измерительные приборы и инструменты, зачастую используется микроскоп МБС-10 (морфологические исследования).

Микроскоп МБС-10

На этапе визуального осмотра и морфологических исследований объектов эксперт выявляет наличие следов аварийных режимов работы электрооборудования, и, при выявлении их наличия, принимает решение о дальнейших действиях.

Следы больших переходных сопротивлений под микроскопом МБС-10

Основная сложность состоит в том, что аварийные режимы работы электрооборудования могут являться не только причиной пожара, но и могут быть вызваны самим пожаром. Например, когда изоляция проводников плавится (сгорает) и разнополярные жилы проводников соединяются между собой.

Лаборатория металлов и сплавов

Поэтому, для определения причастности аварийных режимов работы электрооборудования к возникновению пожара, в ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Республике Мордовия применяются инструментальные методы исследований — рентгенофазовый анализ и металлографические исследования.

Рентгенофазовый анализ

Данный метод применяется только для медных жил. Он является не разрушающим методом и позволяет сохранить участки жил с оплавлениями для дальнейших исследований. Рентгенофазовый анализ выполняется при помощи рентгеновского дифрактометра ДР-01.

Рентгеновский дифрактометр ДР-01

Известно, что медь обладает большим сродством с кислородом. При коротком замыкании не в условиях пожара по длине жилы возникает градиент температур. В месте оплавления достигается температура расплавления меди 1083°С и выше, на поверхности оплавления и вблизи него на прилегающем участке, интенсивно образуется закись меди Сu₂О в виде пленки или чешуек черного цвета. По мере удаления от места оплавления температурное влияние дуги короткого замыкания ослабевает, и содержание закиси меди на поверхности жилы уменьшается. При коротком замыкании в условиях реального пожара в задымленной атмосфере содержатся продукты неполного сгорания органических веществ, в частности СО. В этом случае при коротком замыкании будет происходить восстановление закиси меди в месте оплавления и на непосредственно прилегающем к нему участке жилы. Поэтому приповерхностное содержание закиси меди Сu₂О на этих участках будет значительно ниже, чем на отстоящем участке.

Данное исследование заключается в определении и последующем сравнении количества Cu₂О в приповерхностном слое медного проводника непосредственно вблизи оплавления (участок 1) и на удалении от него на 30-35 мм (участок 2).

Участки провода, подвергаемые рентгеноструктурному анализу.

После измерений находят соотношение площадей линий Cu₂O и Cu для первого и второго измерения, пропорциональное интенсивности этих линий ICu₂O/ IСu и поверхностной концентрации закиси меди.

Линии меди и закиси меди в дифрактограмме медного проводника

Если величина отношения интенсивностей I_Cu2O/I_Cu участка 1 больше величины участка 2 в два и более раз, то оплавление образовалось в результате короткого замыкания, возникшего не в условиях пожара.  Если величина отношения интенсивностей I_Cu2O/I_Cu участка 1 меньше величины участка 1 в два и более раз, то оплавление образовалось в результате короткого замыкания, возникшего в процессе пожара.

Металлографический анализ

Данный анализ проводится после рентгеноструктурного, он более информативен и позволяет более точно и наглядно установить условия, в которых произошло короткое замыкание. Металлографическое исследование проводов — более трудоемкий метод анализа, нежели рентгеноструктурный. Кроме того, это разрушающий метод (в отличие от неразрушающего рентгеновского), который ведет к утрате об­разца. В лаборатории исследуемый участок провода (шарик оплавления) заливают в специальный твердеющий состав и делают так называемый «шлиф» на шлифовальном станке.

Установка для приготовления металлографических шлифов

Затем шлиф обрабатывают кислотным составом («травят») для того, чтобы проявилась структура металла, и рассматривают ее с помощью металлографического микроскопа.

Металлографический микроскоп

Структура оплавления при различных условиях неодинакова. Короткое замыкание в нормальных условиях происходит при относительно низкой температуре окружающей среды, поэтому рост кристаллов меди при охлаждении из расплава происходит в основном в направлении максимального оттока тепла по проводнику, в результате образуется зона вытянутых кристаллов — столбчатых дендритов.

В случае короткого замыкания медных деталей в условиях до пожара с нормальным содержанием кислорода, в месте оплавления наблюдается двухфазная структура-эвтектический сплав Cu + Cu-Cu₂O. При этом могут наблюдаться три типа микроструктур:

• на участке оплавления содержится от 0,05% до 0,39% кислорода – основу сплава составляет медь с участками эвтектики Cu-Cu ₂O;
• на участке оплавления содержится 0,39% кислорода – в данном случае сплав состоит сплошь из эвтектики Cu-Cu₂O;
• на участке оплавления содержится более 0,39% кислорода – помимо эвтектики Cu-Cu₂O в сплаве появляются кристаллы закиси меди Cu₂O.

Отсутствие в атмосфере газов-восстановителей приводит к тому, что газовые раковины и поры в оплавленном участке практически  не образуются.

Микроструктура оплавления медного проводника при коротком замыкании в нормальных условиях, то есть не в условиях пожара. (Содержание кислорода более 0,39%, имеются дендриты оксида меди, поры отсутствуют).

При коротком замыкании в условиях пожара (в условиях с пониженным содержанием кислорода, высокой температурой, высоким содержанием газообразных продуктов горения) в месте оплавления медных деталей эвтектика практически не наблюдается, массовая доля кислорода в оплавлении не превышает 0,05%, зерна имеют равноосную форму, образуется большое количество пор.

Исследования электротехнических изделий и проводников на предмет обнаружения следов аварийных режимов работы в испытательной пожарной лаборатории по Республике Мордовия производятся в рамках экспертных исследований по делам о пожарах в соответствии с прейскурантом цен на данный вид деятельности.

Автоматические выключатели серии

— знакомство с основами

Автоматические выключатели

: знакомство с основами

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели — это многоразовые устройства защиты от перегрузки по току. После срабатывания для разрыва цепи автоматический выключатель можно сбросить, чтобы снова защитить цепь. Существует два общепринятых определения автоматических выключателей. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определяет автоматический выключатель как устройство, предназначенное для размыкания и замыкания цепи. неавтоматическими средствами и автоматически размыкать цепь при заданном перегрузке по току без травм к себе при правильном применении в рамках своего рейтинга. Американский национальный институт стандартов (ANSI) утверждает что автоматический выключатель представляет собой механическое коммутационное устройство, способное включать, проводить и отключать токи под нормальное состояние цепи.

Кроме того, он способен производить и проводить ток в течение заданного времени, и отключающие токи при определенных ненормальных условиях цепи, таких как короткое замыкание. Вся схема выключатели имеют следующие общие конструктивные и функциональные характеристики:

Корпус автоматического выключателя

Рама автоматического выключателя обеспечивает метод, с помощью которого все необходимые компоненты могут быть установлены и сохранены. на месте, обеспечивая правильную работу автоматического выключателя. Каркас выключателя обеспечивает жесткость и сила, необходимая для успешного преодоления процесса прерывания и достижения желаемого прерывания. Рейтинги. Механическая прочность рамы должна быть достаточной, чтобы выдерживать силы, создаваемые квадратом ток (I2), который может быть довольно большим и потенциально разрушительным. Каркас обеспечивает изоляцию и изоляцию пути тока, обеспечивая защиту персонала вблизи оборудования во время работы. Рамка также играет решающую роль в способности автоматических выключателей соответствовать стандартам. Существует два типа рамок:

• Металлическая рама — Автоматические выключатели с металлической рамой собираются из точных металлических деталей, которые скрепляются болтами и свариваются вместе, чтобы сформировать кадр. Старые силовые автоматические выключатели низкого напряжения и текущие силовые автоматические выключатели среднего напряжения конструкция металлического каркаса. Исторически сложилось так, что все силовые автоматические выключатели, как выше, так и ниже 600 вольт, назывались металлическими каркасными. Автоматические выключатели. Конструкция с металлическим каркасом все еще используется для более высоких напряжений.
• Формованный изоляционный материал — Рамы из литого изоляционного материала изготовлены из прочного изоляционного материала, такого как стеклополиэфирные или термореактивные композитные смолы. Размеры варьируются в зависимости от номинального тока автоматического выключателя. Формованный Корпуса из изолированного материала в основном связаны с низковольтными автоматическими выключателями в литом корпусе и автоматическими выключателями в изолированном корпусе. Благодаря достижениям в области материалов и технологий мы теперь видим силовые автоматические выключатели в литом изолированном корпусе на 600 вольт и выше.

Контакты и рабочий механизм

Контакты в автоматическом выключателе обеспечивают способ соединения цепи с системой. Они также предоставляют метод для изоляции части цепи от остальной системы. Контактная группа содержит фиксированный и подвижный контакт. В качестве автоматический выключатель размыкается или замыкается, неподвижный контакт сохраняет свое положение, в то время как подвижный контакт замыкается (замкнуть) или разомкнуть (разорвать) цепь. Когда все сказано и сделано, контакты выполняют простую функцию; они открываются и закрываются. Автоматические выключатели требуют некоторого типа рабочего механизма для размыкания и замыкания контактов. Этот рабочий механизм может быть механическим или сочетанием механического и силового. В зависимости от типа рассматриваемого автоматического выключателя, рабочий механизм может быть призван:

1. Размыкание и замыкание контактов вручную
2. Размыкание и замыкание контактов по требованию
3. Автоматическое открытие контактов

Автоматические выключатели из-за их размера и/или требований некоторых стандартов требуют дополнительной помощи для установки. механизм в движении для размыкания или замыкания контактов. Дополнительная помощь принимает форму пружин. пружины играют большую роль в точном функционировании механизмов автоматического выключателя. Пружины растягиваются или сжимаются, чтобы обеспечить энергию, необходимую для правильного размыкания или замыкания контактов. Существует два типа пружинных механизмов:

• Перекидной механизм — Ручная рукоятка на автоматическом выключателе приводится в движение механизмом. Рукоятка перемещается, независимо от того, размыкается или замыкается автоматический выключатель, до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой рукоятка перейдет в режим переключения (за точку невозврата), и подпружиненный механизм автоматически размыкает или замыкает автоматический выключатель. Этот механизм переключения называется типом Quick-Make, Quick-Break, что означает, что скорость, с которой контакты размыкаются или закрываются, не зависит от того, насколько быстро перемещается ручка. Моторный привод может использоваться для автоматического управления ручкой вместо ручного управления. Конструкция такова, что автоматический выключатель срабатывает при необходимости, даже если ручная рукоятка удерживается в положении ON (замкнут).
• Двухступенчатый механизм накопления энергии — Двухступенчатый механизм накопления энергии используется, когда для замыкания автоматического выключателя требуется много энергии и когда необходимо быстрое замыкание. Двухэтапный процесс накопления энергии предназначен для взведения замыкающей пружины и высвобождения энергии для замыкания выключателя. Он использует отдельные открывающие и закрывающие пружины. Это важно, поскольку позволяет заменять замыкающую пружину независимо от процесса открывания. Это позволяет использовать цикл открытия-закрытия-открытия. Двигатель может управляться дистанционно, что обеспечивает максимальную безопасность оператора. Основными преимуществами двухступенчатого механизма накопления энергии являются быстрое повторное включение и безопасность. Быстрое повторное включение достигается за счет накопления заряженной энергии в отдельной замыкающей пружине. Безопасность достигается за счет обеспечения дистанционного взведения пружины.

Расцепитель

Чтобы автоматический выключатель был эффективным, он должен обладать определенным интеллектом, чтобы он мог работать автоматически или реагировать на команду. Без этой возможности автоматический выключатель был бы просто причудливым выключателем. Расцепитель — это интеллект автоматических выключателей. Его функция заключается в отключении рабочего механизма (размыкание цепи) в случае следующих условий перегрузки по току:

1. Тепловая перегрузка
2. Короткое замыкание
3. Замыкание на землю

Существует два типа расцепителей:

• Электромеханический — Этот тип расцепителя обычно используется в автоматических выключателях низкого напряжения. Он встроен в автоматический выключатель и чувствителен к температуре. Термомагнитные расцепители действуют для защиты проводника (провода), защищая оборудование в условиях высокой температуры окружающей среды и допуская более высокую безопасную нагрузку в условиях низкой температуры окружающей среды. В этом расцепителе используются биметаллические элементы и электромагниты для обеспечения защиты от перегрузки и короткого замыкания, которая называется термомагнитной. Часть термовыключателя используется для защиты от перегрузки. Его действие достигается с помощью биметалла, нагреваемого током нагрузки. При длительной перегрузке биметаллический элемент будет прогибаться, вызывая срабатывание рабочего механизма. Часть магнитного расцепителя используется для защиты от короткого замыкания (мгновенной). Его действие достигается с помощью электромагнита, обмотка которого включена последовательно с током нагрузки. Когда происходит короткое замыкание, ток, проходящий через проводник, вызывает быстрое увеличение магнитного поля электромагнита, притягивая якорь и вызывая срабатывание автоматического выключателя.
• Электронный — Электронные расцепители обычно состоят из трех компонентов, которые являются внутренними по отношению к расцепителю. Эти компоненты включают в себя трансформатор тока, печатную плату и независимый расцепитель с переносом потока. Трансформатор тока используется в каждой фазе тока для контроля и снижения тока до надлежащего входного уровня. Печатная плата является мозгом системы. Он интерпретирует входной ток и принимает решение на основе заданных параметров. Решение об отключении отправляет выход на независимый расцепитель с переносом потока. Независимый расцепитель с переносом потока — это компонент, который отключает автоматический выключатель.

Дугогасители

Дугогаситель — это компонент автоматического выключателя, который гасит дугу при размыкании контактов. Дуга представляет собой разряд электрического тока, пересекающий зазор между двумя контактами. Автоматические выключатели должны быть спроектированы так, чтобы управлять ими, потому что дуги нельзя предотвратить. Существует четыре метода гашения дуги и несколько методов управления дугой. Дуги образуются при размыкании контактов автоматического выключателя под нагрузкой. Дуги могут быть очень разрушительными и сильно различаться по размеру и интенсивности. Размер дуги зависит от величины тока, возникающего при размыкании контактов. Тепло, связанное с дугой, создает ионизированную газовую среду. Чем больше ионизация, тем лучше условия для поддержания и роста дуги. Чем больше дуга, тем больше тепла создает ионизированная газовая среда. Дугообразование — это состояние, с которым должен быстро и эффективно бороться автоматический выключатель. Здесь важно помнить, что способность автоматического выключателя контролировать дугу является ключом к его способности отключать короткое замыкание. Это важный фактор при выборе автоматических выключателей. Короткое замыкание является наиболее разрушительным состоянием перегрузки по току.

Установка автоматического выключателя

Методы установки автоматических выключателей относятся к тому, как автоматический выключатель используется в отдельном корпусе или сборке. Простота замены и удельная стоимость — два фактора, которые следует учитывать при выборе метода монтажа автоматических выключателей. Автоматические выключатели, в зависимости от типа и/или конкретного применения, монтируются для использования одним из трех основных способов:

• Стационарно установленный — Автоматический выключатель, закрепленный болтами в корпусе или узле и жестко закрепленный на раме, считается стационарно установленным автоматическим выключателем. Этот метод имеет самую низкую стоимость покупки, очень надежен и может устанавливаться спереди. Подходит для 600 В и ниже. Питание автоматического выключателя должно быть отключено, чтобы снять и заменить этот блок.
• Съемный — Съемный автоматический выключатель состоит из двух частей: основания, которое привинчено к раме и жестко закреплено проводами, и самого выключателя, который вставляется в основание. Это позволяет заменить устройство без повторной проводки. Этот метод имеет умеренную стоимость покупки, хорошую надежность и возможность фронтального монтажа. Подходит для 600 В и ниже. Подача питания на автоматический выключатель должна быть отключена, чтобы снять и заменить автоматический выключатель.
• Выкатной монтаж — Выдвижной автоматический выключатель также состоит из двух частей: основания, которое крепится болтами и прочно прикрепляется к раме, и самого выключателя, который вставляется в основание. Это позволяет заменять устройство без отключения питания автоматического выключателя. Включение и выключение автоматического выключателя может быть ручным или с использованием какого-либо механизма стеллажа. Этот метод имеет самую высокую стоимость покупки, очень надежен, позволяет проводить тестирование при включении питания и практически не требует монтажа. Он подходит для всех напряжений. Нагрузка должна быть отключена для проверки, удаления или замены выключателя. В целях безопасности он заблокирован для автоматического отключения питания во время извлечения. Стеллажный механизм позволяет перемещать автоматический выключатель, как правило, путем поворота или защелкивания рукоятки. В соответствии с конструкцией, только нагрузка автоматического выключателя должна быть отключена, чтобы выключить автоматический выключатель из положения «Подключено». Это достигается за счет встроенных блокировок, которые автоматически размыкают автоматический выключатель перед вкатыванием. начинается. Выдвижная функция весьма полезна, потому что питание всей сборки не нужно отключать для обслуживания автоматического выключателя.

На приведенной выше схеме представлены различные компоненты автоматического выключателя, включая верхнюю и нижнюю клеммы, расцепляющий рычаг и рабочий механизм.

Видеообзор автоматического выключателя

(Назад к автоматическим выключателям)

Влияние условий короткого замыкания на БТИЗ Ток короткого замыкания в электроприводах

РЕФЕРАТ

Защита БТИЗ от короткого замыкания является критическим аспектом конструкции промышленного электропривода. Условия короткого замыкания (короткого замыкания) могут возникать различными способами в промышленной среде. КЗ, приложенный к клеммам привода двигателя, приводит к другому профилю тока короткого замыкания, чем КЗ, возникающий на клеммах двигателя или между катушками между обмотками. Параметры корпуса, такие как количество контактов проволочного соединения, тепловое сопротивление корпуса, также оказывают значительное влияние на профиль тока короткого замыкания и надежность системы.

Методы подавления скачков напряжения и реакция драйвера затвора на условия отключения при перегрузке по току влияют на надежность системы.

В этой статье исследуется влияние индуктивности короткого замыкания на ток насыщения IGBT и его влияние на надежность устройства. В статье также кратко обсуждаются методы подавления переходных процессов и методы мягкого отключения схемы управления затвором для повышения надежности.

ВВЕДЕНИЕ

Надежность является первостепенным требованием для промышленных систем. Понимание токов короткого замыкания в различных условиях необходимо для разработки эффективных цепей защиты и надежных корпусов и систем. В типичной системе электропривода короткое замыкание может произойти в различных условиях, например, между фазами, между фазами и клеммами шины постоянного тока –ve и +ve, на клеммах двигателя.

Величина индуктивности при коротком замыкании определяет профиль тока и рассеиваемую мощность в IGBT. Если индуктивность мала, di/dt при включении велико, и IGBT быстро входит в фазу ненасыщения, и переход быстро нагревается.

Если индуктивность высока, отношение di/dt при включении низкое, что приводит к задержке насыщения IGBT. Во время нарастания тока напряжение на IGBT, рассеиваемая мощность и повышение температуры перехода невелики. В этом случае большая часть напряжения шины постоянного тока падает на индуктивность. В этих условиях IGBT может намного дольше выдерживать короткое замыкание. Однако большая индуктивность также вызывает больший всплеск напряжения при выключении. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы ограничить всплеск напряжения в условиях, когда оно ниже напряжения пробоя IGBT.

Использование демпфирующих цепей RC и RCD может помочь снизить скачки напряжения на IGBT при выключении. Недостатками этих снабберных цепей являются повышенная стоимость, размер и потери в цепи. Эффективным способом защиты IGBT в условиях перегрузки по току является использование методов плавного отключения.

Избирательное замедление выключения IGBT в условиях перегрузки по току может снизить выброс переходного напряжения на IGBT и повысить надежность системы. Этот метод не влияет на эффективность системы при нормальных условиях эксплуатации.

Экспериментальные результаты для различных условий короткого замыкания:

Ток короткого замыкания IGBT зависит от прямой поперечной проводимости (GFE) IGBT. GFE IGBT имеет отрицательный температурный коэффициент. Поскольку переход IGBT нагревается в условиях короткого замыкания, GFE уменьшается и, следовательно, ток короткого замыкания IGBT уменьшается (рис. 1 и 2). Если короткое замыкание IGBT происходит через длинный кабель, индуктивность кабеля уменьшает di/dt тока короткого замыкания и напряжения на IGBT до тех пор, пока IGBT не войдет в режим десатурации. То же самое может произойти, если индуктивность корпуса, печатной платы и межсоединений системы велика. В результате уменьшенных di/dt и VCE в условиях короткого замыкания снижается рассеиваемая мощность в IGBT и температура перехода.

При более низких температурах GFE выше и приводит к большему току короткого замыкания (рис. 3). Если короткое замыкание IGBT происходит на клеммах привода, низкая индуктивность короткого замыкания приводит к высокому значению di/dt тока короткого замыкания, и IGBT быстро входит в режим рассыщения. В результате высоких значений di/dt и VCE в условиях короткого замыкания увеличивается рассеиваемая мощность в IGBT и температура перехода. При высоких температурах GFE ниже и приводит к более низкому току короткого замыкания (рис. 4).

Если короткое замыкание применяется к IGBT, который уже находится в проводящем состоянии, dv/dt, возникающее в результате быстрого выхода из насыщения IGBT, приведет к увеличению напряжения затвора IGBT и приведет к более высокому пиковому току короткого замыкания (рис. 5 и 6). ). Увеличенный пиковый ток увеличит рассеиваемую мощность и может вызвать отказ IGBT.

Рис. 1. Зависимость прямой крутизны IGBT от температуры перехода. Рис. 2. Пиковый ток короткого замыкания IGBT в зависимости от TJ.0107

Применение отрицательного VGE при выключении приведет к более быстрому выключению и более высокому значению di/dt. Более высокое значение di/dt приводит к большему скачку напряжения на IGBT при выключении (рис. 7 и 8). Чем выше –VGE при выключении, тем выше будет di/dt при выключении и результирующий VSPIKE. При проектировании необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить достаточный запас по напряжению, чтобы избежать динамического пробоя IGBT.

Рис. 5 IGBT включается в SCРис. 6 SC подается на уже включенный IGBTРис. 7 VSPIKE с VGE = 0 В при выключении Рис. 8 VSPIKE с VGE = -10 В при выключении

Методы повышения надежности в условиях короткого замыкания:

• Снабберные цепи: Использование демпфирующих цепей RC и RCD может уменьшить VSPIKE на IGBT при выключении и повысить надежность системы (рис. 9 и 10). Схема снаббера работает путем замедления переключения di/dt IGBT для уменьшения пикового переходного напряжения. Снабберные схемы значительно увеличивают стоимость, размер и потери системы и не очень полезны для систем, чувствительных к этим параметрам.

Рис. 9 VSPIKE с RC-цепью снаббера Рис. 10 VSPIKE без RC-цепи снаббера

• Методы мягкого отключения: Использование условий мягкого отключения может уменьшить VSPIKE на IGBT и повысить надежность системы в условиях короткого замыкания (рис. 11 и 12). Методы мягкого отключения очень эффективны по сравнению с демпфирующими цепями, и эти методы предпочтительнее, потому что; медленное отключение используется только в ситуациях отключения при перегрузке по току и, следовательно, не влияет на производительность системы в нормальных условиях эксплуатации. Эта функция может быть достигнута без больших затрат на систему и без увеличения размера системы. Мягкое переключение повышает надежность системы в критически важных приложениях и является эффективным способом достижения компромисса между стоимостью, производительностью и надежностью.

Рис. 11 VSPIKE без плавного отключения Рис. 12 VSPIKE с плавным отключением

ВЫВОДЫ

Ток короткого замыкания IGBT меняется в зависимости от условий эксплуатации. Полное понимание поведения IGBT при КЗ в различных условиях необходимо для разработки эффективных схем защиты, корпуса (проводные соединения, ширина дорожек, размеры клемм) и конструкции системы (дорожки печатной платы, соединительные кабели, предохранители и т. д.). Использование методов подавления переходных процессов и методов мягкого отключения помогает повысить надежность системы.

ССЫЛКИ

• International Rectifier Замечания по применению AN-990 Характеристика приложений IGBT.
• Замечание по применению International Rectifier AN-937 Характеристики привода затвора и требования к МОП-транзисторам и силовым МОП-транзисторам
• Замечание по применению International Rectifier AN-1120 Буферный интерфейс с отрицательным смещением затвора для HVIC с защитой от сатурации, используемых в приложениях большой мощности.
• Выбор правильного компромисса IGBT для максимизации производительности электропривода — Виджай Боллоджу, Джун Янг, Элк Кабакер — Ecnmag. com — 08 сентября 2009 г.

• Влияние дизайна и макета мощности на производительность IGBT-Vijay Bolloju, Jun Yang PCIM, China 2010

‍

‍

‍

‍

‍

IGBTs

• title={Защита от короткого замыкания высоковольтных IGBT}, автор={Йозеф Лутц и Томас Баслер}, journal={28-я Международная конференция по микроэлектронике, 2012 г.}, год = {2012}, страницы = {243-250} }
  • J. Lutz, T. Basler
  • Опубликовано 13 мая 2012 г.
  • Engineering
  • 2012 28-я Международная конференция по микроэлектронике Proceedings

  ). Особенно в SC II и III имеет место взаимодействие между блоком привода затвора и IGBT. Может произойти самоотключение механизма после включения КЗ. Паразитные элементы в соединении между IGBT и блоком затвора, а также асимметричное подключение устройств, подключенных параллельно, влияют на способность к короткому замыканию. В высоковольтных IGBT образование нитей накала может происходить в условиях короткого замыкания… 

  Просмотр на IEEE

  doi.org

  Динамическое самофиксирование при отключении высоковольтных БТИЗ при коротком замыкании

  Измерения показывают, что БТИЗ способен ограничивать напряжение коллектор-эмиттер до определенного значения при коротком -схема выключения, несмотря на очень низкое сопротивление запирания затвора в сочетании с высоким…

  Поведение при коротком замыкании последовательно соединенных высоковольтных IGBT

  При работе последовательно соединенных IGBT необходима балансировка напряжения, во время короткие замыкания еще важнее. В рамках этой статьи поведение последовательно соединенных IGBT и диодов во время…

  Поведение двухрежимного транзистора с изолированным затвором (BIGT) при коротком замыкании

  BIGT — это устройство с обратной проводимостью IGBT, которое сочетает в себе функции мощного IGBT и быстродействующего диода на одном кристалле. В этой статье исследуется короткое замыкание в режиме IGBT…

  Поведение высоковольтных IGBT при коротком замыкании

  Поведение высоковольтного IGBT и диода во время короткого замыкания можно объяснить с помощью емкостного эквивалента замыкание и результирующий dv/dt, распределение тока между полупроводниками и влияние привода затвора на короткие замыкания.

  Защита от короткого замыкания для последовательно соединенных переключателей в высоковольтных устройствах — механизм защиты цепи на плате высоковольтного выключателя (ВВН), построенный путем последовательного соединения полупроводниковых выключателей. Плата HVS способна…

  Повышение надежности мощных IGBT в условиях короткого замыкания с использованием метода ограничения тока короткого замыкания

  • С. Мохсензаде, Дж. Нагиби, К. Мехран

  • Машиностроение

    Энергетика

  • 2021

  Как и широко используемые полупроводниковые переключатели, биполярные транзисторы с изолированным затвором подвержены поломкам и деградации (биполярные транзисторы с изолированным затвором) в силовых электронных преобразователях. При коротком замыкании (SCF), как…

  Высокоиндуктивное короткое замыкание типа IV в многоуровневых схемах защиты преобразователя

  В этой статье представлены несколько измерений короткого замыкания на диоде 6,5 кВ, которые объясняют влияние представлены меры защиты и пределы схемы защиты.

  Взаимодействие между IGBT, диодом и паразитными индуктивностями при коротком замыкании типа 3

  Во время короткого замыкания типа 3, которое происходит, когда обратный диод проводит ток, а встречно-параллельный IGBT включен, ток коммутирует от диода к IGBT наоборот. Это…

  Устойчивость высоковольтного диода к короткому замыканию типа III

  Резкая коммутация высоковольтного диода в результате короткого замыкания может разрушить диод. Прочность диода обеспечивается конструкцией катода, которая может подавлять катодную нить накала…

  Анализ короткого замыкания типа II и III высоковольтных SiC MOSFET с принципом привода затвора с быстрым током исток

  Карбид-кремниевый (SiC) MOSFET считается основным кандидатом для будущих переключателей 1,7 кВ и 3,3 кВ в двухуровневых преобразователи источников напряжения (ВИП) до 2 МВт. Для этих преобразователей коротко…

  ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 19 ССЫЛОК

  СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантности Наиболее влиятельные статьиНедавность

  Короткое замыкание III в мощных БТИЗ

  Короткое замыкание III — это короткое замыкание на нагрузке в режиме проводки холостой диод. Это имеет такое же значение для применения мощных IGBT, как и…

  Экспериментальное исследование поведения IGBT при коротком замыкании во включенном состоянии

  Стойкость к короткому замыканию является важной характеристикой IGBT для применения в инверторах с источниками напряжения. Многие производители предлагают IGBT с гарантированным временем стойкости к короткому замыканию. Но в…

  Ограничение стойкости высоковольтных IGBT к короткому замыканию

  В этой статье будет описан механизм разрушения, который ограничивает способность к короткому замыканию высоковольтных IGBT, использующих N-буферные структуры. Механизм разрушения изучался с помощью…

  Оптимизация поведения NPT-IGBT при коротком замыкании с помощью привода затвора

  • H. Eckel, L. Sack

  • Engineering

  • 1996

  Резюме инверторные приложения. При использовании NPT-IGBT нагрузка на устройство особенно высока, если короткое замыкание происходит во время…

  Поведение IGBT при коротком замыкании коррелирует с собственной структурой устройства и в прикладной цепи

  Показано, что анализ параметров, влияющих на работу биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) при коротком замыкании, позволяет реализовать схему соответствующей защиты даже…

  Механизм отказа траншейного IGBT при коротком замыкании после включения off

  • A. Benmansour, S. Azzopardi, J. Martin, E. Woirgard

  • Engineering

    Microelectron. Надежный

  • 2006

  Исследование колебаний напряжения затвора в модуле IGBT в условиях короткого замыкания

  • Т. Охи, А. Ивата, К. Араи

  • Инженерное дело

    33-я ежегодная конференция IEEE по силовой электронике, 2002 г.