Режим короткого замыкания трансформатора
Короткое замыкание трансформатора – это такой режим работы трансформатора, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, т.е. zнг = 0, при этом U2 = 0. В условиях, когда к трансформатору подведено первичное номинальное напряжение U1= U1н, короткое замыкание является аварийным режимом и представляет большую опасность для трансформатора, т.к. ток короткого замыкания Iк >(10 … 20)I1н. Поэтому при опыте короткого замыкания (к.з.) вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, а к зажимам первичной обмотки подводят пониженное напряжение Uк = (5 … 10)%Uн (рис. 2.20).
При этом под номинальным напряжением короткого замыкания подразумевают напряжение, подведённое к зажимам первичной обмотки при замкнутой вторичной, когда по обеим обмоткам протекают номинальные токи.Номинальное напряжение короткого замыкания составляет Uкн =(3 … 10)%Uн.
Часто напряжение короткого замыкания выражают в процентах от номинального напряжения:
(2.57)
При коротком замыкании токи 
и 
создают МДС 
и 
, в результате взаимодействия которых создаётся основной магнитный поток. А так как Uк =(5 … 10)%Uн, то основной магнитный поток и необходимая для его создания МДС 
невелики, вследствие чего намагничивающим током 
и намагничивающим контуром в схеме замещения можно пренебречь.
Тогда запишем уравнения напряжений и токов:
(2.58)
Учитывая, что 
, получаем
, (2.59)
Учитывая, что 
, получаем
. (2.60)
Раскрывая полные сопротивления первичной и вторичной обмоток, получаем:
. (2.61)
Здесь Iк – ток короткого замыкания, rк, xк, zк – активное, индуктивное и полное сопротивления короткого замыкания соответственно, причём
(2.62)
Тогда схемы замещения трансформатора при коротком замыкании (рис. 2.21)
Рис. 2.21. Схемы замещения трансформатора
При коротком замыкании
Согласно уравнениям напряжений и токов, построим векторную диаграмму трансформатора в режиме короткого замыкания (рис. 2.22).
Для режима короткого замыкания обычно строят треугольник короткого замыкания (рис. 2.22).
Стороны треугольника соответствуют:
, (2.63)
где 
– активная, реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, и полное напряжение короткого замыкания соответственно при токе короткого замыкания 
.
Активная, реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, и напряжение короткого замыкания, выраженные в процентах (при токе короткого замыкания ):
(2.64)
Номинальные величины активной, реактивной составляющих напряжения короткого замыкания, и номинальное напряжение короткого замыкания, выраженные в процентах:
(2.65)
Можно выразить номинальные величины активной, реактивной составляющих напряжения короткого замыкания, и номинальное напряжение короткого замыкания в относительных единицах:
(2.66)
Сопротивления короткого замыкания (или параметры короткого замыкания) также выражают в процентах или относительных единицах. Так, полное сопротивление короткого замыкания:
. (2.67)
Аналогично, активное и реактивное составляющие сопротивления короткого замыкания в относительных единицах:
(2.68)
Так как обмотки в режиме короткого замыкания нагреваются, то активное сопротивление короткого замыкания и все величины, с ним связанные, приводят к температуре 75°:
, (2.69)
где a – температурный коэффициент, равный для меди и алюминия: a=0,004;
q1 – температура окружающей среды.
Тогда полное сопротивление схемы замещения, приведённое к температуре 75°:
(2.70)
Коэффициент мощности при коротком замыкании:
. (2.71)
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
(2.72)
При к.з. ЭДС и поток составляют всего несколько процентов от их значений при номинальном напряжении, то магнитными потерями можно пренебречь и считать, что потребляемая трансформатором мощность при коротком замыкании идёт полностью на покрытие электрических потерь в обмотках:
. (2.73)
Потери короткого замыкания (или мощность короткого замыкания) также приводят к температуре 75°:
. (2.74)