Efter den här lektionen kan du räkna med en transformators omsättning, förklara varför strömmen går åt motsatt håll mot spänningen, och förklara vad kortslutningsspänningen u_k säger om hur stor ström som kan flyta vid ett fel.
T1 15/400 kV 300 MVA i kraftverket, T2 400/130 kV 250 MVA i regionstationen, T3 130/10 kV 40 MVA vid ställverket +S1 och T4 10/0,42 kV 800 kVA i nätstationen N1.
En transformator har en järnkärna och två lindningar. Växelströmmen i primärlindningen gör ett växlande magnetflöde i kärnan, och flödet inducerar en spänning i sekundärlindningen. Spänningen per varv är densamma i båda lindningarna – därför bestäms omsättningen av förhållandet mellan antalet varv.
Effekten in är (nästan) lika med effekten ut. Höjs spänningen 26,7 gånger, sjunker strömmen 26,7 gånger. En transformator byter spänning mot ström – den skapar ingen energi.
T1: 400/15 = 26,67. T4: 10/0,42 = 23,8.
Öppna T1. Se kärnan och lindningarna, ändra belastningen och följ strömmen på båda sidor. Byt sedan till T4 i nätstationen.
T1 – kraftverket, 15/400 kV: 300 MVA, u_k 12 %. Tre ben i en gemensam kärna – ett per fas – med lågspänningslindningen innerst och högspänningslindningen utanpå.
U2 = U1 · N2/N1 · (1 + steg) = 15,00 kV / 0,04 · 1,000 = 400,0 kV. Spänningen per varv är densamma på båda sidor – därför bestämmer varvtalsförhållandet spänningsförhållandet. Omkopplaren (lindningskopplaren) ändrar antalet aktiva varv några procent för att kompensera för en för hög eller låg nätspänning.
T4 – nätstationen N1, 10/0,42 kV: 800 kVA, u_k 6 %. Tre ben i en gemensam kärna – ett per fas – med lågspänningslindningen innerst och högspänningslindningen utanpå.
I = S/(√3·U): märkström 46,2 A på högspänningssidan och 1100 A på lågspänningssidan – 23,81 gånger större, precis som spänningen är 23,81 gånger lägre. Effekten in och ut är nästan densamma: P1 − P2 = förlusterna 4,3 kW (cos φ 0,95 antaget). Det är därför tjocka ledare behövs på lågspänningssidan.
Flyg till R1 och R6. Läs av spänningen efter T1 (B400A) och lågspänningen i N1 (N1:LV). Jämför med generatorns 15 kV och med 10 kV-skenan – stämmer omsättningen?
R1 · Steg upp – T1 15/400 kV
T1 höjer spänningen 27 gånger. Samma effekt med 27 gånger lägre ström – det är hela poängen med hög spänning.
Verkligt avstånd: 200 m från turbinhallen. Avstånden längs resan är komprimerade; objektens storlek är verklig.
Förlusten är 3·I²·R med samma ledning (R = 2,70 Ω). Strömmen blir 26,7 gånger större och förlusten 711 gånger större – vid 15 kV skulle ledningen förbruka mer än hela effekten. Därför transformerar T1 upp till 400 kV.
Omsättning 1:26,7. u_k 12 %. Strömmen sjunker från 11,5 kA till 430 A.
G1 ger 15,75 kV och efter T1 är det 401,5 kV: 25,50 gånger högre. Omsättningen är 26,67; resten är spänningsfallet i T1 när den bär 206,1 MW.
I N1 är skenan 413 V. T4 har omsättningen 10/0,42 kV – inte 10/0,40. De extra 5 % gör att kunderna längst ut på kablarna ändå får nära 400/230 V när spänningen fallit i kablarna.
Strömmen åt andra hållet: T1 har märkströmmen 11 547 A på 15 kV-sidan men bara 433 A på 400 kV-sidan. T4: 46,2 A på 10 kV-sidan och 1 100 A på 0,42 kV-sidan.
u_k är den spänning (i procent av märkspänningen) som behövs på primärsidan för att märkströmmen ska flyta när sekundärsidan är kortsluten. Den beskriver transformatorns inre impedans. T4 har u_k = 6 %, T3 12 %.
Därför begränsar transformatorn kortslutningsströmmen: vid stel matning blir den högst I_n/u_k. För T3 betyder det 2 309 A / 0,12 = 19 245 A. I verkligheten har även nätet bakom en impedans – tvillingen räknar 16 639 A på 10 kV-skenan. Den strömmen måste brytarna i ställverket klara.
T4 – nätstationen N1, 10/0,42 kV: 800 kVA, u_k 6 %. Tre ben i en gemensam kärna – ett per fas – med lågspänningslindningen innerst och högspänningslindningen utanpå.
Med sekundären kortsluten räcker det med 6 % av märkspänningen för att driva märkström – det är definitionen av u_k. Vid full spänning blir kortslutningsströmmen därför In/u_k = 1100 A / 0,06 = 18,3 kA (stel matning – nätets egen impedans gör den i verkligheten något lägre).
| Transformator | u_k | In (LS) | Ik = In/u_k | Ik/In |
|---|---|---|---|---|
| T3 130/10 kV 40 MVA | 12 % | 2309 A | 19,2 kA | 8,3 |
| T4 10/0,42 kV 800 kVA | 6 % | 1100 A | 18,3 kA | 16,7 |
Hög u_k begränsar felströmmen (bra för brytare och skenor) men ger större spänningsfall vid last. Stora transformatorer i stamnätet har därför 12–15 %, nätstationer 4–6 %.
T4: 1 100 A / 0,06 = 18 329 A på lågspänningssidan vid stel matning.
Något är fel i nätstationen. Läs av lågspänningen och jämför med vad du mätte ovan. Ställ en hypotes och åtgärda.
Huvudspänning L1–L2 på LS1.
I nätstationen och huset mäter du själv med ett instrument för CAT IV 600 V: fas–N, fas–fas, och strömmen med tång runt en ledare i taget.
Ett dolt fel är injicerat. Använd panelen Felsökning.
T1 har omsättningen 15/400 kV. Vilken ström flyter på 15 kV-sidan när det flyter 313 A på 400 kV-sidan?
Vad är T4:s märkström på lågspänningssidan (800 kVA, 0,42 kV)?
Hur stor blir kortslutningsströmmen på T4:s lågspänningssida vid stel matning (u_k 6 %)? Svara i kA, bara talet.
Varför har T4 omsättningen 10/0,42 kV och inte 10/0,40 kV?
Mastery-kriterium: du kan räkna spänning och ström genom en transformator och förklara vad u_k betyder för felströmmen.
Fyra frågor om omsättning, ström och u_k.
Vad är T1:s märkström på 400 kV-sidan (300 MVA)?
Vad blir kortslutningsströmmen på T3:s 10 kV-sida vid stel matning (40 MVA, u_k 12 %)? Svara i kA, bara talet.
Tvillingen ger 16,6 kA på skena A – lägre än 19,2 kA. Varför?
En transformator med större u_k ger …
Med ett kostnadsfritt konto sparas dina anteckningar, bokmärken och hela din progression — så att du kan fortsätta exakt där du slutade, på vilken enhet som helst.
Skapa konto