135

5. Розрахунок параметрів короткого замикання

5.1. Визначення втрат короткого замикання

Повні основні втрати короткого замикання, Вт, визначають за формулою:

= + + + + , (5.1)

де , - основні втрати в обмотках НН і ВН, що спричинені робочим магнітним потоком;

, - основні втрати у відводах між обмотками і вводами трансформатора (прохідними ізоляторами);

- втрати в стінках бака та металевих елементах конструкції трансформатора, що спричинені полями розсіяння обмоток і відводів;

, - коефіцієнти збільшення основних втрат в обмотках внаслідок наявності полів розсіяння.

Основні втрати в мідних обмотках визначають за формулою:

=2,4∙10^-12 , (5.2)

де - густина струму в обмотці, А/м²; - маса металу, кг, кожної із обмоток (рис. 5.1), що визначається для мідної обмотки за формулою:

=28∙10³ , (5.3)

де - число активних стержнів трансформатора ( =3);

- середній діаметр обмотки (рис. 5.1), м; - число витків обмотки; - переріз витка, м².

Рис. 5.1. До визначення маси металу і втрат в обмотках

Середній коефіцієнт додаткових втрат для мідної обмотки визначають за формулою:

- для прямокутного провідника

=1+0,095∙10⁸ ∙К, (5.4)

= ;

- для круглого провідника

=1+0,044∙10⁸ ∙К , (5.5)

= ,

де - розмір провідника в напрямку, перпендикулярному до ліній магнітної індукції поля розсіяння, м;

- число провідників обмотки в напрямку, перпендикулярному до ліній магнітної індукції поля розсіяння.

- діаметр круглого провідника, м;

- розмір провідника в напрямку паралельному лініям магнітної індукції поля розсіяння, м;

- розмір обмотки в напрямку паралельному лініям магнітної індукції поля розсіяння, м;

≈0,95 – коефіцієнт зведення поля розсіяння (див. §5.2) для концентричних обмоток;

- число провідників обмотки в напрямку, паралельному лініям магнітної індукції поля розсіяння;

К=0,8 – для одношарової обмотки в іншому випадку К =1.

Із формул (5.4) і (5.5) випливає, що додаткові втрати пропорційні четвертій степені розміру провідника ( або в), виміряного в напрямку перпендикулярному до ліній поля розсіяння. Тому, в концентричних обмотках з осьовим напрямком поля розсіяння необхідно розміщувати прямокутний провід більшим розміром в осьовому напрямку, тобто намотувати його плазом. При намотуванні того ж провода на ребро додаткові втрати зростають у декілька разів.

Зазвичай, додаткові втрати в обмотках раціонально розрахованих силових трансформаторів з концентричними обмотками досягають до 3-5% від основних втрат (у деяких випадках до 10%) для прямокутного провода і не більше 1-2% при круглому провіднику діаметром до 3,55 мм.

Розрахунок основних втрат у відводах зводиться до визначення довжини провідників і маси металу у відводах.

Беручи до уваги, що переріз відвода, зазвичай, дорівнює перерізу витка обмотки, м²,

≈ , (5.6)

а загальна довжина провідників при з'єднанні зіркою, м,

≈7,5 , (5.7)

при з'єднанні трикутником, м,

=14 , (5.8)

масу металу, кг, проводів відводів можна визначити за формулою:

= ∙ ∙ , (5.9)

де =8900 кг/м³ – питома густина міді; , м; , м².

Основні втрати у відводах визначають за формулою:

= , (5.10)

де =2,4∙10^-12 для мідних провідників.

У силових трансформаторах втрати у відводах складають 5-8% від втрат короткого замикання.

Втрати в баку і деталях конструкції, Вт, визначають за формулою:

≈10 ∙ , (5.11)

де - повна потужність трансформатора, кВА;

- коефіцієнт, що визначається за табл. 5.1.

Таблиця 5.1