3. Расчет напряжений короткого замыкания

1. Электрические потери в обмотках

(Вт)

(Вт).

2. Полные потери с учетом потерь в отводах, от вихревых токов и потоков рассеяния

(Вт).

3. Активная составляющая напряжения короткого замыкания

(%).

4. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

,

где ширина приведенного канала рассеяния;

(см);

где средний диаметр между обмотками ВН и НН

(см);

(%).

5. Полное напряжение короткого замыкания

(%)

Отклонение от заданного U_КЗ :

Значение соответствует заданию, т.к. отклонение от заданного не превышает ±10 %.

3. Окончательный расчет магнитопровода

Окончательный расчет магнитопровода проводим по упрощенной методике при помощи таблиц, из которых при диаметре стержня определяем сечение стержня, ярма и строение стержня.

При d_c= 48 см имеем см², см².

1. Активное сечение стержня

(см²).

2. Активное сечение ярма

(см²).

3. Строение стержня

Стержень состоит из 14 пакетов и формируется следующими пластинами (ширинатолщину): 46559, 44037, 42515, 41014, 39518, 38510, 36810, 32512, 3107, 2956, 2709, 2506, 2159, 1758 см.

По полученным данным построен эскиз строения магнитопровода (рис. 6).

Высота магнитопровода

,

h_я – высота ярма, принимается равной d_c

(см);

Ширина магнитопровода

(см).

Рис.5 Сечение стержня

Рис. 6 Строение магнитопровода

4. Масса стержней

,

где плотность стали: принимаем 7650 кг/м³

(кг).

5. Масса ярма

где число стержней;

(кг).

6. Масса магнитопровода с учетом углов и других элементов

(кг).

7. Удельный расход стали

(кг/кВА)

В серийно выпускаемых трансформаторах этот показатель составляет 0,8…1,5 кг/кВА.

8. Окончательное значение магнитной индукции

(Тл)

(Тл).

9. Удельные потери в стали

Удельные потери в стали определяются по табл.4 (1) исходя из значения индукции в стержне.

При Тл получаем Вт/кг

10. Потери холостого хода (потери в стали)

(Вт).

11. Активная составляющая тока холостого хода

(А)

В процентах:

(%).

12. Удельная намагничивающая мощность

Удельная намагничивающая мощность определяется по табл. 4 исходя из значения индукции в стержне.

При 1,26 Тл получаем = 2,35 Вт/кг.

13. Намагничивающая мощность

(Вт).

14. Реактивная составляющая тока холостого хода

А

В процентах:

(%)

15. Ток холостого хода

А

В процентах:

(%).

Ток холостого хода в серийно выпускаемых трансформаторах данного класса составляет 0,3 – 3,5 % от номинального тока Iн.

3. Расчет механических сил

Определение механических сил в обмотках трансформатора производится отдельно в осевом и радиальном направлениях.

Процесс короткого замыкания, являющийся аварийным режимом, сопровождается многократным увеличением тока в обмотках трансформатора по сравнению с номинальными токами, повышенным нагревом обмоток и ударными механическими силами, действующими на обмотки и их части.

Согласно ГОСТ 11677-85 наибольшая продолжительность короткого замыкания принимается длительностью до 4с.

1. Действующее значение установившегося тока короткого замыкания

(А)

Для уменьшения величины тока короткого замыкания в силовых трансформаторах напряжение короткого замыкания лучше иметь несколько больше, но при этом увеличиваются потери, то есть уменьшается коэффициент полезного действия. Окончательный выбор производится на основании технико-экономического обоснования.

2. Ударный ток короткого замыкания

где К_М – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания;

;

(А);

3. Радиальные силы

Радиальные силы F_p стремятся оттолкнуть одну обмотку от другой. Внутренняя обмотка под действием этой силы сжимается, а наружная – растягивается.

,

где средняя длина витка обмотки, см;

(см);

где высота обмотки, см;

коэффициент Роговского;

,

τ= 4,4+4,6+3,2= 12,2 см

(Н).

4. Напряжение на разрыв в проводе обмотки, мПа

(мПа).

Для данного класса трансформаторов максимально допустимое напряжение не должно превышать 150 мПа.

5. Осевые силы

Осевые сжимающие силы действуют на межкатушечную изоляцию (прокладки):

(Н);

,

где величина, определяющая разность высот обмоток, см;

см;

где m – величина, зависящая от расположения обмоток; в нашем случае m = 1;

(см);

(Н);

Результирующая сжимающая сила:

(Н).

6. Напряжение на сжатие

,

где ширина прокладки, мм;

Допустимое значение составляет 35 – 40 мПа.

(мПа).