4. Расчёт параметров короткого замыкания

4.1. Определение потерь короткого замыкания

Потери короткого замыкания в трансформаторе состоят из электрических потерь в обмотках, из добавочных потерь в обмотках и отводах, а так же из потерь в стенках бака и других металлических элементах конструкции, вызванных потоком рассеяния обмоток и отводов.

Согласно ГОСТ 11677-85 за расчетную (условную) температуру, к которой должны быть приведены потери и напряжение короткого замыкания, принимают: +115^оС для всех масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости F, H, C.

Полные потери короткого замыкания готового трансформатора не должны, отклонятся более чем на 5% от гарантийного значения, заданного ГОСТом или заданием на проект.

где J_ф – фактическая плотность тока, полученная после расчета и выбора сечения обмоток трансформатора,; G_o – масса металла обмоток; К – коэффициент, учитывающий плотность металла γ (кг/м³) и удельное электрическое сопротивление ρ (Оммм/м). При температуре обмоток 75^оС этот коэффициент для алюминиевого провода равен 12,75.

Электрические потери в обмотке НН:

;

Электрические потери в обмотке ВН:

;

Масса металла обмотки низкого напряжения (НН):

Масса металла обмотки высокого напряжения (ВН):

В приведенных формулах: - для алюминиевого провода;- сечение витка, м²; - диаметры обмоток, м.

Обычно добавочные потери в обмотках учитываются через коэффициенты добавочных потерь Kg и Kg₂. Коэффициент добавочных потерь Kg зависит от геометрических размеров проводников обмоток и их расположения по отношению к полю рассеяния трансформатора и определяется для каждой обмотки.

- для обмотки из прямоугольного алюминиевого провода:

;

- для обмотки из круглого алюминиевого провода

;

где

n – число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном к направлению потека рассеяны (рис.3.1.);

m– число проводников обмотки в направлении, параллельном потоку рассеяния (рис.3.1.);

b – размер проводника перпендикулярного к направлению потока рассеяния, м;

а – размер проводника, параллельного направлению потока рассеяния, м;

l – общий размер обмотки (высота) в направлении потока рассеяния, м;

d – диаметр круглого проводника, м;

Kp – коэффициент приведения поля рассеяния колеблется от 0,93 до 0,98 и обычно принимается равным 0,95.

Рисунок 4.1 – Расположение элементарных проводников в радиальном и осевом направлениях.

Подсчёт электрических потерь в отводах сводится к определению длины проводников и массы металла в отводах. Он может быть точно произведен после окончательного установления конструкции отводов и приближенного определения массы отводов.

Принимая сечение отвода равным сечению витка обмотки и общую длину проводов для соединения в звезду , и для соединения в треугольник, массу металла проводов отводов можно найти по формуле:

;

;

где γ – плотность металла отводов (для алюминия 2700 кг/м³).

Электрические потери в отводах:

Поля рассеяния обмоток и отводов частично замыкаются через стенки бака, а также через стальные детали – прессующие балки ярма, стяжные шпильки и т.д.

Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора:

где - коэффициент который определяется по табл. 7.1 [1];- номинальная мощность трансформатора.

Таким образом, потери короткого замыкания:

Плотность теплового потока на поверхности обмотки НН:

;

Плотность теплового потока на поверхности обмотки ВН:

;

Погрешность величины относительно заданного значения: