3.2 Напруга короткого замикання

Активна складова напруги короткого замикання:

u_a = P_К /(10S_н) , (3.23)

u_a = 2036,5/10100 = 2,036%.

d₁₂ – середній діаметр двох обмоток:

d₁₂ = D₁ + a₁₂ , (3.24)

d₁₂ = 17,7 + 0,9 = 18,6(см).

a_р – канал розсіювання трансформатора:

a_р = a₁₂ + (a₁ + a₂)/3, (3.25)

a_р = 0,9+ (2,2 + 3,437)/3 = 2,779 (см),

К_р – коефіцієнт Роговського:

К_р  , (3.26)

К_р  ,

де  = (a₁₂ + a₁ + a₂)/(l)- відносна ширина обмоток; (3.27)

 = (0,9 + 2,2+ 3,437) /(3,1435,51) = 0,06.

К_q – коефіцієнт, який враховує наявність розриву між напівобмотками в неперервній обмотці ВН при відключенні частини витків регулювання, в багатошаровій циліндричній обмотці, К_q = 1.

u_в – ЕРС одного витка:

u_в = U_1фн10³ /w₁, (3.28)

u_в = 0,23010³ / 60= 3,83(В),

l – середня висота обмоток:

l = 0,5(l₁ + l₂), (3.29)

l = 0,5(34,945+ 36,075) = 35,51 (см),

Реактивна складова напруги короткого замикання:

, (3.30)

%.

Повна напруга короткого замикання:

, (3.31)

%.

Дійсне відхилення напруги короткого замикання:

, (3.32)

(При допустимому відхиленні від заданого значення 5%).

4. Механічні сили і напруги в обмотках

Механічні сили в обмотках виникають в результаті взаємодії струму з магнітним полем розсіювання. В загальному випадку на кожну обмотку діють три сили, що мають найбільші значення в режимі короткого замикання і пропорційні ударному струму короткого замикання .

Радіальна сила F_р, що викликається подовжньою складовою поля розсіювання і яка намагається стиснути внутрішню обмотку і розтягти зовнішню, визначається зі співвідношення:

F_p = 52,6 , (4.1)

F_p = (Н),

де К_уд – ударний коефіцієнт:

К_уд = , (4.2)

К_уд = .

Осьова сила F_ос, яка утворюється поперечною складовою поля розсіювання і яка стискає обидві обмотки в осьовому напрямку :

F_ос1 = a _рF_p/(2l₁), (4.3)

F_ос1 = 2,779108569,7/(234,945) = 4317 (Н),

F_ос2 = a _рF_p/(2l₂), (4.4)

F_ос2 = 2,779108569,7/(236,075) = 4181,7 (Н).

Осьова сила F_ос що викликається появою додаткового поперечного поля через нерівномірний розподіл струму по висоті обмотки ВН при відключенні витків регулювання. Напрямок цієї сили в обмотці НН співпадає з F_ос, а в обмотці ВН вона діє їй на зустріч. Значення цієї сили для неперервної обмотки ВН визначається наступним чином, Н:

F_ос1 = F_ос2 = l_xF_p /(4lК_p), (4.5)

Для багатошарової циліндричної обмотки відстань між крайніми котушками зі струмом при відключенні усіх витків регулювання l_x = 0,

F_ос1 = F_ос2 = 0.

Сумарні стискаючі сили, які діють на обмотки:

F_ст1 = F_ос1 + F_ос1 , (4.6)

F_ст1 =4317 + 0 = 4317 (Н),

F_ст2 = F_ос2 – F_ос2 , (4.7)

F_ст2 =4181,7 – 0 = 4181,7 (Н).

Для оцінки механічної міцності обмоток визначають напругу на розрив в проводі і напругу стиску в прокладках між котушковою ізоляцією обмоток.

Напруга на розрив у проводі обмоток:

_р1 = F_р /(2w₁П₁), (4.8)

_р1 =108569,7/(23,146074,1) = 3,888(МПа) (< 60),

_р2 = F_р /(2w_2нП₂), (4.9)

_р2 = 108569,7/(23,149035,515) = 3,471 (МПа) (< 60).

(В трансформаторах з алюмінієвими обмотками потужністю до 6300 кВА _р не повинна перевищувати 25МПа).

Для двошарової та багатошарової циліндричної обмоток осьові сили незначні і напруги стиску від них не виходять за допустимі межі.