6. Расчет параметров короткого замыкания

6.1. Виды потерь короткого замыкания

Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называются потери, имеющие место в трансформаторе при подведенном к одной из обмоток напряжения короткого замыкания и замкнутой накоротко другой обмотке.

Потери короткого замыкания Р_к в трансформаторе могут быть разделены на следующие составляющие:

– основные электрические потери в обмотках ВН и НН, вызванные рабочим током обмоток, Р_эл1 и Р_эл2;

– добавочные потери в обмотках ВН и НН, вызванные потоком рассеяния, Р_g1 и Р_g2;

– электрические потери в отводах между обмотками и вводами трансформатора, Р_отв1 и Р_отв2;

– добавочные потери в отводах, вызванные потоком рассеяния, Р_отв.g1 и Р_отв.g2;

– потери в стенках бака и других металлических элементах конструкции трансформатора, вызванные потоком рассеяния обмоток и отводов.

Обычно сумма электрических и добавочных потерь в обмотке и отводах заменяется выражением:

Р_э + Р_g = Р_эК_g,

где К_g – коэффициент добавочных потерь.

Таким образом, полные потери короткого замыкания, Вт, могут быть выражены формулой

Р_к = Р_э1К_g1 + Р_э2К_g2 + Р_отв1К_gотв1 + Р_отв2К_gотв2 + Р_б.

Согласно ГОСТ 11677-85 расчет ведется на условно принятую температуру:

– для масляных и сухих трансформаторов классов изоляции А, Е, В – при t = +75 С;

– для трансформаторов с изоляцией классов F, Н, С – при t = +115 С.

6.2. Определение основных электрических потерь в обмотках

Для определения электрических потерь, Вт, можно воспользоваться формулой

Р_э = I² R.

Однако на практике пользуются формулами, приведенными к более удобному виду:

для медного провода

Р_э = 2,4,

для алюминиевого провода

Р_э = 12,75,

где  – плотность тока в обмотках; G_м, G_А – масса меди или алюминия в обмотке, кг.

Масса металла, кг, для обмоток ВН и НН может быть подсчитана по уравнениям:

для медного провода

G_м = 28сД_срWП10^-5,

для алюминиевого провода

G_А=8,47сД_срWП10^-5,

где D_с = – средний диаметр обмотки ВН или НН; см; с – число активных стержней; W – число витков обмотки; П – сечение витка, мм².

6.3. Определение добавочных потерь

Определение добавочных потерь в обмотках практически сводится к расчету коэффициента увеличения основных электрических потерь обмотки К_g. Этот коэффициент подсчитывается отдельно для каждой обмотки трансформатора.

Для частоты f = 50 Гц можно пользоваться следующими уравнениями:

для медного прямоугольного провода

при n  2

К_gм = I + 0,095;

при n >2

К_gм = I + 0,095 ;

для круглого провода

при n >2

К_gм = I + 0,044;

для алюминиевого прямоугольного провода

при n  2

К_gА= I + 0,037;

при n > 2

К_gА = I + 0,037;

для круглого провода

при n > 2

К_gА = I + 0,017,

где n – число проводов обмотки в радиальном направлении;

для цилиндрических обмоток n = n_сл;

для винтовых обмоток n равно числу параллельных проводов в одном ходе обмотки:

 одноходовой n = n_в;

 двухходовой ;

 многоходовой ,

где k – число ходов обмотки; m – число проводов обмотки в осевом направлении, см;

для цилиндрических обмоток (n_в – число параллельных проводов в витке);

для винтовых одноходовых обмоток: m = W_ф;

 двухходовых m = 2W_ф;

 многоходовых m = kW_ф,

где k – число ходов обмотки; для непрерывных катушечных обмоток m равно числу катушек m = n_k;  – размер проводника в радиальном направлении обмотки, см, в – размер проводника в осевом направлении обмотки, см, – осевой размер обмотки, см; d – диаметр круглого провода, см;  – коэффициент, подсчитывается по формулам:

для прямоугольного провода

 = К_р;

для круглого провода

К_р,

где К_р – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному К_р ≈ 0,95.