Розрахунок параметрів короткого замикання трансформатора
1. Види втрат короткого замикання
Втратами короткого замикання двохобмотувальні трансформатора називаються втрати, які відбуваються в трансформаторі при подведенном до однієї з обмоток напруги короткого замикання і замкнутої накоротко інший обмотці.
Втрати короткого замикання Рк в трансформаторі можуть бути розділені на наступні складові:
- основні електричні втрати в обмотках ВН і НН, викликані робочим струмом обмоток, Рел1 і Рел2;
- додаткові втрати в обмотках ВН і НН, викликані потоком розсіювання, Рg1 і Рg2;
- електричні втрати в відводах між обмотками і уведеннями трансформатора, Ротв1 і Ротв2;
- додаткові втрати в відводах, викликані потоком розсіювання,
Ротв.g1 і Ротв.g2;
- втрати в стінках бака та інших металевих елементах конструкції трансформатора, викликані потоком розсіювання обмоток і відводів.
Зазвичай сума електричних і додаткових втрат в обмотці і відводах замінюється виразом:
Ре + Рg = РеКg,
де Кg - коефіцієнт додаткових втрат.
Таким чином, повні втрати короткого замикання, Вт, можуть бути виражені формулою
Рк = Ре1Кg1 + Ре2Кg2 + Ротв1Кgотв1 + Ротв2Кgотв2 + Рб.
Згідно ГОСТ 11677-85 розрахунок ведеться на умовно прийняту температуру:
- для масляних і сухих трансформаторів класів ізоляції А, Е, В - при t = +75 ° С;
- для трансформаторів з ізоляцією класів F, Н, С - при t = +115 ° С.
2. Визначення основних електричних втрат в обмотках
Для визначення електричних втрат, Вт, можна скористатися формулою
Ре = I2 R.
Однак на практиці користуються формулами, приведеними до більш зручного виду:
для мідного дроту
Ре = 2,4,
для алюмінієвого проводу
Ре = 12,75,
де D - щільність струму в обмотках; Gм, Gа - маса міді або алюмінію в обмотці, кг.
Маса металу, кг, для обмоток ВН і НН може бути підрахована за рівняннями:
для мідного дроту
Gм = 28сДсрW × П × 10-5,
для алюмінієвого проводу
Gа = 8,47сДсрW × П × 10-5,
де Dс = - середній діаметр обмотки ВН або НН; см; с - число активних стрижнів; W - число витків обмотки; П - перетин витка, мм 2.
3. Визначення додаткових втрат
Визначення додаткових втрат в обмотках практично зводиться до розрахунку коефіцієнта збільшення основних електричних втрат обмотки Кg. Цей коефіцієнт підраховується окремо для кожної обмотки трансформатора.
Для частоти f = 50 Гц можна користуватися наступними рівняннями:
для мідного прямокутного проводу
при n £ 2
Кgм = I + 0,095;
при n> 2
Кgм = I + 0,095;
для круглого дроту
при n> 2
Кgм = I + 0,044;
для алюмінієвого прямокутного проводу
при n £ 2
КgА = I + 0,037;
при n> 2
КgА = I + 0,037;
для круглого дроту
при n> 2
КgА = I + 0,017,
де n - число проводів обмотки в радіальному напрямку;
для циліндричних обмоток n = Nсл;
для гвинтових обмоток n дорівнює числу паралельних проводів в одному ході обмотки:
· Одноходовой n = n в;
· Двухходовой;
· Багатоходової,
де k - число ходів обмотки; m - число проводів обмотки в осьовому напрямку, см;
для циліндричних обмоток (nв - число паралельних проводів у витку);
для гвинтових одноходових обмоток: m = Wф;
· Двоходові m = 2Wф;
· Багатоходових m = kWф,
де k - число ходів обмотки; для безперервних котушкових обмоток m дорівнює числу котушок m = nk; a - розмір провідника в радіальному напрямку обмотки, см, в - розмір провідника в осьовому напрямку обмотки, см, - осьової розмір обмотки, см; d - діаметр круглого дроти, см; b - коефіцієнт, підраховується за формулами:
для прямокутного проводу
b = Кр;
для круглого дроту
кр,
де Кр - коефіцієнт приведення ідеального поля розсіювання до реального Кр ≈ 0,95.
4. Електричні втрати в відводах
Підрахунок електричних втрат в відводах зводиться до визначення довжини провідників і маси металу в відводах. Цей підрахунок може бути точно проведений після остаточного встановлення конструкції відводів.
У процесі розрахунку може бути вироблено наближене визначення маси відводів. Довжина відводів наближено визначається, см,
при з'єднанні обмотки в «зірку»
;
при з'єднанні обмотки в «трикутник»
.
Маса металу відводів, кг, може бути знайдена за формулою
Gотв. = 10-5,
де Потв, мм2 - перетин відводів, яке для розрахунку втрат може бути прийнято рівним перетину витка відповідної обмотки; g - питома маса металу відводів (для міді = 8,9 кг / дм3, для алюмінію = 2,7 кг / дм3).
Електричні втрати, Вт, в відводах визначаються за формулою:
Ротв = К,
для міді К = 2,4;
для алюмінію К = 12,75.
У нормальних силових трансформаторах електричні втрати в відводах складають, як правило, не більше 5-8% втрат короткого замикання, а додаткові втрати в відводах не більше 5% електричних втрат в них.
5. Втрати в стінках бака та інших сталевих деталях трансформатора
Потоки розсіювання трансформатора частково замикаються через стінки бака, проходячи на своєму шляху також і через інші сталеві деталі трансформатора. Втрати, що виникають в цих сталевих деталях і головним чином в стінках бака, пропорційні квадрату струму навантаження і також відносяться до втрат короткого замикання трансформатора.
Ці втрати, Вт, не піддаються точному обліку і орієнтовно приймаються:
Рб »10 КS ,,
де S - повна потужність трансформатора, кВА; К - коефіцієнт, який знаходиться по табл. 1.
Значення коефіцієнта k при розрахунку втрат в баку
потужність
стрижня, кВА