Внезапное короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора – это аварийный режим, который сопровождается многократным увеличением токов в обмотках по сравнению с номинальными токами, ударными механическими силами, действующими на обмотки, и повышенным нагревом обмоток.
Действующее значение установившегося тока короткого замыкания в обмотке НН и ВН:
(3.23) |
где , - фазные токи обмоток НН и ВН.
Тогда по формуле (3.23):
В начальный момент короткого замыкания токи значительно превышают установившиеся значения за счет апериодической составляющей, учитываемой в виде коэффициента:
(3.24) |
Максимальные мгновенные значения токов короткого замыкания в обмотке НН и ВН:
(3.25) |
Рисунок 5 - Направление сил
Согласно направлению токов (рис.4) и правилу левой руки, механические силы , обусловленные продольным полем рассеяния, будут действовать на обмотки в радиально-противоположных направлениях, сжимая обмотку НН и растягивая обмотку ВН.
|
|
Радиальные силы, действующие на обмотки НН и ВН:
(3.26) |
где - осевой размер (высота) обмотки ВН; - число витков обмотки ВН.
Тогда по формуле (3.26):
равна , но противоположного направления.
Осевые силы, действующие на обмотки НН и ВН:
(3.27) |
где - реальная средняя длина обмоток , где и - осевые размеры (высоты) обмоток ВН и НН.
Тогда по формуле (3.27):
Расстояние от стержня магнитопровода до стенки бака трансформатора:
(3.28) |
где - наружный диаметр обмотки ВН; - нормализованный диаметр стержня трансформатора; - расстояние от обмотки ВН до стенки бака, по таблице 3.2 в [1] .
Тогда по формуле (3.28):
Тогда дополнительные осевые силы:
(3.29) |
где для цилиндрической обмотки; .
Тогда по формуле (3.29):
Рисунок 6 - Схемы сжимающих сил
По рисунку 6 определим максимальные значения осевых сжимающих сил в обмотках и , а также максимальные значения действующих на ярмо осевых сил и .
Для оценки механической прочности обмоток определяют напряжение сжатия во внутренней обмотке (НН) и напряжение на разрыв в наружной обмотке ВН, возникающее под воздействием радиальных сил и .
Сила, сжимающая внутреннюю обмотку и разрывающая внешнюю обмотку:
(3.30) |
Тогда напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки:
(3.31) |
в медных проводах.
Напряжение сжатия в проводе внешней обмотки:
(3.32) |
Подобных ограничений на нет.
Температура обмоток в через после возникновения короткого замыкания:
|
|
(3.33) |
где – наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах масляного трансформатора, ; коэффициент ; - начальная температура обмотки.
Тогда по формуле (3.33):
Вычисленные , не превышают .