Влияние токов короткого замыкания на работу трансформатора

    Хотя короткое замыкание трансформатора длится обычно очень не долго (поврежденный трансформатор автоматически отключается от сети), тем не менее, температура его обмоток может достигнуть значений, непосредственно угрожающих целости изоляции. Чтобы температура обмотки не превысила допустимых 200⁰–250⁰, время протекания тока короткого замыкания не должно превышать:

.                                           (7.35)

Здесь  напряжение короткого замыкания в %;  средняя плотность тока в обмотках трансформатора, А/мм². для трансформаторов с медными обмотками оно составляет .

    Время нагревания обмоток до предельной температуры не превышает 4–10 с. Но время остывания обмотки до рабочей температуры после отключения короткого замыкания часто исчисляется десятками минут, что объясняется относительно слабой интенсивностью процесса отведения тепла с поверхности обмоток в окружающую среду.

    Установившийся ток короткого замыкания опасен своим тепловым воздействием. Ударный ток – динамическим: возникновением больших электромагнитных сил, вследствие  взаимодействия протекающих по проводникам обмоток токов, с магнитным полем трансформатора.

Между проводниками, по которым ток протекает в противоположные стороны, что и происходит при коротком замыкании трансформатора, возникают механические силы  (рис. 7.8), которые раскладывают на радиальные (поперечные) составляющие   и  и осевые (продольные)  и . Первые стремятся растянуть наружную обмотку и сжать внутреннюю, вторые – сместить обмотку в осевом направлении. Кроме сил  и  между витками одной и той же обмотки действуют силы , которые стремятся сжать обмотку по высоте. Указанные силы имеют место и в обычных условиях работы, но тогда они не велики и не представляют опасности, тогда как при коротком замыкании они увеличиваются в сотни раз и могут привести к аварии трансформатора.

Наибольшего значения достигают силы, действующие в радиальном направлении. Их  рассчитывают по уравнению:

                       (7.36)

где  коэффициент Роговского, равный для большинства силовых трансформаторов 0,98;  средний диаметр обмотки;  осевой размер обмотки;  ударный ток короткого замыкания;  число витков обмотки ВН.

Осевые силы существенно меньше радиальных и часто не учитываются при расчетах. Для уменьшения этих сил первичные и вторичные обмотки располагают на магнитопроводе с предельно возможной симметричностью (рис. 7.8, б).