2020-08-05
215
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 
.
