Глава 5

РАСЧЁТ ОБМОТОК НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ТРАНСФОРМАТОРА

Число витков на фазу обмотки

Полученное значение w'₁ округлить до целого большего числа и уточнить значение U_В:

После этого следует найти действительную индукцию в стержне, Тл

В_С =

где - уточнённое значение ЭДС одного витка.

Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого Медный провод марки ПБ - все размеры таблицы, за исключением Алюминиевый провод марки АЛБ - все размеры таблицы вправо

а b	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80	1,90	2,00	2,12	2,24		2,36		2,50		2,65		I 2,80
3,75	5,04	—	5,79	—	6,39	—	7,14	—	8,04				8,83
4,00	5,39	5,79	6,19	6,44	6,84	7,24	7,64	8,12	8,60		8,89		9,45		10,1		10,7
4,25	5,74	—	6,59	—	7,29	—	8,14	—	9,16		—		10,1		—		11,4
4,50	6,09	6,54	6,99	7,29	7,74	8,19	8,64	9,18	9,72		10,1		10,7		11,4		12.1
4,75	6,44	—	7,39	—	8,19	—	9,14	—	10,3		—		11,3		:		12,8
5,00	6,79	7,29	7,79	8,14	8,64	9,14	9,64	10,2	10,8		11,3		12,0		12,7		13,5
5,30	7,21	—	8,27		9,18	—	10,2	—	11,5		—		12,7		—		14,3
5,60	7,63	8,19	8,75	9,16	9,72	10,3	10,8	11,5	12,2		12,7		13,5		14,3		15,1
6,00	8,19	—	9,39	—	10,4	—	11,6	—	13,1		—		14,5		—		16,3
6,30	8,61	9,24	9,87	10,4	11,0	11,6	12,2	13,0	13,8		14,3		15,2		16,2		17,1
6,70	9,17	—	10,5	—	11,7	—	13,0	—	14,7		—		16,2				18,2
7,10	9,73	10,4	11,2	11,7	12,4	13,1	13,8	14,7	15,5		16,2		17,2		18,3		19,3
7,50	10,3	—	11,8	—	13,1	—	14,6	—	16,4		—		18,2		—		20,5
8,00	11,0	11,8	12,6	13,2	14,0	14,8	15,6	16,6	17,6		18,3		19,5		20,7		21,9
8,50	11,7	—	13,4	—	14,9	—	16,6	—	18,7		—		20,7		—		23,3
9,00	12,4	13,3	14,2	14,9	15т8	16,7	17,6	18,7	19,8		20,7		22,0		23,3		24,7
9,50	13,1		15,0	—	16,7	—	18,6	—	20,9		—		23,2		—		26,1
10,00	13,8	14,8	15,8	16,6	17,6	18,6	19,6	20,8	22,0		23,1		24,5		26,0		27,5
10,60	14,6	—	16,8	—	18,7	—	20,8	—	23,4		—		26,0		—		29,1
11,20	15,5	16,6	17,7	18,7	19,8	20,9	22,0	23,4	24,7		25,9		27,5		29,1		30,8
11,80	—	—	18,7	—	20,9	—	23,2	—	26,1		—		29,0		—		32,5
12,50	—	18,5	19,8	20,9	22,1	23,4	24,6	26,1	27,6		29,0		30,7		32,6		34,5
13,20	—	—	—	_	23,4	—	26,0	—	29,2		—		32,5		—		36,4
14,00	—	—	—	—	24,8	26,2	27,6	29,3	31,0		32,5		34,5		36,6		38,7
15,00	—	—	—	—	—	—	29,6	—	33,2		—		37,0		—		41,5
16,00							31,6	33,6	35,5		372		39,5		41,9		44,3
17,00															|		47,2
18,00							1									]

Таблица 18

обмоточного провода марок ПБ и АПБ (размеры а и Ь - в мм, сечения - в мм²) проводов с размером b 17 и 18 мм

вверх от жирной черты

3,00	3,15	3,35	3,55	3,75	4,00	4,25	4,50	4,75	5,00	5,30	5,60	а Ъ
												3,75
												4,00
												4,25
13,0	13,6											4,50
—	14,4											4,75
11,5	15,2	16,2	17,2									5,00
	16,2	—	18,3	—	—	—	—	—	—	—	—	5,30
16,3	17,1	18,2	19,3	20,1	21,5							5,60
—	18,4		20,8	—	23,1	—	—	—	—	—	—	6,00
18,4	19,3	20,6	21,8	22,8	24,3	25,9	27,5	—	—	--	—	6,30
—	20,6	—	23,2	—	25,9	—	29,3	—	----	—	—	6,70
20,8	21,8	23,2	24,7	25,8	27,5	29,3	31,1	32,9	34,6	—	—	7,10
—	23,1	—	26,1	—	29,1	—	32,9	—	36,6	—	—	7,50
23,5	24,7	26,3	27,9	29,1	31,1	33,1	35,1	37,1	39,2	41,5	43,9	8,00
—	26,2		29,6	—	33,1	—	37,4	—	41,6	—	46,7	8,50
26,5	27,8	29,6	31,4	32,9	35,1	37,4	39,6	41,9	44,1	46,8	49,5	9,00
—	29,4	—	33,2		37,1	—	41,9	—	46,6	—	52,1	9,50
29,5	31,0	33,0	35,0	36,6	39,1	41,6	44,1	46,6	49,1	52,1	55,1	10,00
—	32,8	—	37,1		41,5	—	46,8	—	52,1	—	58,5	10,60
33,1	34,7	37,0	39,2	41,4	43,9	46,7	49,5	52,3	55,1	58,5	61,9	11,20
—	36,6	—	41,3	—	46,3	—.	52,2	—	58,1	—	65,2	11,80
37,0	38,8	41,3	43,8	46,0	49,1	52,3	55,4	58,5	61,6	65,4	69,1	12,50
—	41,0		46,3	—	51,9	—	58,5	—	65,1	—	73,1	13 ДО
41,5	43,6	46,4	49,2	52,0	55,1	58,6	62,1	65,6	69,1	73,3	77,5	14,00
—	46,7	—	52,7	—	59,1	—	66,6	—	74,1	—	83,1	15,00
47,5	49,9	53,1	56,3	59,1	63,1	67,1	71,1	75,1	79.1	83,9	88,7	16,00
—	53,2	—	59,4	—	67,1	--	75,6	—	84,1	—	94,3	17,00
|53fl	55,8	59,4	63,0	66,6	71,1	75,6	80,1	84,6	89,1	94,5	99,9	18,00 1

1. Однослойная и двухслойная цилиндрическая обмотка из прямоуголь­ного провода

   1. Число слоев обмотки (рис. 6) выбирается обычно равным двум. Для трансформаторов мощностью на один стержень до 6 и 10 кВ-А обмотка мо­жет быть намотана в один слой.

Число витков в одном слое:

для однослойной обмотки Wcл = W₁;

для двухслойной обмотки Wсл=W₁/2

Рис. 6. Двухслойная цилиндрическая

обмотка из прямоугольного провода

1.2. Предварительный осевой размер (высота) витка (рис. 7), см,

h^'_в1 =

Рис. 7. К определению высоты витка

1.3. По полученным значениям П^' и h'_eI () из сортамента обмоточного провода (табл. 18) в соответствии с рис. 7 подбирают провод.

Намотка провода может производиться плашмя или на ребро. В первом случае больший размер провода Ъ располагается в осевом направлении, а во втором - в радиальном. Намотка на ребро несколько труднее намотки плашмя. Кроме того, при намотке на ребро увеличиваются добавочные потери в обмотке, поэтому рекомендуется избегать намотки на ребро, а в случае применения ее - выбирать провод с соотношением сторон поперечного сечения 1,3 < b/а < 3.

При выборе провода необходимо соблюдать следующие правила:

а) число параллельных проводов n_ej, из которых наматывается виток, не должно превышать шести;

б) все провода имеют одинаковые размеры поперечного сечения;

в) расчетная высота обмотки (w_cл + 1) h_e1 на 5-15 мм меньше .

Размер подобранного провода записывается так:

марка провода число параллельных проводов ×

размеры голого провода

размеры провода в изоляции или

или

марка провода × n_в1 ×,

причем а'= а +,b'=b +

где - толщина изоляции на две стороны (см. примечание табл. 18).

1.4. Полное сечение витка из п_В1 параллельных проводов, мм²,

П₁ = n_В1 · П^''₁ ,

где П"₁ — сечение одного голого провода, найденное из табл. 18.

1.5. Уточненная плотность тока, А/мм²,

J₁ = I_1ф / П₁

Полученное значение плотности тока используется в дальнейшем расчете.

1.6. Ширина (радиальный размер) обмотки, см,

однослойной а₁ = а^' ·10^-1

двухслойной а₁ = (2а^' + а₁₁) · 10^-1

где а ₁₁ — ширина осевого масляного канала между слоями обмотки берется из табл. 19

Если обмотка намотана на ребро, то при расчете ширины обмотки а₁ в соответствующие формулы следует подставлять вместо а'-размер провода b^'

Таблица 19

Минимальные размеры охлаждающих

вертикальных каналов в обмотках

Длина канала (высота обмотки), см	Вертикальные каналы
	Обмотка — обмотка, мм	Обмотка - цилиндр, мм	Обмотка - стержень, мм
<30	4-5	4	4-5
30-50	5-6	5	5-6
50-100	6-8	5-6	6-8
100-150	8-10	6-8	8-10

В двухслойной обмотке без канала между слоями вместо значения ши­рины канала следует подставить в формулу значения толщины междуслой- ной изоляции. В таких обмотках для обеспечения механической прочности в качестве междуслойной изоляции рекомендуется брать два слоя картона толщиной 0,5 мм каждый.

1.7. Окончательная высота (осевой размер) обмотки НН, см,

,

где -реальная высота одного витка, рассчитанная для выбранных прово- дов по рис. 7 с учетом вида намотки (плашмя или на ребро).

1.8. Внутренний диаметр обмотки НН, см,

D₁^'= d + 0,2 а₀₁.

Ширина канала а₀₁ между обмоткой НН и стержнем определяется из условий изоляции обмотки НН по табл. 7.

1.9. Наружный диаметр обмотки НН, см,

D₁^'' = D_I'+2a₁..

1.10. Полная охлаждаемая поверхность обмотки, м²,

а) однослойная обмотка и двухслойная обмотка без охлаждающего канала, имеющие две охлаждаемые поверхности обмотки

П₀₁ = c · k · (D₁" + D₁^') · 10^-4;

б) двухслойная обмотка, имеющая четыре охлаждаемые поверхно­сти, ширина канала между слоями - не менее значений, указанных в табл. 19,

П₀₁ = 2c · k · (D₁" + D₁^') · 10^-4;

Коэффициент к учитывает закрытие части поверхности обмотки рей­ками и другими изоляционными деталями и может быть принят равным 0,75.

2.Винтовая параллельная обмотка

Винтовая обмотка (рис. 8) наматывается из прямоугольного провода. Винтовая обмотка может быть одноходовой или двухходовой. В начале сле­дует проверить возможность выполнения одноходовой обмотки. Выбор типа винтовой обмотки зависит от осевого размера (высоты) одного витка.

2.1. Предварительная высота витка одноходовой обмотки, см,

h_В1 =

где h_K1- осевой масляный канал между витками (гл. IIIразд. 4).

Если осевой размер витка h_e1 ≤1,65 см для медного провода и h_e1 ≤ 1,85 см для алюминиевого провода, то следует применять одноходовую обмотку (рис. 9 а, б). Если это условие не выполняется, то необходимо применять двухходовую обмотку (рис. 9 в, г).

Для двухходовой обмотки с равномерно распределенной транспозици­ей ориентировочная высота витка определяется формулой:

h_В1 =

2.2. По полученным ориентировочным значениям h_e1 и 'П₁' из сортамента обмоточного провода (табл. 18) выбирается подходящее сечение провода с соблюдением следующих требований (рис. 9):

а) минимальное значение параллельных проводов h_e1 в витке одноходовой обмотки - четыре, в двухходовой - восемь;

б) все параллельные провода имеют одинаковые размеры и одинаковую площадь поперечного сечения.

Подобранные размеры проводов записываются так:

×

Марка

провода

Число параллельных проводов

Размеры голого провода

Размеры провода в изоляции

× ×

марка провода

т.е. × n_В1 ×

причем a'= a +,b'=b + ,где - толщина изоляции на две стороны (выбирается по примечанию табл. 18).

Рис. 8. Одноходовая винтовая параллельная обмотка

Рис. 9. К определению размеров витка винтовой обмотки:

а, б- одноходовой; в, г - двухходовой

2.3. Полное сечение витка,мм²

П₁ = n_в1 · П^''₁ ^' ,

где П^''₁- сечение одного провода (табл.18)

2.4. Уточненная плотность тока, А/мм²

J₁ = .

В дальнейших расчетах используется полученное уточненное значение плотности тока.

2.5. Осевой размер (высота) обмоток ,см, определяется по формулам:

а) для одноходовой обмотки с каналом после каждого витка (рис. 9, а)

= (b^' (w₁ + 4) + k · h_k1 · ( w₁ + 3)) · 10^-1 ;

б) для одноходовой обмотки с каналами через два витка (рис. 9, б)

= (b^' (w₁ + 4) + k · 10^-1 ,

где - толщина прокладки между сдвоенными витками, обычноприни­мается равной0,1 -г- 0,15 см (рис. 3, в);

в) для двухходовой обмотки (рис. 9, в)

=(2b'(W₁ +1)+ k h_K1 (2+1)) • 10^-1;

г) для двухходовой обмотки без канала между двумя группами прово­дов (рис. 9 г)

= (2b'(W₁ +1) + k [h_K1W₁] + (W₁+1)])·10^-1

где = 1 1,5 мм - толщина прокладки.

Коэффициент k учитывает усадку межкатушечных прокладок после опрессовки обмотки и принимается равным 0,94 0,95.

2.6. Радиальный размер обмотки a₁, см, определяется по рис.9.

2.7.Внутренний диаметр обмотки, см,

D₁'=d+ 0,2a₀₁,

где а₀₁ определяется из табл. 7.

2.8. Наружный диаметр обмотки, см,

D_I"= D₁'+2a₁.

2.9.Охлаждающая поверхность обмотки состоит из вертикальных и го­ризонтальных поверхностей ее витков и определяется по формулам, м :

а) для одноходовой обмотки (рис. 9, а)

П₀₁ = 2c k w₁ (D₁' + a₁) (а₁ + b'· 10^-1) -10^-4

б) для одноходовой обмотки (рис. 9, б)

П₀₁ = c k w₁ (D₁' + a₁) (а₁ + b'· 10^-1) -10^-4

в) для двухходовой обмотки (рис. 9, в)

П₀₁ = 4c k w₁ (D₁' + a₁) (а₁ + b'· 10^-1) -10^-4

г) для двухходовой обмотки (рис. 9, г)

П₀₁ = 2c k w₁ (D₁' + a₁) (а₁ + b'· 10^-1) -10^-4

где k - коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмотки рейками и прокладками, к = 0,75.

В тех случаях когда в качестве обмотки НН выбрана непрерывная спи­ральная катушечная обмотка или многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода, ее расчет выполняется аналогично расчету такого же типа обмотки ВН, но без учета регулировочных витков. Порядок расчета этих типов обмоток приведен в главе “Расчет обмоток высокого напряжения”.