5.10. Укладка обмоток на стержне и проверка размеров окна

выбранного сердечника

Изоляцию обмотки от стержневых и броневых магнитопроводов осуществляют при помощи каркасов, изготовляемых из негигроскопического материала, обладающего требуемой электрической и механической прочностью. Простейший и наиболее распространенный тип каркаса представляет собой гильзу, изготовленную из электротехнического картона (электрокартона) (см. рис. 6 а, б).

а)

б)

Рис. 6. Конструкции каркаса и гильзы а – гильза, б – каркас

При массовом производстве трансформаторов используют сборные каркасы, изготавливаемые из твердых изоляционных материалов (гетинакса, текстолита) или каркасы, прессованные из пластмассы.

Для проверки пригодности выбранного ранее сердечника определяют радиальную толщину обмоток трансформатора. Число витков в одном слое i-й обмотки

n¢ _i = l₁ / (к_у1i d_iи),

где l₁ – осевая длина обмотки, мм; к_у1i – коэффициент, учитывающий неравномерность укладки в осевом направлении, его значение выбирают по графику рис. 7 в зависимости от диаметра обмоточного провода; d_iи – диаметр провода с изоляцией i-й обмотки, мм.

Осевую длину обмотки определяют

l₁ = (h – 1) – 2_1,

где h – высота окна выбранного сердечника, мм; ₁ – расстояние от обмотки до ярма, мм.

Рис. 7. Зависимость коэффициента укладки в осевом к_у1 и радиальном к_у2

направлениях от диаметра провода d_iи

Значение ₁ при намотке на каркас равно толщине щечки каркаса (₁ = 1,5 ÷ 3,0 мм). При намотке на гильзу и рабочем напряжении до 500 В значение ₁ должно быть не менее 2 мм как по условиям электрической прочности, так и для того, чтобы избежать западания крайних витков соседних слоев обмотки. При значениях рабочего напряжения от 500 до 1000 В значение ₁ обусловливается лишь требованиями электрической прочности и выбирают в пределах от 2 до 5 мм.

Для различных обмоток имеем:

n¢₁ = l₁ / (к_y11d_1и);

n¢₂ = l₁ / (к_y12d_2и);

n¢₃ = l₁ / (к_y13d_3и).

Полученные числа витков должны быть целыми, округление выполняют в меньшую сторону. В результате находим n₁, n₂, n₃.

Число слоев в i-й обмотке трансформатора находят как

m_i = W_i / n_i ,

где m_i – целое число, округленное в большую сторону; w_i – число витков; i-й обмотки.

Для трехобмоточного трансформатора

m₁ = W₁ / n₁;

m₂ = W₂ / n₂;

m₃ = W₃ / n₃.

В случае однофазного двухкатушечного МТ стержневого типа, число витков на стержне будет w_i / 2.

Радиальный размер (толщину), мм, каждой обмотки находят по формуле

_i = к_у2i m_i d_iи + к_мс (m_i – 1) _мс,

где к_y2i – коэффициент, учитывающий неплотность прилегания витков в радиальном направлении; значение к_y2i определяют по графику рис. 7 в зависимости от диаметра провода; к_мс – коэффициент неплотности межслоевой изоляции, выбирают по графику рис. 8 в зависимости от диаметра провода обмотки и толщины изоляции; _мс – толщина межслоевой изоляции, мм, выбирают по таблице 7 с учетом следующих условий: если диаметр провода с изоляцией d_iи  0,5 мм, то межслоевую изоляцию прокладывают через каждый слой; при диаметре провода менее 0,5 мм межслоевую изоляцию следует использовать, если напряжение между слоями U_ci  50 В, где U_ci = 2n_iE_в.

После определения толщины _i каждой обмотки рассчитываем минимально допустимую ширину окна магнитопровода, мм. Для однокатушечного МТ с взаимным расположением обмоток 2 –1 – 3 ширина окна

с_мин = _з + (₀ + ₂ + к_моd₁₂ + d₁ + к_моd₁₃ + d₃ + к_нd_нар)к_в,

а для порядка 1 –2 – 3

с_мин = _з + (₀ + ₁+к_моd₁₂ + d₂ + к_моd₂₃ + d₃ + к_нd_нар)к_в,

где e_З – зазор между катушкой и ярмом (3 ÷ 5) мм;

e₀ – толщина гильзы (каркаса) (1,5 ÷ 3) мм;

₁, ₂, ₃ – радиальные размеры обмоток, мм;

к_мо – коэффициент неплотности межобмоточной изоляции, определяют по графику рис. 9 в зависимости от диаметра провода d_п обмотки, расположенной снаружи по отношению к данной изоляции;

₂₃, ₁₂, ₁₃ – толщина изоляции между обмотками, ее выбирают по табл. 8, в зависимости от большего испытательного напряжения двух соседних обмоток (значение испытательного напряжения U_исп находится в определенной зависимости (рис. 10) от амплитудного значения рабочего напряжения обмотки);

d_нар – толщина наружной изоляции (значение ее выбирают в зависимости от рабочего напряжения последней (наружной) обмотки); при рабочем напряжении U_раб < 500 В наружную изоляцию выполняют из двух слоев бумаги ЭИП–63B или K–12 и одного слоя батистовой ленты толщиной 0,16 мм; при U_раб > 500 В наружную изоляцию увеличивают на один слой бумаги на каждые 250 В;

к_н – коэффициент неплотности намотки наружной изоляции (1,7÷2,0);

к_в – коэффициент выпучивания в радиальном направлении, выбирают из рис. 11 в зависимости от диаметра провода наружной обмотки и конструкции гильзы (каркаса). При использовании штампованных каркасов к_в = 1,0.

Рис. 8. Зависимость коэффициента неплотности межслоевой изоляции к_мс

от толщины изоляции _мс и диаметра провода d_iu

Рис. 9. Зависимость коэффициента к_мо от диаметра провода d_iu

Таблица 7

Толщина межслоевой изоляции

Диаметр провода обмотки, мм	до 0,15	0,15 ÷ 0,5	0,5 ÷ 0,8	0,8 ÷ 1,2
Марка и толщина изоляции, мм	Конденсаторная бумага КОН-1, мс = 0,02	Телефонная бумага КТН, мс = 0,05	Пропиточная бумага ЭИП-50, мс = 0,09	Кабельная бумага К-12, мс = 0,12, или пропиточная бумага ЭИП-63Б, мс = 0,11
Количество слоев	1	1	1	1

Рис. 10. Зависимость U_исп от U_раб

Рассчитанный радиальный размер с_мин не должен превышать ширину окна выбранного сердечника: с_мин  с.

Таблица 8

Таблица межобмоточной изоляции

Uисп. ампл, В	до 1000		1000 ÷ 1600		1600 ÷ 2200		2200 ÷ 2700
Марка изоляции	ЭИП-63Б	К-12	ЭИП-63Б	К-12	ЭИП-63Б	К-12	ЭИП-63Б	К-12
Число слоев	3	2	4	3	5	4	6	5

Рис. 11. Зависимость к_в от диаметра провода и конструкции гильзы :

1 – = 2,0; 2 –= 1,5; 3 –= 1,25; 4 –= 1,0

Для двухкатушечных стержневых МТ суммарный радиальный размер (минимально допустимая ширина окна сердечника) при расположении обмоток 2 – 1 – 3,

,

а при расположении обмоток 1 – 2 – 3

,

где ε_к – зазор между катушками (3÷5) мм. Здесь также необходимо, чтобы с_мин < с.

Если же получится с_мин > с, то следует подобрать сердечник с такой же площадью поперечного сечения стержня, но с большей площадью окна и повторить расчет, исходя из высоты и ширины окна нового сердечника.

Если расхождения между с и с_мин не превышает 10 %, то можно либо изменить плотность тока (подобрать провода других диаметров), либо изменить магнитную индукцию в стержне магнитопровода.