Расчет цилиндрической многослойной обмотки из алюминиевой фольги (ленты)

Сечение витка обмотки НН представлено на рисунке 4.

Рисунок 4 – Сечение витка ОНН

Высота витка (ширина ленты) h_в2 равна высоте обмотки:

h_в2=L₂=0,45м.

Ориентировочное сечение витка обмотки П^’₂определяется по формуле

П^’₂=I_фн2/J_ср=402,1/1,43=281,18мм² (14)

Расчётная толщина ленты

б^’=П^’₂/L₂=281,18/450=0,62 мм (15)

Запишем подобранный размер алюминиевой ленты А6 по

ГОСТ13726-78

б_л= 0,7 мм.

Сечение витка обмотки, мм²

П₂=б_л*L₂=0,7*450=315мм²(16)

Действительная плотность тока, А/мм²,

J₂=I_фн2/П₂=402,1/315=1,27 А/мм²

Расчётное число витков ленты, которое можно уложить в предельно допустимый радиальный размер обмотки

n_в.рас=а_доп/б_л=27/0,7=39 (17)

n_в.рас=39< =62

Радиальный размер катушки, м

а_кат=n_катб_л+(n_кат-1)б_из, (18)

где б_из – толщина изоляции между слоями алюминиевой ленты (обычно это кабельная бумага марки К-120, толщенной б_из=0,12 мм).

а_кат=39*0,7+(39-1)*0,12=0,0318м (19)

Радиальный размер а₂, м, обмотки, состоящей из одной катушки, равен

а₂=а_кат=0,0318 м

Конструктивная схема ОНН представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Конструктивная схема ОНН

Внутренний диаметр обмотки будет равен:

(20)

(21)

D^’₂= d_н+2a₀₂=0,13 м.

Наружный диаметр обмотки определим, как

D''₂= D'₂+2a_кат=0,13+2*0,0318=0,19м.

Охлаждаемая поверхность обмотки из ленты будет равна:

П_о2 = с·k_зак·(D'₂ + D''₂) ·L₂·π = 3·0,75·(0,13 + 0,19) ·0,45·π = 1,017 м².

Обмотка высокого напряжения

Регулирование напряжения обмоток ВН

При выборе обмотки ВН следует учитывать необходимость выполнения в обмотке ответвлений для регулирования напряжения. В ГОСТ 16110-82 предусмотрены два вида регулирования напряжения силового трансформатора:

а) регулирование напряжения переключением ответвлений обмотки без возбуждения после отключения всех обмоток трансформатора от сети (устройство ПБВ);

б) регулирование напряжения без перерыва нагрузки и без отключения обмоток трансформатора от сети (устройство РПН).

Регулировочные ответвления на обмотках ВН трансформатора служат для поддержания нормального уровня напряжения у потребителей электрической энергии при колебаниях нагрузки. У понижающих трансформаторов при необходимости повысить (понизить) напряжение на стороне НН следует переходить на меньшее (большее) число витков на стороне ВН. У повышающих трансформаторов переходят на большее или меньшее число обмотки ВН при необходимости повысить или понизить напряжение на стороне ВН.

В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ, к которым относится проектируемый трансформатор, ГОСТ 12022-76, ГОСТ 11920-85 и ГОСТ 12965-85 предусмотрено выполнение в обмотках ВН четырех ответвлений на +5 %; +2,5 %; -2,5 %; -5 % номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением. Переключение ответвлений обмоток должно производиться специальными переключателями, встроенными в трансформатор, с выведенными из бака рукоятками управления.

На рисунке 6 представлена схема размещения регулировочных ответвлений.

Рисунок 6 – Схема выполнения ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения (ПБВ)

Расчет обмоток ВН

Предварительный расчет обмоток

Число витков при номинальном напряжении определим, как

(19)

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в треугольник

(20)

где ΔU – напряжение на одной ступени регулирования обмотки, В.

Ступени регулирования напряжения будем выполнять равными между собой, а это обуславливает равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях будет равно:

- ступень напряжения +5 %

ω_{+5 %} = ω₁ = ω_н1 + 2·ω_р = 2862 + 2·40 = 2942 витков;

- ступень напряжения +2,5 %

ω_{+2,5 %} = ω_н1 + ω_р = 2862 + 40 = 2902 витков;

- номинальное напряжение

ω_н1 = 2862 витка;

- ступень напряжения –2,5 %

ω_{-2,5 %} = ω_н1 – ω_р = 2862 – 40 = 2822 витков;

- ступень напряжения –5 %

ω_{-5 %} = ω_н1 – 2·ω_р = 2862 – 2·40 = 2782 витков.

Осевой размер обмотки ВН

L₁ = L₂ = = 0,45м.

Плотность тока в обмотке ВН

J₁ ≈ 2·J_ср – J₂ = 2·1,43–1,27=1,59 А/мм². (20)

Сечение витка обмотки ВН:

(21)