Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого

Провода

Сечение витка обмотки ВН представлено на рисунке 7.

Рисунок 7 – Сечение витка ОВН

По найденному сечению витка обмотки ВН и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (см. таблицу 4.3) /3, с. 64/,подбираем провод подходящего сечения

Полное сечение витка

П₁ = n_в1·П"₁ = 1·5,59 = 5,59 мм²,

где n_в1 – число параллельных проводов;

П"₁ – сечение одного провода, мм².

Плотность тока

Число витков в слое

где b'₁ – диаметр провода в изоляции, мм.

Число слоев в обмотке

Рабочее напряжение двух слоев

U_мсл = 2·ω_сл1·U_в =2·134·3,7=991,6 В.

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 4.4 /3, с. 65/ выбираем число слоев и общую толщину δ_мсл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

Численные данные выбранных величин представлены в таблице 8.

Таблица 8 – Межслойная изоляция в обмотке ВН

Суммарное рабочее напряжение двух слоев обмотки, В	Число слоев кабельной бумаги и толщина листа бумаги, шт. х мм	Выступ межслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм
До 1000	2 0,12

Допустимость получаемого радиального размера обмотки по условиям охлаждения проверяется по выражению:

d₁n_сл a_доп1,

0,021 0,027 м,

где a_доп1 – допустимый радиальный размер ОВН, определяемый так же, как и для ОНН.

Конструктивная схема ОВН представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Конструктивная схема ОВН

Радиальный размер обмотки:

- одна катушка

а₁=d^’₁n_сл+б_мсл(n_сл1-1);

а₁=2,77*21+0,12(21-1)=60,57мм.

Внутренний диаметр обмотки,м,

D^’₁=D^’’₂+2а₁₂,=0,19+2*0,09=0,37м.

Наружный диаметр обмотки, м,

D^’’₁= D^’₁+2a₁=0,37+2*0,0605=0,49м.

Поверхность охлаждения, м²,

П_о1=cnk_зак (D^’₁+D^’’₁)L1,

П_о1=3*1*0,75*3,14*(0,37+0,49)*0,45=2,73м²

Определение параметров короткого замыкания

Потери короткого замыкания

Суммарные потери короткого замыкания выражаются формулой

P_к = Р_осн1·k_д1 + Р_осн2·k_д2 + Р_отв1·k_отв1 + Р_отв2·k_отв2 + Р_в, (11)

где Р_осн1, Р_осн2, Р_отв1, Р_отв2 – основные потери в ОВН, ОНН, в отводах ОВН и отводах ОНН соответственно;

k_д1, k_д2, k_отв1, k_отв2 – коэффициенты добавочных потерь в ОВН, ОНН, в отводах ОВН и отводах ОНН соответственно;

Р_в – потери в стенках бака и других ферромагнитных элементах конструкции трансформатора, вызванные полем рассеяния обмоток и отводов.

Масса металла обмотки НН без учета изоляции

где γ – плотность алюминия, равная 2700 кг/м³ /3, с. 73/.

Масса металла обмотки ВН без учета изоляции

Основные потери в обмотках

- обмотка НН:

Р_осн2 = 12,75·10^-12·J₂²·G_н = 12,75·10^-12·(1,27·10⁶)²·70,9=1458,02 Вт;

- обмотка ВН

Р_осн1 = 12,75·10^-12·J₁²·G_в = 12,75·10^-12·(1,59·10⁶)²·174,9=5637,59 Вт.

Коэффициент добавочных потерь для обмотки НН определим, как

k_д2 = 1 + 0,017·10⁸·(d₁·y·k_p/L)²·a⁴·n², (12)

где а – размер провода в радиальном направлении обмотки, м;

n – число проводников обмотки;

L – высота обмотки, м;

k_д – коэффициент Роговского;

b – высота обмотки, м.

Подставляя численные значения в выражение (12), получим

k_д2 =1 + 0,017·10⁸·(0,13·10^-3·40·0,95/0,45)²·(2·10^-3)⁴·62²=1,0002.

Коэффициент добавочных потерь для обмотки ВН определим, как

k_д1 =1 + 0,017·10⁸·(d₁·y·k_p/L)²·d⁴·n², (13)

где d – диаметр провода без изоляции, м;

n – число проводников обмотки в радиальном направлении;

L – высота обмотки, м;

k_д – коэффициент Роговского;

y – число слоев обмотки в осевом направлении.

Подставляя численные значения в выражение (13), получим

k_д1 =1+0,017·10⁸·(4,07·10^-3·129·0,95/0,53)²·(3·10^-3)⁴·72²=1,002.

Общая длина отводов обмотки НН

l_отв2 = 14·L₂ = 14·0,45 = 6,3 м.

Общая длина отводов обмотки ВН

l_отв1 = 7,5·L₁ = 7,5·0,45 = 3,37 м.

Масса металла проводов отводов обмотки НН

G_отв2 = l_отв2·П₂· γ =6,3*281,18*10^-6*2700=4,78 кг.

Масса металла проводов отводов обмотки ВН

G_отв1 = l_отв1·П₁· γ =3,37*5,59*10^-6*2700=0,05 кг.

Основные потери в отводах НН

Р_отв2 = 12,75·10^-12·J₂²·G_отв2 = 12,75·10^-12·(1,27·10⁶)²·4,78 =98,29 Вт.

Основные потери в отводах ВН

Р_отв1 = 12,75·10^-12·J₁²·G_отв1 = 12,75·10^-12·(1,59·10⁶)²·0,05 =1,61 Вт.

Ввиду малости массы металла в отводах основные потери в них составляют обычно не более 5-8 % суммарных потерь короткого замыкания, а добавочные потери - не более 5 % основных потерь в отводах. Это позволяет принять при расчетах коэффициенты добавочных потерь о отводах ОВН и ОНН kотв1 = kотв2 = 1.

Потери в баке и деталях конструкции определим, как

Р_в = 0,175·S_н = 0,175·160 = 28 Вт.

Подставляя численные значения в выражение получим

P_к = 5637,59 ·1,002 + 1458,02 ·1,0002+ 1,61 ·1 +98,29·1 + 28 = 7237,11 Вт.

Полные потери короткого замыкания не должны отклоняются от технического условия на проект на 5 %, в нашем случае отклонение составляет 4,5%.