Расчет обмоток трансформатора

3.1. Выбор типа обмоток

3.1.1. Средняя плотность тока в обмотках из условия обеспечения заданных потерь короткого замыкания.

Для обмоток, выполненных из меди:

А/м²

Для обмоток, выполненных из алюминия:

А/м²

где р_K в Вт; Uв в В; S_H в кВА; d₁₂ в м.

Величина kg принимается равной 0,96 при номинальной мощности до 100 кВА и до 0,93 при мощности 630 кВА.

Плотность тока должна находиться в следующих пределах:

1,2 ... 2,5 МА/м² - для алюминия и 2,2 ... 3,5 МА/м² - для меди.

3.1.2. Предварительное значение сечения витка обмотки НН

3.1.3. Тип обмотки выбирается из следующих соображений. В качестве обмотки НН рекомендуется цилиндрическая обмотка: однослойная при номинальной мощности до 100 кВА и двухслойная при мощности от 100 до 630 кВА. Обмотка ВН выполняется в виде цилиндрической многослойной.

Ниже приводится пример расчета этих обмоток.

3.2. Расчет обмотки НН

3.2.1. Число витков определено ранее в п.2.4.6, W₁ = ....

3.2.2. Число витков в слое:

-для однослойной обмотки;

- для двухслойной обмотки.

3.2.3. Стандартное сечение витка.

Оно составляется из одного или нескольких стандартных проводников, общее сечение которых должно быть достаточно близким к рассчитанному в .п. 3.1.2. Выбор стандартных проводников производится по табл. 5.2 [1] или по табл. П-2 [2].

Предварительно следует определить приблизительно число проводников в сечении витка, сопоставляя полученное сечение витка с имеющимися стандартными проводниками. При этом имеет смысл определить ориентировочно осевой размер витка по формуле

, м.

Осевой размер витка составляется из одного или нескольких стандартных проводников, расположенных по оси следующим образом.

Проводники вплотную прилегают друг к другу с учетом изоляции между ними. Все проводники должны иметь одинаковые размеры, а число их не более 8. Рассчитанная величина (W_СЛ1+l) hв₁ должна быть на 5 ... 15 мм меньше длины обмотки h.

Условно марка проводника записывается так:

где n_B1 - число параллельных проводов в витке;

а и b - провода без изоляции;

а’ и b’ - размеры провода c у изоляцией.

Сечение витка

, м,

где - стандартное сечение одного проводника, м².

3.2.4. Действительная плотность тока

3.2.5. Осевой размер обмотки

, м,

где - осевой размер одного витка в изоляции, м.

Величина должна совпадать с найденным в п. 2.4.3 значением высоты обмотки. В противном случае нужно выбрать другой стандартный проводник в сечении витка.

3.2.6. Радиальный размер обмотки:

, м - однослойная обмотка;

, •м - двухслойная обмотка,

где мм.

3.2.7. Внутренний диаметр обмотки

, м,

где может быть принято равным 5 мм при U_ИСП=5 кВ.

3.2.8. Наружный диаметр обмотки

3.2.9. Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН:

- для однослойной и двухслойной без масляного канала

, м²

-"для двухслойной с масляным каналом между слоями

, м²,

где с - число активных стержней;

k=0,75 - коэффициент, учитывающий закрытие поверхности рейками, изоляцией и др.

3.3. Расчет обмотки ВН

3.3.1. В обмотке выполняются отводы для регулирования напряжения, например, на ±5 % от номинала:

3.3.2. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении

3.3.3. Полное число витков обмотки ВН

3.3.4. Предварительное значение плотности тока в МА/м²

3.3.5. Предварительное значение сечения витка обмотки

3.3.6. Тип провода, число параллельных проводов и фактическое сечение витка обмотки определяются по табл. 5.1 [1] или по табл. П-2а [2]:

,мм², ,

где П_2С - стандартное сечение одного проводника, мм².

Обычно сечение витка состоит из одного проводника, реже - из двух.

3.3.7. Уточняем значение плотности тока

3.3.8. Число витков в слое .

,

где (м), (мм).

3.3.9. Число слоев в обмотке ВН

3.3.10. Рабочее напряжение двух слоев

3.3.11. Обмотка выполняется в виде двух катушек с масляным каналом

между ними,

3.3.12. Радиальный размер обмотки

Величина междуслойной изоляции определяется по табл. 4.7 [1] или

потабл.П-2б[2].

3.3.13. Внутренний диаметр обмотки

,м,

где радиальный размер осевого канала между обмотками

3.3.14. Наружный диаметр обмотки

3.3.15. Полная поверхность охлаждения обмотки ВН при отсутствии масляного канала

То же при наличии масляного канала в обмотке

3.3.16. Средний диаметр канала между обмотками

3.3.17. Соотношение между шириной и высотой трансформатора

Полученные уточненные значения и принимаются для дальнейших расчетов.