Методическое пособие Самара Самарский государственный

• Название: Методическое пособие Самара Самарский государственный
• Дата: 27.05.2022
• Размер: 2.44 Mb.
• Имя файла: transform.docx
• Тип: Методическое пособие; #552377
• страница: 8 из 23

РАСЧЕТ ОБМОТОК ВН


Расчет обмоток ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения, напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле

w  w ^Uф2 . (6.30)

н2 1 _Uф1
Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду

U

w_p

, (6.31)

где U– напряжение на одной ступени регулирования обмотки или

разность напряжений двух соседних ответвлений, В;

u_в– напряжение одного витка обмотки, В.

Обычно ступени регулирования напряжения выполняются равными между собой, чем обусловливается также и равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях:

при двух ступенях:

верхняя ступень напряжения w₂  w_н2  w_р; (6.32)

при номинальном напряжении: w_н2 ;

нижняя ступень напряжения при четырех ступенях:

w_н2  w_р; (6.33)

верхние ступени напряжения

w₂  w_н2  2w_р,

w_н2  w_р; (6.34)

при номинальном напряжении: w_н2 ;

нижние ступени напряжения

w_н2  w_р

, w_н2  2w_р. (6.35)

Для трехфазного трансформатора или однофазного с параллельным соединением обмоток двух стержней найденное число

витков

w_н2  w_р

или

w_н2  2w_рявляется числом витков на один стержень.

В однофазном трансформаторе с последовательным соединением обмоток двух стержней на одном стержне располагается половина этого числа витков.

Осевой размер обмотки ВН

𝑙₂

принимается равным ранее

определенному осевому размеру обмотки НН

𝑙_{1 .}

1
Плотность тока в обмотке ВН предварительно

J₂  2J_ср

 J, (А/м²), (6.36)

где

^Jср

• 
  предварительное значение средней плотности тока по
  

(п. 5.10) или (п. 5.11).

В тех случаях, когда потери короткого замыкания Р_кне заданы, для выбора плотности тока можно руководствоваться табл. П1.29.

Сечение витка обмотки ВН предварительно

П₂^ 

I₂


2
J10^6

, (мм²). (6.37)

Для полученных значений

П₁^ и

^hв1

по сортаменту обмоточного

провода для трансформаторов [1, табл. 5.2 или 5.3] подбираются подходящие провода.

Значение большего из двух размеров поперечного сечения провода ^bможет быть выбрано по формулам:

• 
  для медного провода
  

b ^{q kз} , (м), (6.38)

1,07  J² 10^10

• 
  для алюминиевого провода
  

b ^{q kз} , (м), (6.39)

1,72  J² 10^10

где

k_p 0.8

• 
  для цилиндрических обмоток;
  

k_p 1 – для винтовых и катушечных обмоток;

q 1000

обмоток.

Вт/м² – для медных и

q 750

Вт/м² – для алюминиевых

После того как обмотка ВН рассчитана и размещена на стержне, для предварительной оценки ее нагрева определяется плотность теплового потока на ее охлаждаемой поверхности:

_q ^Pосн2 _k

, (Вт/м²), (6.40)

или

2 _П02 Д2

– для медного провода

kb^  а

М
q  ^{107J I wк kД}10^10 , (Вт/м²); (6.41)

з 1

– для алюминиевого провода


kb^  а

А
q ^{172J I wк kД}10^10 , (Вт/м²), (6.42)

з 1

где I– ток обмотки фазы;

w_к– число витков в катушке: для винтовой одноходовой об-

мотки 1,0; для двухходовой винтовой обмотки 0,5;

k_з 0,75 – коэффициент закрытия поверхности;

а₁ – радиальный размер обмотки, м.

Для обмоток вида рис. 6.5, б:

– для медного провода


k2b^  а
q ^{214J I wк kД}10^10 , (Вт/м²); (6.43)

з 1

– для алюминиевого провода


k2b^  а
q ^{344J I wк kД}10^10 , (Вт/м²). (6.44)

з 1

Полученное ^qне должно быть более допустимого.

1. 
   РАСЧЕТ МНОГОСЛОЙНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБМОТКИ ИЗ КРУГЛОГО ПРОВОДА
   

В трансформаторах мощностью от 25 до 630 кВ∙А нашли широкое применение многослойные цилиндрические обмотки из круглого медного или алюминиевого провода (рис. 6.6).

Ориентировочное сечение витка

П₂^ 

I₂


2
J10^6

, (мм²). (6.45)

По этому сечению и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов [1, табл. 5.2 или 5.3] подбираются провода подходящего сечения или, в редких случаях, два параллельных одина-

ковых провода с диаметрами провода без изоляции d₂ и провода в

изоляции d₂^ мм. Подобранные размеры провода записываются так:

Марка провода × n ^d2 , мм,

где
ⁿв2

в2 _d2

— число параллельных проводов.

Полное сечение витка, м²,

П₂  n_в2

 П^ 10^6 , (мм²), (6.46)

2
где П₂^ – сечение одного провода.

Р и с. 6.6. Многослойная цилиндрическая обмотка из провода круглого сечения:

а – общий вид обмотки; б – вид обмотки в разрезе; в – изоляция в торцовой части многослойной цилиндрической обмотки: 1 – экран; 2 – бортики из электрокартона; 3 – кольцо из телефонной бумаги; 4 – оплетка хлопчатобумажной лентой;

5 – междуслойная изоляция
Полученная плотность тока


2 2 2
J I/ П, (А/м²). (6.47)

Число витков в слое

^wсл2 ^
𝑙₂


^103 1 . (6.48)

Число слоев в обмотке

n_в2  d₂
n_сл2  w₂ / w_сл2 , (6.49)

ⁿсл2

округляется до ближайшего большего числа. Рабочее напряжение двух слоев

U_мсл 2  w_сл2  u_в, В. (6.50)

По рабочему напряжению двух слоев по табл. П1.30 выбирают-

ся число слоев и общая толщина между двумя слоями обмотки.

^δмсл

кабельной бумаги в изоляции

В большинстве случаев по условиям охлаждения обмотка каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым масляным каналом между ними. Число слоев внутренней катушки при этом должно составлять не более 1/3-2/5 общего числа слоев обмотки. В случае применения этого типа обмотки на стороне НН между двумя цилиндрами числа слоев внутренней и наружной катушек делаются равными.

Минимальная ширина масляного канала между катушками

^а22

выбирается по табл. П1.28. В трансформаторах мощностью на один стержень не более 3-6 кВ∙А возможно применение обмотки, состоящей из одной катушки без осевого канала.

Радиальный размер обмотки:

• 
  одна катушка без экрана
  

а d^  n  δ

 n

 110^3 , (м); (6.51)

2 2 сл2

мсл

сл2

• 
  две катушки без экрана
  

а d^  n  δ

 n  1 а^ 10^3 , (м). (6.52)

2 2 сл2

мсл

сл2 22

В обмотках классов напряжений 20 и 35 кВ под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран – незамкнутый цилиндр из алюминиевого листа толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычно междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со стороны масляного канала.

При наличии экрана радиальный размер обмотки определяется

по формуле

^а2экр

 а₂

 δ

экр

• 
  2δ
  

мсл

10^3 , (м), (6.53)

где а₂определяется по (6.51) или (6.52); табл. П1.30.

δ_экр 0,5

мм;

δ_мсл– по

Для рабочего напряжения 35 кВ можно принять допол-

нительное увеличение радиального размера обмотки за счет экрана и двух слоев междуслойной изоляции на 3 мм.

Минимальный радиальный размер

^а1^2

осевого канала между

обмотками НН и ВН и толщина изоляционного цилиндра выбираются по испытательному напряжению обмотки ВН согласно табл. П1.6.

Внутренний диаметр обмотки (при наличии экрана – до его внутренней изоляции)

D₂^  D₁^  2а₁₂ , (м). (6.54)

Наружный диаметр обмотки:

• 
  без экрана
  

• 
  с экраном
  

D₂^  D₂^  2а₂ , (м);
D₂^  D₂^  2а_2экр, (м). (6.55)

Изоляционное расстояние между наружными обмотками со-

седних стержней

^а22

 а^₂₂

10^3 , где

а^₂₂ ,мм, находится по табл. П1.6.

Поверхность охлаждения


02

2

2

2
П  сnkπD^  D^ 𝑙 , (м²), (6.56)

где ^с=3 – число стержней магнитной системы.

Для одной катушки, намотанной непосредственно на цилиндр,

по рис. 6.7, а

n 1,0 ; D₂^  0 ;

k 1,0 .

Для одной катушки по рис. 6.7, бn 1,0 ; k 0,88 .

Для двух катушек по рис. 6.7, г

n 2 ; k 0,8 .

n 1,5 ; k 0,83

и по рис. 6.7, д

Рис. 6.7. Различные варианты выполнения многослойной цилиндрической обмотки:

а – обмотка ВН на цилиндре; б – обмотка ВН на рейках; в – обмотка НН; г – обмотка ВН на цилиндре с каналом; д–обмотка ВН на рейках с каналом

Коэффициент k в (6.56) учитывает закрытие части поверхностей обмотки изоляционными деталями и число внутренних

и наружных поверхностей. Для внутренних поверхностей k 0,75 .

Для наружной поверхности при свободном доступе охлаждающего

масла k 1,0 . При применении этого типа обмотки на стороне НН

(внутренняя обмотка, рис. 6.7, в) в (6.54) надлежит принимать

k 0,75 ; n 2 .