Электрические машины 4 (стр. 3 из 6)

3. РАСЧЕТ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА

конструкция (тип) обмотки определяется рядом параметров: током, напряжением, сечением витка, числом витков и т. п. Для заданного ряда мощностей и напряжений ориентировочно тип обмотки можно выбрать по данным табл. 3.1.

. Т а б л и ц а 3.1

Область использования различных типов обмоток

Тип обмотки	Предельные параметры			Схема регулирования
	кВ	,А	мм
Цилиндрическая одно- или двухслойная из прямоугольногопровода	до 10	до 800	до 300
Винтовая одно- или двуххо-довая из прямоугольногопровода	до 35	от 300	от 75
Цилиндрическая многослойная из круглого провода	до 35	до 100	до 50
Непрерывная катушечная из прямоугольногопровода	от 10

Максимально допустимыйразмер проводника находится по формуле, мм:

(3.1)

где

– плотность теплового потока, = 1200 – 1400 Вт

– плотность тока в данной обмотке, А/мм²;

– коэффициент закрытия, для катушечных и винтовых обмоток

= 1, для одно- или двухслойных обмоток = 0,75;

– коэффициент, для медных обмоток – 10,7;

3.2. Расчет обмотки НН

Число витков обмотки НН определяется по ее фазному напряжению и напряжению на один виток (2.13):

, (3.5)

где – фазное напряжение, В.

Найденное число витков округляется до ближайшего целого числа w₁, после чего уточняются напряжение на один виток, В/виток,:

(3.6)

и индукция в стержне, Тл,:

, (3.7)

которые используются во всех дальнейших расчетах.

Ориентировочное сечение витка определяется по фазному токуобмотки и средней плотности тока:

(3.8)

После выбора проводников необходимо рассчитать реальную (уточненную) плотность тока первичной обмотки, которая и должна использоваться в ходе дальнейших расчетов.

Зная число витков и ориентировочное сечение витка, можно выбрать тип обмотки и приступить к ее конструктивному расчету (см. подразд. 3.5 – 3.8).

3.3. Расчет обмотки ВН

К выполнению данного расчета можно приступитьтолько после выполнения конструктивногорасчета обмотки НН.

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении

(3.9)

где

– уточненное число витков обмотки НН.

Ориентировочная плотность тока в обмотке ВН, А/мм²,

, (3.10)

где

– уточненная в ходе расчета обмотки НН плотность тока, А/мм².

Ориентировочное сечение витка,мм,

(3.11)

По полученным значениям выбираются тип обмотки, реальные размеры проводников, уточняются сечение витка и плотность тока. Однако прежде чем приступитьк конструктивному расчету обмотки ВН нужно рассчитать систему регулирования напряжения.

3.4. Регулирование напряжения

В практике отечественного трансформаторостроения принято регулирование напряжения на стороне ВН. В настоящей работе предлагается выполнить расчет системы ПБВ (переключение без возбуждения) .

При ПБВ обычно выполняется пять ступеней регулирования: от +5 до –5 % через 2,5 % от номинального напряжения. Приемлемые для заданного ряда мощностей схемы регулирования приведены на рис. 3.1. Существуют и другие схемы [1].

Схемы, изображенные на рис. 3.1, а и б, используются при цилиндри-ческих многослойных обмотках из круглого провода; схемы, приведенные на рис. 3.1, в и г, – при катушечных обмотках. Обратите внимание на то, что схема, приведенная на рис. 3.1, в, не применяется при соединении обмотки ВН в треугольник.

Рис. 3.1. Схемы регулирования

Число витков на одной ступени регулирования

(3.12)

где

– фазное напряжение одной ступени регулирования, В, ;

– уточненное по формуле (3.5) значение напряжения на виток, В.

Число витков обмотки ВН на ответвлениях:

1,05 U_2н – U_2н + 2 DU = ... , w₂ + 2w_2р= ...;

1,025 U_2н – U_2н + DU = ... , w₂ + w_2р= ...;

U_2н – U_2н= .. , w₂ = ...;

0,975 U_2н – U_2н + DU = ... , w₂ + w_2р = ...;

0,95 U_2н – U_2н + 2 DU = ... , w₂ + 2w_2р= ...

3.5. Расчет цилиндрических одно- и двухслойных обмоток

из прямоугольного провода

Найдем ориентировочный допустимый осевой размер витка, мм:

(3.13)

где

– высота обмотки, предварительно рассчитывается по формуле (2.11), мм;

– число витков в слое, при однослойной обмотке

, при двухслойной – (округление в этом случае ведется до четного числа).

По величине

и найденному по формуле (3.7) ориентировочному сечению витка подбираются подходящие провода по таблице сортамента обмоточных проводов (табл. 3.2)

Реальное (уточненное) сечение витка обмотки НН , мм²,

, (3.14)

где

– число параллельных проводов в витке;

– сечение одного проводника (таблица сортамента проводов), мм².

Уточненная плотность тока в проводниках обмотки НН, А/мм²,

(3.15)

Реальный осевой размер обмотки, м,

, (3.16)

где

– реальная высота витка, определяется по эскизу витка обмотки (см. рис. 3.2), мм;

– число витков в слое;

– технологический зазор, 5 – 15 мм.

Радиальный размер (толщина) однослойной обмотки, мм,

(3.17)

(при намотке на ребро

),

двухслойнойобмотки, мм, –

(3.18)

(при намотке на ребро

),

где

–ширина охлаждающего канала между слоями, = 4 – 8 мм.

Внутренний диаметр обмотки, мм,

. (3.19)