При регулировании напряжения по схемам на рис. 3.3, в и г в месте разрыва обмотки в середине ее высоты образуется изоляционный промежуток в виде горизонтального радиального масляного канала. Иногда этот канал заполняется набором шайб, изготовленных из электроизоляционного картона. Размер этого промежутка по схеме рис. 3.3, в определяется половиной фазного напряжения обмотки, а при схеме по рис. 3.3 г - примерно 0,1 фазного напряжения. Увеличение этого промежутка нежелательно, так как приводит к существенному увеличению осевых механических сил в обмотках при коротком замыкании, возрастающих также и с ростом мощности трансформатора. Именно это обстоятельство ограничивает применение схемы по рис. 3.3, в напряжением не свыше 38,5 кВ и мощностью не более 1000 кВА.
Указанные выше соображения позволяют выбрать тип обмоток (первичной и вторичной) по табл. 3.1.
Основные свойства и пределы применимости обмоток разных типов
Таблица 3.1
Тип обмотки | Применение | Основные достоинства | Основныенедостатки | Диапазон значений критериев выбора (ориентировочно) | Число параллельных проводов в витке | схема регулирования напряжения рис.4.3 | ||||
Мощность трансформатора, S, кВА | Сечение витка, П, мм2 | Ток на стержень, I, А | Линейное напряжение, U, кВ | |||||||
Цилиндрическая одно- и двухслойная из прямоугольного провода | НН (ВН) | Технологичность, Хорошее охлаждение | Малая механическая прочность | М | До 630 | 5-250 | 15-800 | До 6 | 1-8 | |
А | До 630 | 7-300 | 10-650 | До 6 | 1-8 | |||||
Цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода | ВН (НН) | Технологичность, Хорошее заполнение окна магнитопровода | Меньшая поверхность охлаждения (по равнению с обмотками, имеющими радиальные каналы) | М | 630 - 80000 | 5-400 | 15-1200 | 10, 35 | 1-8 | а,б |
А | 16000 -25000 | 7-500 | 10-1200 | 10, 35 | 1-8 | |||||
Цилиндрическая многослойная из круглого провода | ВН (НН) | Технологичность | Ухудшение теплоотдачии уменьшение механической прочности при большой мощности | М | До 630 | 0.11-42 | 0.3-100 | До 35 | 1-2 | а,б |
А | До 630 | 1 - 50 | 2-135 | До 35 | 1 | |||||
Винтовая одно- и многоходовая | НН | Механическая прочность, надежная изоляция, хорошее охлаждение | Высокая стоимость по сравнению с цилиндрической обмоткой | М | 160 и выше | 75 и более | 300 и более | До 35 | 4-16 | - |
А | 100 и выше | 75 и более | 150 и более | До 35 | 4-16 | |||||
Непрерывная катушечная (спиральная) | ВН (НН) | Электрическая и механическая прочность, хорошее охлаждение | Повышенная сложность технологии (необходимость перекладки катушек) | М | 160 и выше | 5 и более | 15 и более | 3-220 | 1-5 | в,г |
А | 100 и выше | 7 и более | 10 и более | 3- 220 | 1-5 |
3.3. Расчет обмоток
3.3.1. Число витков в фазе обмотки НН
(3.1) |
Полученное по (3.1) значение w1 округляется до ближайшего целого числа
При этом корректируется ЭДС одного витка
, В | (3.2) |
3.3.2. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении
(3.3) |
3.3.3. Напряжение одной ступени регулирования
, В. | (3.4) |
3.3.4. Число витков одной ступени регулирования при соединении обмотки ВН в звезду
(3.5) |
Полученное по ( 3.5 ) значение w2р округляется до ближайшего целого числа. w2р = 42
3.3.5. Полное число витков обмотки ВН (при четырех ступенях регулирования)
(3.6) |
3.3.6. Число витков основной части обмотки ВН (при четырех ступенях регулирования)
(3.7) |
3.3.1 Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода
Обмотка этого типа может применяться в качестве обмотки высокого напряжения (в некоторых случаях низкого напряжения) в масляных трансформаторах класса напряжения 10 и 35 кВ мощностью свыше 1000 кВА.
Рис. 3.6.Сечение витка обмотки | Рис. 3.7. Многослойная цилиндрическая обмотка (nсл = 7, n = 2) |
3.3.16. По сечению витка (П, мм2) выбирается провод из сортамента обмоточного провода по табл.3.5, 3.6 (в один провод или несколько параллельных проводов). Размеры выбранного провода записываются в следующем виде:
.Для обмотки ВН
Для обмотки НН
3.3.17. Высота витка
Для обмотки ВН
, мм , | (3.171) |
Для обмотки НН
, мм , | (3.172) |
где b/ - размер провода в изоляции в осевом направлении (мм),
nв – число параллельных проводов в витке.
3.3.18 Число витков в слое
Для обмотки ВН
, | (3.181) |
Для обмотки НН
, | (3.182) |
где l – высота обмотки (мм), предварительно определенная на этапе выбора главных размеров.
Полученное значение wсл округляется до целого числа.
3.3.19. Число слоев обмотки
Для обмотки ВН
(3.191) |
Для обмотки НН
(3.192) |
округляется до большего целого числа.
3.3.20. Уточненный осевой размер обмотки:
Для обмотки ВН
, мм | (3.201) |
Для обмотки НН
, мм | (3.202) |
3.3.21. Для расчета радиального размера обмотки необходим выбор междуслойной изоляции, которая определяется напряжением двух слоев
Для обмотки ВН
, В | (3.211) |
Для обмотки НН
, В | (3.212) |
По табл.3.2 выбирается число слоев и общая толщина (dмсл) для междуслойной изоляции.
Таблица 3.2.
Междуслойная изоляция в многослойной цилиндрической обмотке из
прямоугольного провода
Для обмотки ВН
, мм , | (3.221) |
Для обмотки НН