Расчёт цилиндрической многослойной обмотки из алюминиевой ленты

Эта обмотка выполняется из неизолированной отожженной ленты из алюминия А5 или А6 шириной, равной высоте обмотки. Каждый слой обмотки состоит из одного витка. Изоляция между витками создается одним или двумя слоями кабельной бумаги, ширина полосы которой на 16-24 мм больше ширины ленты. Для создания жёсткой торцевой изоляции на краях полосы бумаги приклеивается буртик – полоска электроизоляционного картона с толщиной, равной толщине ленты, и шириной 8-12 мм. Отводы от обмотки выполняются шинами, надёжно привариваемые к концам ленты. Толщина ленты от 0,2 до 3 мм, ширина от 40 до 1000 мм.

Обмотки этого типа обладают высокой теплопроводностью в осевом и радиальном направлениях, имеют более равномерное распределение температуры по высоте и ширине по сравнению с обмотками из изолированного провода. Поэтому значения для них выше и составляет Вт/м².

После определения , и , уточнения значений , (см. п. 3.2) расчёт обмотки выполняется в следующем порядке:

1.Определяются размеры ленты в мм:

ширина с округлением до 10 мм;

толщина с округлением до 0,1 мм.

2.Рассчитывается сечение витка (площадь сечения ленты), м²

.

3.Плотность тока в ленте, А/м²

,

4. Определяется допустимый радиальный размер металла обмотки

.

5. Рассчитывается предельное число витков, помещаемое в этот размер

.10³

Чаще , поэтому обмотку необходимо делить на катушки с числом витков, меньшим , а между катушками выполнять осевой охлаждающий канал шириной .

Если – число нечётное, то в первую катушку (по отношению к сердечнику магнитопровода) следует поместить число витков, меньшее половины, так как она имеет несколько худшие условия охлаждения. Если – число чётное, то в обе катушки можно уложить одинаковое число витков.

6. Радиальный размер катушек. Если витки обмоток находятся в двух катушках , то

,

,

где – толщина межвитковой изоляции; при выполнении изоляции одним слоем кабельной бумаги К-120 мм, двумя слоями - мм;

и – число витков в катушках.

7. Радиальный размер обмотки НН

.

8. Диаметры обмотки:

внутренний ,

внешний .

 

9. Масса металла обмотки

.

10. Плотность теплового потока на поверхности катушек

,

,

где , – радиальные размеры металла катушек;

,

.

Должно быть , .

На основе сравнения результатов расчета вариантов обмотки НН (размеров, массы металла) с учетом преимуществ и недостатков выбирается лучший вариант, который и будет рассматриваться в дальнейших расчетах.

Расчёт обмоток ВН

При выборе типа обмотки ВН необходимо обязательно учитывать удобство выполнения ответвлений для регулирования напряжения. В диапазоне мощностей задания при многослойных цилиндрических обмотках используются схемы рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схемы выполнения ответвлений в обмотках ВН.

 

Намотка регулировочных витков производится тем же проводом и с тем же направлением намотки, что и основных витков обмотки. В цилиндрических обмотках регулировочные витки располагаются в наружном слое обмоток. С целью снижения механических сил, возникающих в обмотках при коротком замыкании, отключаемые витки должны располагаться симметрично относительно середины высоты обмотки. Схема рис. 3.2а не обеспечивает этого требования, и поэтому её использование ограничивается трансформаторами мощностью до 160 кВ∙А. Схема рис. 3.2б применима для трансформаторов мощностью от 250 кВ∙А. При схемах соединений обмоток в треугольник использование схем рис. 3.2а и рис. 3.2б усложняется из-за необходимости использовать сложный переключатель ответвлений. Поэтому предпочтительной является схема рис. 3.2в с расположением регулировочных витков в середине обмоток ВН. Обмотка ВН располагается по отношению к стержню после обмотки НН. Поэтому обмотку ВН считают второй и все параметры этой обмотки и её элементов обозначают индексом «2»: ; и т.д.

 

Порядок расчёта:

1. Определяется число витков, необходимое для получения номинального напряжения

.

2. Рассчитывается число витков на одной ступени регулирования напряжения: при соединении фазных обмоток ВН в звезду

;

при соединении фазных обмоток ВН в треугольник ,

где – напряжение на одной ступени регулирования (разность напряжений двух соседних ответвлений). Если ступень регулирования составляет 2,5%, то .

3.Определяются числа витков обмотки на ответвлениях:

 

на верхних ступенях напряжения	; ;
на основной ступени напряжения	;
на нижних ступенях напряжения	; .

 

Для трёхфазного трансформатора найденное число витков является числом витков на один стержень.

4. Ориентировочная плотность тока, А/м²

_.

5. Ориентировочное сечение витка, м² (мм²)