Алюминиевый провод марки АПБ – все размеры таблицы вправо и вверх от жирной черты

b a	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80	1,90	2,00	2,12	2,24	2,36	2,50	2,65	2,80	3,00	3,15	3,35	3,55	3,75	4,00	4,25	4,50	4,75	5,00	5,30	5,60	a ∕ b
3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,30 5,60 6,00 6,30 6,70 7,10 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,60 11,20 11,80 12,50 13,20 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00	5,04 5,39 5,74 6,09 6,44 6,79 7,21 7,63 8,19 8,61 9,17 9,73 10,3 11,0 11,7 12,4 13,1 13,8 14,6 15,5 - - - - - - - -	- 5,79 - 6,54 - 7,29 - 8,19 - 9,24 - 10,4 - 11,8 - 13,3 - 14,8 - 16,6 - 18,5 - - - - - -	5,79 6,19 6,59 6,99 7,39 7,79 8,27 8,75 9,39 9,87 10,5 11,2 11,8 12,6 13,4 14,2 15,0 15,8 16,8 17,7 18,7 19,8 - - - - - -	- 6,44 - 7,29 - 8,14 - 9,16 - 10,4 - 11,7 - 13,2 - 14,9 - 16,6 - 18,7 - 20,9	6,39 6,84 7,29 7,79 8,19 8,64 9,18 9,72 10,4 11,0 11,7 12,4 13,1 14,0 14,9 15,8 16,7 17,6 18,7	- 7,24 - 8,19 - 9,14 - 10,3 - 11,6 - 13,1 - 14,8 - 16,7 - 18,6 -	7,14 7,64 8,14 8,64 9,14 9,64 10,2 10,8 11,6 12,2 13,0 13,8 14,6 15,6 16,6 17,6 18,6 19,6 20,8	- 8,12 - 9,18 - 10,2 - 11,5 - 13,0 - 14,7 - 16,6 - 18,7 - 20,8 -	8,04 8,60 9,16 9,72 10,3 10,8 11,5 12,2 13,1 13,8 14,7 15,5 16,4 17,6 18,7 19,8 20,9 22,0 23,4 24,7 26,1 27,6	- 8,69 - 10,1 - 11,3 - 12,7 - 14,3 - 16,2 - 18,3 - 20,7 - 23,1 - 25,9 - 29,0 - 32,5	8,83 9,45 10,1 10,7 11,3 12,0 12,7 13,5 14,5 15,2 16,2 17,2 18,2 19,5 20,7 22,0 23,2 24,5 26,0 27,5 29,0 30,7 32,5 34,5 37,0	- 10,1 - 11,4 - 12,7 - 14,3 - 16,2 - 18,3 - 20,7 - 23,3 - 26,0 - 29,1 - 32,6 - 36,6 - 41,9	- 10,7 11,4 12,1 12,8 13,5 14,3 15,1 16,3 17,1 18,2 19,3 20,5 21,9 23,3 24,7 26,1 27,5 29,1 30,8 32,5 34,5 36,4 38,7 41,5 44,3 47,2	- - - 13,0 - 11,5 - 16,3 - 18,4 - 20,8 - 23,5 - 26,5 - 29,5 - 33,1 - 37,0 - 41,5 - 47,5 - 53,1	- - - 13,6 14,4 15,2 16,2 17,1 18,4 19,3 20,6 21,8 23,1 24,7 26,2 27,8 29,4 31,0 32,8 34,7 36,6 38,8 41,0 43,6 46,7 49,9 53,0 55,8	- - - - - 16,2 - 18,2 - 20,6 - 23,2 - 26,3 - 29,6 - 33,0 - 37,0 - 41,3 - 46,4 - 53,1 - 59,4	- - - - - 17,2 18,3 19,3 20,8 21,8 23,2 24,7 26,1 27,9 29,6 31,4 33,2 35,0 37,1 39,2 41,3 43,8 46,3 49,2 52,7 56,3 59,4 63,0	- - - - - - - 20,1 - 22,8 - 25,8 - 29,1 - 32,9 - 36,6 - 41,4 - 46,0 - 52,0 - 59,1 - 66,6	- - - - - - - 21,5 23,1 24,3 25,9 27,5 29,1 31,1 33,1 35,1 37,1 39,1 41,5 43,9 46,3 49,1 51,9 55,1 59,1 63,1 67,1 71,1	- - - - - - - - - 25,9 - 29,3 - 33,1 - 37,4 - 41,6 - 46,7 - 52,3 - 58,6 - 67,1 - 75,6	- - - - - - - - - 27,5 29,3 31,1 32,9 35,1 37,4 39,6 41,9 44,1 46,8 49,5 52,2 55,4 58,5 62,1 66,6 71,1 75,6 80,1	- - - - - - - - - - - 32,9 - 37,1 - 41,9 - 46,6 - 52,3 - 58,5 - 65,6 - 75,1 - 84,6	- - - - - - - - - - - 34,6 36,6 39,2 41,6 44,1 46,6 49,1 52,1 55,1 58,1 61,6 65,1 69,1 74,1 79,1 84,1 89,1	- - - - - - - - - - - - -41,5 - 46,8 - 52,1 - 58,5 - 65,4 - 73,3 - 83,9 - 94,5	- - - - - - - - - - - - - 43,9 46,7 49,5 52,1 55,1 58,5 61,9 65,2 69,1 73,1 77,5 83,1 88,7 94,3 99,9	3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,30 5,60 6,00 6,30 6,70 7,10 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,60 11,20 11,80 12,50 13,20 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00
					19,8 20,9 22,1 23,4 24,8 - - - -	20,9 - 23,4 - 26,2 - - - -	22,0 23,2 24,6 26,0 27,6 29,6 31,6 - -	23,4 - 26,1
				- - - - - -				- 29,3 - 33,6 - -	29,2 31,0 33,2 35,5 - -
										- 37,2 - -
											39,5
											- -	- -
													-

Примечания: 1. Провод марок ПБ и АПБ выпускается с толщиной изоляции на две стороны 2  и мм

               2. Без скобок указана номинальная толщина изоляции, в скобках – расчетная.

               3. Изоляция – кабельная бумага.

 

 

 

Подобно резьбе винта может быть одноходовой (рис. 11), двухходовой (рис. 12), в отдельных случаях – четырехходовой. При концентричном расположении обмоток ВН и НН (СН) обязательна транспозиция параллельных проводов – общая и групповая по схеме рис. 13 для одноходовой или одного хода многоходовой обмотки или равномерно распределенная по схеме рис. 14 для двухходовой обмотки.

При определении высоты обмотки учитывают, что: а) каждая общая и групповая транспозиция увеличивает высоту обмотки на высоту витка и канала; равномерно распределенная транспозиция высоты обмотки не увеличивает; б) действительная общая высота всех горизонтальных каналов на 4–6 % менее расчетной высоты за счет усадки междукатушечных прокладок после сушки.

Рассмотрим определение геометрических размеров винтовой обмотки с горизонтальными каналами между витками и в витках при применении двухходовой обмотки.

Площадь поперечного сечения одного витка, как и в цилиндрической обмотке

где  - ток обмотки,  - плотность тока (п. 3.7).

Для выбора типа обмотки определяем высоту (осевой размер) одного витка.

Ориентировочное значение осевого размера одного витка одноходовой обмотки:

,

где  - высота обмотки,  - ее число витков,  - осевой размер масляного охлаждающего канала между витками. Увеличение числа витков на 4 учитывает увеличение осевого размера обмотки за счет транспозиции параллельных проводов, составляющих один виток. Размер канала  берется по таблице 14.

б)

 

 

Рис. 15. Сечение витка винтовой обмотки

 одноходовой с четырьмя параллельными проводами и каналами между витками (а)

двухходовой с восемью параллельными проводами и каналами в витках и между

витками (б)

 

Если м для медного провода и м для алюминиевого, то применяется одноходовая обмотка. В противном случае применяется двухходовая обмотка с равномерно распределенной транспозицией, для которой .

размер провода без изоляции

размер провода с изоляцией

 По найденным значениям  и  выбирают провод прямоугольного сечения (табл. 20):

  Число параллельных проводов

 

или

В двухходовой обмотке провода  делятся поровну между ходами.

По выбранным проводам уточняют сечение витка  и плотность

тока .

Высота обмотки (осевой размер):

-одноходовая с тремя транспозициями:

,

-двухходовая с равномерно распределенной транспозицией:

.

Коэффициент , учитывающий усадку, может быть принят равным 0,94-0,96.

Радиальный размер обмотки (рис. 15):

,

где  число параллельных проводов в ходе (  при одноходовой и  при двухходовой обмотках).

Внутренний диаметр обмотки:

где  - изоляционное расстояние от стержня (табл. 9),  - диаметр стержня

Наружный диаметр обмотки:

При наличии горизонтальных охлаждающих каналов между всеми витками, общая поверхность для одноходовой обмотки:

,

где c – число стержней, .

Для двухходовой обмотки (рис. 15,б) поверхность увеличивается в два раза.

Определение удельного теплового потока без расчета поверхности охлаждения:

Значения величин  и  указаны при расчете цилиндрической обмотки.

 

РАСЧЕТ ОБМОТОК ВН

 

В масляных трансформаторах мощностью 25–200000 кВ∙А с переключением без возбуждения (ПБВ) ГОСТ 12022-76, ГОСТ 11920-73 и ГОСТ 12965-74 предусмотрено выполнение в обмотках ВН (и СН) четырех ответвлений на +5; +2,5; –2,5 и –5 % номинального напряжения помимо основного ответвления с номинальным напряжением. Также выполняются ответвления в сухих трансформаторах. Переключение ответвлений производится переключателями с выведенными из бака рукоятками управления при отключении всех обмоток трансформатора от сети. Схемы ответвлений – по рис.16.

 

 

Число катушек (за исключением многослойной цилиндрической обмотки) выбирается так, чтобы: 1) число катушек было четным; 2) рабочее напряжение катушки не превосходило 800–1000 В; 3) при номинальном напряжении 20 кВ и выше все витки, служащие для регулирования напряжения, и витки с усиленной изоляцией располагались в отдельных катушках.

1. Многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода (рис.18). Основное применение – на стороне ВН, в отдельных случаях НН, трансформаторов с мощностью на один стержень не более 250 кВ∙А (по соображениям механической прочности), при классе изоляции не выше 35 кВ. В изготовлении дешевле непрерывной обмотки. Число параллельных проводов (равного сечения) – не более двух, транспозиция проводов не применяется. Междуслойная изоляция – кабельная бумага –по табл. 13. При S>25÷35 кВ∙А обмотка разделяется на две концентрические катушки с каналом между ними; число слоев наружной катушки на стороне ВН – от 3/5 до 2/3 общего числа слоев; на стороне НН – 1/2. При напряжении 35 кВ обмотка снабжается частичной емкостной защитой – экраном.

Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода.

Сечение витка:

.

Подбирается провод нужного сечения из таблицы 19, если необходимо – берут два параллельных одинаковых провода. Обозначим:  - диаметр провода без изоляции,  - с изоляцией.

 

Полное сечение витка:

,

где  - сечение одного провода,  - число параллельных проводов.

Число витков в слое:

.

Число слоев .

По таблице 13 в зависимости от рабочего напряжения двух слоев , где  - напряжение одного витка, определяется межслойная изоляция.

Если необходим осевой масляный канал для улучшения охлаждения (рис. 17,в), то его величину  выбирают по таблице 14.

Радиальный размер обмотки без канала:

,

при наличии канала, величиной :

,

где  - толщина межслойной изоляции. При наличии металлического экрана (напряжение 20-35 кВ), радиальный размер увеличивается на 3 мм.

Внутренний диаметр обмотки:

,

где  - наружный диаметр обмотки НН, - изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН (табл. 10).

Наружный диаметр обмотки:

.

При наличии экрана добавляется 6 мм.

Поверхность охлаждения: , где - коэффициент закрытия части поверхности охлаждения ( =0,75), коэффициент n зависит от выполнения обмотки (рис. 17) и принимается:

при намотке на изоляционный цилиндр (рис 17,а) , ;

при наличии канала между цилиндрами и внутренней поверхностью (рис. 17,б) , ;

при двух катушках и наличии каналов (рис. 17,в) , .

Предварительно без расчета поверхности обмотки удельный тепловой поток можно определить по формуле: ,

а) б) в)    

 

Рис.17. Варианты выполнения многослойной цилиндрической обмотки

 

где  Ом·м,  Ом·м, , - число слоев обмотки без канала или число слоев наиболее широкой катушки при наличии канала; - коэффициент, зависящий от числа поверхностей охлаждения:  при намотке на изоляционный цилиндр (рис. 17, а),  при наличии канала между цилиндром и обмоткой (рис. 17,б)  при наличии канала между частями обмотки и катушка-цилиндр (рис. 17,в).

 

2. Непрерывная катушечная обмотка (рис. 19) обладает высокой механической и электрической прочностью, применяется в основном на стороне ВН при S_СТ>100 кВ∙А при напряжении от 3 до 110–220 кВ и выше, при токе от 15–18 А и выше для медных обмоток и 10–13 А и выше для алюминиевых обмоток. Верхний предел применения по мощности практически не ограничен. Число параллельных проводов (равного сечения) – до 3–5, транспозиция проводов производится при переходе между катушками и дополнительного места не требует. Междукатушечная изоляция – масляные каналы.

При плотностях тока менее 3 МА/м² в медных обмотках и менее
2 МА/м² в алюминиевых обмотках горизонтальные каналы достаточно сделать только между двойными катушками (через две катушки), заменив в двойных катушках масляный канал двумя электрокартонными шайбами 2×0,5 мм.

Радиальные размеры катушек различного назначения (основные регулировочные, с усиленной изоляцией) должны выдерживаться примерно равными. При определении высоты обмотки учитывается усадка междукатушечных прокладок и шайб после сушки на 4–6 %.

 

 

 

 

Рассмотрим расчет катушечной обмотки с охлаждающими каналами между всеми катушками.

    По фазному току обмотки и найденной плотности тока, учитывающей заданные потери короткого замыкания, находится сечение витка:

,

    где плотность тока J в . По табл. 20 подбирается подходящий провод прямоугольного сечения. Если один провод не подходит, то нужное сечение  составляем из нескольких параллельных проводов, но не

более 4-5.

    Запись провода:

Марка × число параллельных проводов ×  или марка провода × , где размеры  - по рис. 15.

    По принятому сечению витка , где  - число параллельных проводов сечения , уточняем плотность тока

.

    При выборе провода рекомендуется ориентироваться на более крупные сечения, чтобы уменьшить число параллельных проводов . Что касается размеров провода, то лучше выбирать провод с большим размером b.

    Определяем число катушек на одном стержне

,

где l – высота обмотки (осевой размер),  - высота радиального канала между катушками (рис. 15), которая должна быть не меньше указанной в табл. 14.

    Число витков к катушке

,

где  - полное число витков данной обмотки.

    По форме сечения одна катушка катушечной обмотки с каналами похожа на винтовую обмотку (рис. 15,б), только в винтовой все провода сечения принадлежат одному витку, а в катушечной нескольким виткам.

    Дополнительные требования к конструкции катушек:

- параллельные провода располагаются в радиальном направлении, поэтому осевой размер (высота) катушки равна большему размеру провода с изоляцией  (рис. 15);

- число витков катушки может быть целым или дробным, однако по условиям технологии предпочтительней иметь катушки с целым числом витков;

- общее число катушек делается четным, число различных видов катушек не более четырех;

- для выравнивания различных размеров катушек с различным числом витков допускается вматывание между витками катушек полосок электроизоляционного картона;

- рабочее напряжение одной катушки  при  не должно превосходить 1000 В;

- витки, служащие для регулирования напряжения, размещаются в отдельных катушках;

- входные катушки выполняются с усиленной изоляцией (табл. 15).

    Размеры обмотки:

осевой размер (высота), м

,

где  - осевой размер основных катушек, равный наибольшему размеру провода с учетом изоляции;  - осевой размер каждой из четырех входных катушек с усиленной изоляцией (с учетом табл. 15);  - канал между катушками вместе расположения регулировочных выводов и равный 8 мм при  кВ, 10 мм при  кВ и 12 мм при  кВ;  мм канал между входными катушками с усиленной изоляцией,  коэффициент, учитывающий усадку изоляции;

    радиальный размер, м

,

где  - радиальный размер провода с изоляцией.

    Внутренний диаметр обмотки, м:

,

где  - наружный диаметр обмотки НН,  - канал между обмотками НН и ВН (рис. 5, табл. 10).

    Наружный диаметр обмотки, м:

.

    Поверхность охлаждения обмотки с каналами между всеми катушками:

,

где  - средний диаметр катушки, с =3 – число стержней,  - коэффициент закрытия поверхности.

    Плотность теплового потока на поверхности обмотки (предварительно):

,

где  для меди и  для алюминия.

 

3. Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода. Этот тип обмотки находит применение в качестве обмоток ВН и иногда НН в трансформаторах мощностью от 1000 до 63000–80000 кВ∙А для медных и до 16 000–25000 кВ∙А для алюминиевых обмоток. Число параллельных проводов – до 4–8, все провода имеют одинаковые размеры поперечного сечения, намотка только плашмя, слои соединяются последовательно, охлаждение осуществляется одним – четырьмя осевыми масляными каналами. От импульсных перенапряжений обмотка защищается электростатическими экранами. Для обеспечения механической прочности при коротком замыкании обмотка должна наматываться с механическим поджимом витков в радиальном и осевом направлениях и после изготовления опрессовываться осевыми силами, близкими к силам при установившемся токе короткого замыкания.

Рассмотрим определение геометрических размеров многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода. Обозначения геометрических параметров теже, что и на рис. 9, только роль диаметра стержня d играет наружный диаметр обмотки НН.

Площадь поперечного сечения одного витка: .

По таблице 20 выбираем сечение провода и число параллельных проводов . При этом необходимо руководствоваться данными таблицы 21, чтобы добавочные потери не превосходили 5% от основных потерь.

Запись провода

Полное сечение витка:

,

где - сечение одного провода.

Число витков в слое:

.

Число слоев в обмотке:

,

где W – число витков обмотки.

 

Таблица21. Ориентировочные предельные радиальные размеры провода а, мм цилиндрических