Методика расчета обмоток различных типов

 

В процессе расчета обмотки следует добиваться наибольшей компактности в ее размещении, распределении витков и катушек с тем, чтобы получить наилучшее заполнение окна трансформатора. Одновременно следует стремиться к получению более развитой поверхности охлаждения обмотки и обеспечению достаточных размеров охлаждающих каналов, что даст возможность уменьшить внутренний перепад температуры в обмотках и, как следствие этого, несколько уменьшить охлаждающую поверхность бака трансформатора. Расчет обмоток начинается с обмотки низкого напряжения.

Расчет обмоток НН. Число витков на одну фазу обмотки НН определяется

.

Полученное значение округляется до ближайшего целого числа, которое может быть как четным, так и нечетным.

После округления числа витков следует уточнить напряжение одного витка, В,

,

и определить действительную индукцию, Тл, в стержне

 

.

Дальнейший расчет для каждого типа обмоток НН производится своим особым путем.

 

4.3.1. Расчет цилиндрических обмоток из прямоугольного провода

 

Различают однослойные, двухслойные и многослойные цилиндрические обмотки из прямоугольного провода.

Число витков в одном слое:

– для однослойной обмотки ;

– для двухслойной обмотки ;

– для многослойной обмотки , где – число слоев.

Однослойные и двухслойные обмотки применяются обычно как обмотки НН, многослойные обмотки могут быть как обмотками НН, так и обмотками ВН.

Ориентировочный осевой размер, см, витка

,

где – высота обмотки.

Ориентировочное сечение, мм², витка

, или ,

По полученным величинам и , по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов подбираются подходящие провода с соблюдением следующих правил:

– число параллельных проводов не более 4–6 при намотке «плашмя» и не более 6–8 при намотке «на ребро»;

– число различных размеров проводов не более 2;

– радиальные размеры всех параллельных проводов витка равны между собой;

– при намотке «на ребро» отношение радиального размера провода к осевому его размеру – не менее 1,3 и не более 3;

– расчетная высота обмотки на 0,5–1,5 см меньше, чем .

Размеры провода записываются следующим образом:

марка провода число параллельных проводов

ПБ ´ ´ .

Полное сечение, мм², витка из параллельных проводов определяется по формуле

,

где – сечение одного провода.

Осевой размер обмотки, см,

,

при намотке «на ребро»: ;

при намотке «плашмя»: .

Радиальный размер однослойной обмотки , при намотке «плашмя» и при намотке «на ребро». Для двухслойной обмотки при намотке «плашмя» и при намотке «на ребро».

Внутренний диаметр обмотки

.

Наружный диаметр обмотки

.

Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала между слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждаемая поверхность, м², обмотки НН для всего трансформатора в этом случае:

.

Двухслойная обмотка с каналом между слоями имеет четыре охлаждаемые поверхности

.

где – число стержней; – коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями;

.

Для многослойной обмотки, м², с каналами между всеми слоями

,

где – число слоев.

Компоновка витка цилиндрических обмоток показана на рис 4.6, а, б, в, г, компоновка витка параллельной одноходовой и двухходовой обмотки – рис. 4.6, д, е.

 

а б в г д е

 

 

Рис. 4.6. Формы сечения и компоновки витка обмотки при различных размерах поперечного сечения и различном числе параллельных проводов: а – цилиндрическая обмотка из круглого провода с одним проводом в витке; б – цилиндрическая обмотка из круглого провода с двумя проводами в витке; в – цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода с одним проводом в витке; г – цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода с тремя параллельными проводами в витке; д – винтовая одноходовая обмотка с пятью параллельными проводами в витке; е – винтовая двухходовая обмотка с десятью параллельными проводами в витке

4.3.2. Расчет многослойной цилиндрической обмотки
из прямоугольного провода

 

Устройство многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода поясняет рис. 4.7.

 

Рис. 4.7. Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода: 1 – междуслойная изоляция из кабельной бумаги; 2 – бумажно-бакелитовое опорное кольцо; 3 – рейка, образующая охлаждающий канал

 

Реальные сечения проводов подбираются по табл. 4.4–4.5 и записываются так:

 

марка провода´число проводов ´	Размеры провода без изоляции
Размеры провода в изоляции

или марка провода ´ .

Полное сечение витка, мм²,

.

Полученная плотность тока, А/мм²,

– для обмотки НН;

– для обмотки ВН.