ВосточноСибирский Государственный технологический университет ГОУ ВПО ВСГТУ РАСЧЕТ ОБ

Работа добавлена на сайт samzan.net:

МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Восточно-Сибирский Государственный технологический университет»

(ГОУ ВПО ВСГТУ)

РАСЧЕТ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Методическая разработка к курсовому проектированию

Улан-Удэ

Издательство ВСГТУ

2011

УДК 621.314 Данчинов Б.А. Расчет обмоток силовых трансформаторов: Методическая разработка к курсовому проектированию

Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2011г.

Настоящая методическая разработка предназначена для студентов специальностей 100200,100400, изучающих курс «Электромеханика» и выполняющих курсовой проект на тему «Расчет и проектирование силовых трансформаторов».

В зависимости от мощности трансформаторов их обмотки выполняются различных конструктивных типов, расчет которых производится по различным методикам.

Настоящее пособие предусматривает ознакомление студентов с конструкциями обмоток и, главное, с методиками их расчета. Практическое значение имеют приведенные примеры расчетов всех типов обмоток. При этом предусмотрено выполнение расчетов в несколько упрощенном виде, не влияющим на усвоение принципа расчетов, что вполне допустимо для указанных специальностей.

Пособие составлено применительно к трансформаторам мощностью до 6300 кВА и напряжением до 35 кВ включительно.

Рецезнент: к.т.н., доцент Николаев Р.П.

@ ВСГТУ, 2011

@ Данчинов Б.А.

ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Обмотки являются одним из важнейших элементов трансформатора, Срок службы его почти всегда определяется сроком службы обмоток, которые работают в тяжелых условиях. Поэтому к обмоткам предъявляются довольно жесткие и разнообразные производственные и эксплуатационные требования: высокая надежность, электрическая и механическая прочность, нагревостойкость, технологичность конструкции, минимальные затраты труда и материалов. Эти требования во многом решаются правильным выбором того или иного типа обмотки. В процессе расчета обмотки следует добиваться наибольшей компактности в ее размещении, распределении витков и катушек для того, чтобы получить наилучшее заполнение окна магнитопровода. В то же время необходимо стремиться к получению достаточно развитой поверхности охлаждения, достаточного числа и размеров охлаждающих каналов в обмотках.

Обмотки трансформаторов по характеру намотки делятся на цилиндрические, винтовые и катушечные, которые в свою очередь могут подразделяться по некоторым дополнительным признакам: числу слоев, числу ходов, форме сечения провода и т.д.

Обмотки силовых трансформаторов выполняются из медных или алюминиевых обмоточных проводов прямоугольного или круглого поперечного сечения. Основным элементом их является виток. В зависимости от величины тока виток может быть выполнен одним проводом или группой параллельных проводов (рис. 1). При этом параллельные провода в зависимости от типа обмотки располагаются в осевом (рис. 1б, г) или радиальном (рис. 1д, е) направлениях.

Рисунок 1- Формы сечения витка обмотки при различном числе параллельных проводов

Намотка прямоугольных проводов может производиться плашмя или на ребро (рисунок 2)

Рисунок 2- Способы намотки:

а- плашмя;

б- на ребро

Предпочтения дается намотке плашмя, при намотке на ребро рекомендуется применять провод с соотношением его сторон .

Ряд витков, намотанных на цилиндрической поверхности, называется слоем. Отдельные витки обмотки могут группироваться в катушки, представляющих собой группу последовательно соединенных витков, конструктивно объединенных и отделенных от других таких же катушек.

Для обеспечения надлежащей электрической прочности обмоток между их витками, катушками, а также между обмоткой и другими частями трансформатора должны быть выдержаны определенные изоляционные расстояния, зависящие от класса напряжения. Эти промежутки могут быть заполнены твердым диэлектриком- кабельной бумагой, электроизоляционным картоном и т.д. или только изолирующей средой- маслом или воздухом. В последнем случае эти промежутки образуют охлаждающие каналы.

В двухслойных и многослойных обмотках выполняется междуслойная изоляция путем прокладки между слоями витков полос кабельной или телефонной бумаги, электроизоляционного картона или оставлением между слоями осевого масляного или воздушного канала (рис.3).

Рисунок 3- Междуслойная изоляция

а- кабельная бумага; б- кабельная или телефонная бумага; в, г – картон электроизоляционный; д – масляный канал .

В винтовых и катушечных обмотках междукатушечная изоляция выполняется в виде радиальных каналов, а иногда половина масляных каналов заменяется изоляционными шайбами толщиной 1-2 мм (рис.4).

Рисунок 4- Между катушечная изоляция

а- осевой канал; б- радиальный канал; в- шайбы; г- радиальный канал и шайбы.

Изоляция между обмотками, а также обмоток от магнитной системы может быть осуществлена путем применения изоляционных цилиндров- бумажно-бакелитовых или прессованных из электрокартона (рис.5).

Рисунок 5

Для образования в обмотках и между обмотками и изоляционными цилиндрами осевых каналов применяются рейки, склеенные бакелитовым или другим лаком из полос электрокартона или изготовленные из дерева твердой породы (чаще всего бука). Толщина реек при этом определяет ширину осевого канала (рис.6).

Рис.6. Различные формы поперечного сечения реек

Рейки формы а и б применяются для образования осевых каналов в обмотках, не имеющих радиальных каналов. В обмотках, имеющих осевые и радиальные каналы, применяются рейки и прокладки, представленные на рис.6в, г и рис.7.

При выборе числа реек по окружности в зависимости от мощности трансформаторов можно ориентироваться следующим:

до 100 кВА - 6 реек;

100÷630 кВА - 8 реек;

1000÷1600 кВА - 8÷12 реек;

2500÷6300 кВА - 12÷16 реек

Рисунок 7- Расположение реек и междукатушечных прокладок:

1- цилиндр; 2- катушки;

3-рейки; 4-прокладки

РАСЧЕТ ОБМОТОК

При расчете обмоток, в частности при выборе поперечного сечения витка, необходимо иметь в виду, что плотность тока не должна превышать допустимого значения. Допустимые значения плотности тока составляют:

для медного провода ;

для алюминиевого провода ;

Кроме того высоты обмоток должны быть равны .

РАСЧЕТ ОБМОТОК НН

ЭДС одного витка

число витков обмотки

Полученное значение округляется до ближайшего целого числа. После округления уточняются ЭДС витка

и действительная индукция в стержне

Средняя плотность тока в обмотках:

для медного провода

;

для алюминиевого провода

Ориентировочное сечение витка

По табл.5.8 выбирается тип обмотки и далее производится расчет этой обмотки (здесь и далее номера таблиц указаны по учебнику [1]).

По ориентировочному сечению витка выбираются размеры провода (по табл.5.1 круглого провода и по табл.5.2- прямоугольного). Если расчетное сечение витка окажется больше максимальных значений, приведенных в указанных таблицах, виток обмотки выполняется из параллельных проводов.

Марка и размеры выбранного провода обозначаются следующим образом:

или

где ПБ, АПБ- марка обмоточного провода (медный или алюминиевый);

- число параллельных проводов;

a, в, d- размеры провода без изоляции;

, , - размеры провода с изоляцией.

Сечение выбранного провода

где - сечение одного провода.

Полученная плотность тока

Далее рассчитываются размеры обмотки: осевой размер (высота) ; радиальный размер ; диаметры.

Внутренний диаметр обмотки

Наружный диаметр

Средний диаметр

Масса металла обмотки:

медной ;

алюминиевой .

где - число стержней.

Масса провода

где-коэффициент, учитывающий увеличение массы провода за счет массы изоляции, определяется по табл. 5.1 (для круглого провода) и по табл.5.5 (для прямоугольного провода). Например, если масса провода возрастает на 1,5%, то =1,015. Для алюминиевого провода массу изоляции необходимо увеличить в 3,3 раза-.

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ОДНО И ДВУХСЛОЙНАЯ ОБМОТКА ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПРОВОДА

Рисунок 7- Цилиндрические обмотки:

а- однослойная;

б- двухслойная.

Число витков в одном слое:

для однослойной обмотки

;

для двухслойной обмотки

Ориентировочный осевой размер витка

По полученным значениям и по сортаменту обмоточного провода (табл.5.2) выбирается подходящий провод

Полное сечение витка (должно быть примерно равно расчетному значению )

Кроме того, размеры и должны быть выбраны таким образом, чтобы один из них ( при намотке плашмя и при намотке на ребро) примерно был равен (или немного меньше) расчетной высоте витка . Чтобы выполнить это требование необходимо подбирать соответствующее соотношение между размерами и , возможно применение параллельных проводов. При этом необходимо иметь в виду, что в этом типе обмотки параллельные провода располагаются в осевом направлении (рис.8)

Рис.8. Определение высоты витка при трех параллельных проводах:

а- намотка плашмя ;

б- намотка на ребро .

Осевой размер (высота) обмотки

Радиальный размер обмотки:

однослойный ;

двухслойной .

где радиальный размер канала между слоями выбирается по табл.9.2а в зависимости от высоты обмотки.

Далее определяются внутренний и наружный диаметры и , масса металла и провода обмотки.

Пример расчета

S=100 кВА, кВ, А, кВт, d=0,14 м, м, l=0,314 м, материал- медь.

ЭДС одного витка

В.

число витков обмотки

Принимаем витка

Средняя плотность тока

(табл.3.6)

Ориентировочное сечение витка

По табл.5.8 выбираем конструкцию цилиндрической двухслойной обмотки из прямоугольного провода.

Число витков в одном слое

виток.

Ориентировочная высота витка

По значениям и по табл.5.2 выбираем прямоугольный провод марки ПБ с двухсторонней толщиной изоляции 2δ=0,5 мм

сечение витка .

Размер провода .

Плотность тока в выбранном проводе

Высота витка .

Осевой размер обмотки

Радиальный размер обмотки

где (табл. 9.2а).

Внутренний диаметр обмотки

Наружный диаметр

Средний диаметр

Масса металла обмотки

Масса провода (по табл.5.5- 2,5%)

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ОБМОТКА ИЗ АЛЮМИНИЕВОЙ ЛЕНТЫ

Рисунок 9.1- алюминиевая лента;

2- междуслойная изоляция; 3- бортик из электрокартона

Обмотка выполняется из алюминиевой ленты марки А6 шириной равной высоте обмотки l с числом слоев, равным числу витков . Каждый виток изолируется междувитковой изоляцией- кабельной бумагой К-120 толщиной 0,12мм в один слой .

Ориентировочное сечение витка

По этому сечению и высоте обмотки рассчитывается ориентировочная толщина ленты

Эта величина округляется до ближайшего значения, кратного 0,05 мм (δ).

Тогда выбранное сечение витка будет

и полученная плотность тока

Радиальный размер обмотки

При большом числе витков условия охлаждения обмотки ухудшаются и поэтому ее делят на две катушки (чаще всего с одинаковым числом витков)- внутреннюю и наружную с осевым охлаждающим каналом между ними, ширина которого .

В этом случае радиальный размер обмотки

Обмотка наматывается на бумажно-бакелитовом цилиндре, размеры которого определяются размерами d, l и изоляционными расстояниями , , (табл. 4.4, рис. 4.6).

Далее определяются диаметры обмотки , , .

Масса металла обмотки

где - удельный вес алюминия.

Пример расчета

S=400 кВА, кВ, А, кВт, d=0,18 м, м, l=0,58 м, материал- алюминий.

ЭДС одного витка

В.

число витков обмотки

Принимаем витков

Средняя плотность тока

Ориентировочное сечение витка

По табл.5.8 выбираем цилиндрическую многослойную обмотку из алюминиевой ленты с высотой витка (ширина ленты), равной высоте обмотки l=0.58м и толщиной .

Принимаем .

В соответствии с этим выбираем алюминиевую ленту марки А6 шириной 580 мм и толщиной 0,55мм .

Сечение витка

Плотность тока

Обмотку НН делим на две катушки- внутреннюю А из 14 витков и наружную Б из 15 витков. Междувитковая изоляция- кабельная бумага марки К-120 толщиной в один слой. Между катушками осевой охлаждающей канал шириной .

Радиальный размер обмотки

Обмотка наматывается на бумажно-бакелитовый цилиндр с размерами (по табл.4.4 изоляционные расстояния , , , ).

Внутренний диаметр обмотки

Наружный диаметр

Средний диаметр

Масса металла обмотки

ВИНТОВАЯ ОБМОТКА

Рисунок 10- Винтовая обмотка

На рисунке 11 представлены: шесть витков одноходовой обмотки из пяти параллельных проводов и четыре витка двухходовой обмотки из десяти параллельных проводов.

Обычно витки и хода обмотки разделяются радиальными охлаждающими каналами. В некоторых обмотках эти каналы могут быть сделаны через два витка (в одноходовой обмотке) или с каналами только между витками и без каналов между ходами (в двухходовых обмотках) или совсем без каналов с плотным прилеганием всех витков и ходов. В случае отсутствия радиальных каналов между витками или ходами укладываются изоляционные прокладки толщиной δ=1÷1,5мм.

В винтовых обмотках витки следуют один за другим в осевом направлении по винтовой линии. Сечение каждого витка образовано сечениями нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения, расположенными в радиальном направлении.

Эти обмотки применяют в случаях, когда расчетное сечение витка получается весьма значительным (при больших токах).

Обмотки могут быть одноходовые и двухходовые (рисунок 11)

Рисунок 11- Винтовые обмотки

а- одноходовая

б- двухходовая

В винтовой обмотке параллельные провода витка имеют разные диаметры, а следовательно их электрические сопротивления неравны. Кроме того, эти провода занимают различное положение в поле рассеяния, что приводит к неравенству и индуктивных сопротивлений. Все это приводит к неравномерному распределению тока по проводам. Поэтому для выравнивания сопротивлений проводов в винтовой обмотке производится транспозиция (перекладка) проводов.

Обычно винтовая обмотка наматывается на жестком бумажно-бакелитовом цилиндре на рейках, расположенных по образующим цилиндра.

Выбор одноходовой или двухходовой обмотки зависит от осевого размера одного витка, ориентировочно определяемого по формулам:

для одноходовой обмотки ;

для двухходовой обмотки ,

где - осевой размер охлаждающего канала.

Ориентировочно , но не менее 4 мм.

- радиальный размер обмотки,

где - для трансформаторов ;

- для трансформаторов .

Одноходовая обмотка выбирается, если высота витка ее для медного провода и для алюминиевого провода.

В противном случае выбирается двухходовая обмотка.

По ориентировочному сечению и высоте витка по сортаменту обмоточного провода (табл.5.2) подбираются размеры провода

Здесь необходимо учитывать, что минимальное число параллельных проводов в одноходовой обмотке- четыре, в двухходовой- восемь.

Полное сечение витка

Плотность тока

Осевой размер витка:

- в одноходовой обмотке;

- в двухходовой обмотке.

Радиальный размер обмотки:

- в одноходовой обмотке;

- в двухходовой обмотке.

Осевой размер обмотки:

для одноходовой обмотки с радиальными каналами между всеми витками

;

для одноходовой обмотки с каналами через два витка

;

для двухходовой обмотки с каналами между витками и ходами

;

для двухходовой обмотки с каналами между витками и без каналов между ходами

Коэффициент учитывает усадку изоляции; - толщина прокладки между сдвоенными витками или ходами.

Далее рассчитываются диаметры обмотки, массы металла и провода.

Пример расчета

S=1600 кВА, кВ, А, кВт, d=0,26 м, м, l=0,635м, , , , материал- медь.

По табл.5.8 выбираем винтовую обмотку.

Принимаем предварительно высоту радиального канала .

Ориентировочный осевой размер витка

Ввиду того, что принимаем двухходовую винтовую обмотку с радиальными каналами между витками и ходами.

По ориентировочным значениям и по табл.5.2 подбираем сечение витка из 12 параллельных проводов

разделенных на две группы по шесть проводов (каждая группа образует ход обмотки)

Полное сечение витка

Плотность тока

Высота обмотки

Высота радиального канала принята , чтобы получить .

Радиальный размер обмотки

По табл.4.4 , , , , обмотка наматывается на 12 рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре с размерами

Внутренний диаметр обмотки

Наружный диаметр

Средний диаметр

Масса металла обмотки

Масса провода

(по табл.5.5 увеличение массы провода за счет изоляции составляет 2%-).

РАСЧЕТ ОБМОТОК ВН

При расчете обмоток ВН необходимо предусмотреть возможность регулирования напряжения трансформатора для поддержания его у потребителя электрической энергии на одном уровне при колебаниях нагрузки. Чаще всего регулирование напряжения осуществляется в пределах и %.

Число витков обмотки при номинальном напряжении

Напряжение, приходящееся на одну ступень регулирования

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду

Распределение витков обмотки ВН по ступеням:

Ориентировочная плотность тока

Ориентировочное сечение витка

По табл.5.8 выбирается тип обмотки и далее производится расчет этой обмотки.

Осевой размер обмотки ВН принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН .

При расчетах числа слоев, числа витков в катушке , массы металла обмотки ВН следует принимать максимальное число витков , соответствующее напряжению .

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ОБМОТКА ИЗ КРУГЛОГО ПРОВОДА

Рисунок 12- Многослойная обмотка из круглого провода

В многослойных обмотках между слоями может возникнуть значительное напряжение и для обеспечения электрической прочности применяют междуслойную изоляцию в виде нескольких слоев кабельной бумаги. Число слоев бумаги определяется величиной рабочего напряжения двух слоев.

При большом числе слоев обмотки ухудшаются условия ее охлаждения. В этом случае для увеличения поверхности охлаждения обмотку делят на две концентрические катушки с осевым каналом между ними. Число слоев внутренней катушки при этом должно составлять не более общего числа слоев обмотки.

Для защиты от грозовых перенапряжений многослойная обмотка при классах напряжениях 20 и 35 кВ нуждается в электростатическом экране. Экран- это незамкнутый цилиндр из немагнитного металла (медь, латунь, алюминий) толщиной 0,2-0,5 мм. Он располагается под внутренним слоем по всей высоте обмотки и изолируется от нее обычной междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается и со стороны масляного канала.

По ориентировочному сечению витка по табл.5.1 подбирается провод подходящего сечения

где число параллельных проводов , редко .

Полное сечение витка

Полученная плотность тока

Число витков в слое

Число слоев в обмотке

где - число витков, соответствующее напряжению .

Рассчитанное округляется до ближайшего большего числа.

Рабочее напряжение двух слоев

По этому напряжению по табл.4.7 выбирается число слоев и общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

В большинстве случаев (при ) обмотка выполняется в виде двух концентрических катушек, разделенных осевым охлаждающим каналом. Ширина канала выбирается по табл.9.2а.

Радиальный размер обмотки:

одна катушка без экрана

;

две катушки без экрана

При наличии экрана радиальный размер .

Внутренний диаметра обмотки

Наружный диаметр:

без экрана ;

с экраном .

Далее определяются масса металла и провода обмотки, а также суммарные массы обмоток НН и ВН.

Пример расчета

S=400кВА, кВ, А, В, , , , , материал- алюминий.

Число витков обмотки при номинальном напряжении

Напряжение, приходящееся на одну ступень регулирования

Число витков на одной ступени регулирования при соединении обмотки ВН в звезду

Распределение витков обмотки по ступеням:

Ориентировочная плотность тока

Ориентировочное сечение витка

По табл.5.8 выбираем цилиндрическую многослойную обмотку из круглого провода.

По сечению витка по табл.5.1 подбирается провод

сечением .

Полученная плотность тока

Число витков в слое

Число слоев в обмотке

. Принимаем .

Рабочее напряжение двух слоев

По табл.4.7 по рабочему напряжению в качестве междуслойной изоляции выбираем 4 слоя кабельный бумаги толщиной 0,12мм- .

Обмотку ВН выполняем в виде двух концентрических катушек с осевым каналом между ними шириной (табл.9.2а). Внутренняя катушка из двух слоев, наружная из четырех слоев.

Радиальный размер обмотки:

Внутренний диаметра обмотки

Наружный диаметр

Средний диаметр

Масса металла обмотки

Масса провода (табл.5.5)

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ОБМОТКА ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПРОВОДА

Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода находит применение в качестве обмоток ВН и НН трансформаторов мощностью свыше 630кВА классов напряжения 10, 20 и 35кВ. Обмотка ВН при классах напряжения 20 и 35кВ должна быть дополнительно защищена электростатическим экраном.

Рисунок 13- Многослойная обмотка из прямоугольного провода:1-междуслойная изоляция;2- бумажно-бакелитовое опорное кольцо;3- рейка;4- прямоугольный провод.

Конструктивно эта обмотка несколько аналогична многослойной обмотке из круглого провода (рисунок 12) и методика расчета ее также схожа.

Эта обмотка допускает применение до 8 параллельных проводов, располагаемых в осевом направлении. В ней не применяется намотка на ребро. Междуслойная изоляция- кабельная бумага в несколько слоев. Предусматривается выполнение одного или двух осевых каналов между слоями шириной примерно , но не менее 5мм.

По ориентировочному сечению витка выбираются размеры провода и сечение витка, уточняется плотность тока .

Дальнейший расчет аналогичен расчету многослойной обмотки из круглого провода.

Число витков в слое

Число слоев в обмотке

(округляется до большего числа)

- соответствует напряжению .

Рабочее напряжение двух слоев

Радиальный размер обмотки без экрана

где - радиальный размер осевого канала;

- число каналов.

Радиальный размер обмотки с экраном

Внутренний диаметр обмотки

Наружный диаметр обмотки:

без экрана ;

с экраном .

Далее рассчитываются массы металла и провода , а также суммарные массы обмоток НН и ВН.

Примечание: если эта обмотка используется в качестве обмотки НН, то расчет производится по этим же формулам, но все параметры должны иметь индекс 1. В обмотке НН экран не применяется.

Пример расчета

S=1000кВА, кВ, А, В, l=0,737м, , , , материал- алюминий.

Число витков обмотки при номинальном напряжении

Напряжение, приходящееся на одну ступень регулирования

Число витков на одной ступени регулирования при соединении обмотки ВН в звезду

. Принимаем .

Распределение витков обмотки по ступеням:

Ориентировочная плотность тока

Ориентировочное сечение витка

Принимаем многослойную цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода.

По табл.5.2 выбираем провод

сечением .

Полученная плотность тока

Число витков в слое

Число слоев в обмотке

. Принимаем .

Обмотку делим на две концентрические катушки: внутреннюю в 3 слоя и наружную в 6 слоев. Между ними осевой охлаждающий канал шириной (табл.9,2а).

Под внутренним слоем располагается электростатический экран- алюминиевый незамкнутый цилиндр толщиной 0,5мм.+

Рабочее напряжение двух слоев

По табл.4.7 выбираем междуслойную изоляцию- кабельная бумага в четыре слоя-.

Радиальный размер обмотки без экрана:

Радиальный размер обмотки с экраном

Внутренний диаметр обмотки

Наружный диаметр обмотки

Средний диаметр

Масса металла обмотки

Масса провода (табл.5.5)

НЕПРЕРЫВНАЯ КАТУШЕЧНАЯ ОБМОТКА ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПРОВОДА

Рисунок 14- Непрерывная катушечная обмотка

Обмотка, состоящая из ряда последовательно соединенных катушек, намотанных в виде плоских спиралей из одного или более проводов прямоугольного сечения и расположенных в осевом направлении обмотки, называется катушечной.

Радиальные охлаждающие каналы обычно выполняются между всеми катушками, но иногда каналы могут быть сделаны через две катушки. В последнем случаи между спаренными (двойными) катушками вместо канала прокладывается по две шайбы толщиной по 0,5мм.

Рекомендуется выбирать провода более крупного сечения при меньшем числе параллельных проводов и сечения с возможно большим размером . Высота катушки равна большему размеру провода в изоляции . Высота радиального канала колеблется в пределах . Канала образуются применением прокладок, штампованных из электрокартона (рисунок 7).

Витки, служащие для регулирования напряжения в обмотках ВН, должны располагаться в отдельных катушках так, чтобы регулировочные ответвления выполнялись на переходах между катушками.

По ориентировочному сечению витка выбираются размеры провода и поперечное сечение.

Выбирается конструкция обмотки- радиальные каналы между всеми катушками или только между сдвоенных катушек.

Число катушек на стержне:

а) при каналах между всеми катушками

;

б) при каналах между двойными катушками

где - толщина шайбы между спаренными катушками

Число витков в катушке

где - число витков обмотки, соответствующее напряжению .

Осевой размер обмотки:

а) при каналах между всеми катушками

;

б) при каналах между двойными катушками

Высота канала в месте разрыва обмотки и размещения регулировочных витков (табл.4.9).

Коэффициент учитывает усадку изоляции после сушки и опрессовки обмотки.

Радиальный размер обмотки

где - наибольшее число витков в катушке.

Далее рассчитываются , , , , а также , .

Непрерывная катушечная обмотка применяется и как обмотка НН. Расчет ее производится по этим же формулам, но с индексом 1.

В обмотке НН , т.к. на низкой стороне регулировочные ответвления не делаются.

Пример расчета

S=4000кВА, кВ, А, , , , , материал- медь.

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении

. Принимаем

Напряжение, приходящееся на одну ступень регулирования

Число витков на одной ступени регулирования при соединении обмотки ВН в звезду

. Принимаем .

Распределение витков обмотки по ступеням:

Ориентировочная плотность тока

Ориентировочное сечение витка

Выбираем непрерывную катушечную обмотку из прямоугольного провода (табл.5.8).

По ориентировочному сечению витка по табл.5.2 выбираем провод

сечением

Плотность тока в выбранном проводе

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами между всеми катушками.

Высота канала в месте разрыва обмотки (табл.4.9). Осевой размер обмотки .

Число катушек на одном стержне

. Принимаем .

Число витков в катушке

. Принимаем .

Общее распределение витков по катушкам

Кол-во катушек	Наименование катушек	Кол-во витков
38	Основных катушек по 8 витков	464
14	Основных катушек по 7 витков	98
4	Регулировочных кат. по 8 витков	32
4	Регулировочных кат. по 7 витков	28
80	Всего: 80 катушек, 622 витка	622

В данном случае одну ступень регулирования с витками образуют две последовательно соединенные регулировочные катушки с 7 и 8 витками. Если бы выполнили четыре регулировочные катушки по 15 витков, то это привело бы к значительному увеличению радиального размера обмотки, а следовательно и габаритов трансформатора в целом.

Радиальный размер обмотки (определяется по наибольшему числу витков в катушке)

Высота обмотки

Здесь высота канала принята , чтобы получить .

Внутренний диаметр обмотки

Наружный диаметр

Средний диаметр

Масса металла обмотки

Масса провода обмотки (табл.5.5)

Масса металла обмоток НН и ВН

Масса провода обмоток НН и ВН

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОБМОТОК

На рисунке 15-20 представлены элементы конструкций и примеры различных сочетаний различных типов обмоток НН и ВН.

Рис.15.Элементы конструкции обмоток:

1-стержень магнитопровода;

2-цилиндр бумажно-бакелитовый;

3-межкатушечная прокладка(в винтовых обмотках- межвитковая);

4-провод обмотки НН;

5-экран электростатический;

6- междуслойная изоляция;

7- рейки дистанционные;

8-провод обмотки ВН

Рис.16. Обмотка НН- цилиндрическая двухслойная из прямоугольного провода ; обмотка ВН- цилиндрическая многослойная из круглого провода

Рис.17 Обмотка НН – цилиндрическая многослойная из алюминиевой ленты А6 860х0,8; обмотка ВН- цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода

Рис.18. Обмотка НН – винтовая двухходовая из прямоугольного провода ; обмотка ВН- непрерывная катушечная из прямо угольного провода

Рис.19. Обмотка НН- цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода ; обмотка ВН- цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода

Рис.20. Обмотка НН – непрерывная катушечная из прямоугольного провода ;

ВН - непрерывная катушечная из прямоугольного провода

Таблица 3.6 Значение в формуле (3.47) для трехфазных трансформатора

Мощность трансформатора, кВ·А

До 100

160-630

1000-6300

10000-

16000

25000-

63000

50000- 100000

0,97

0,96-0,93

0,93-0,85

0,84-0,82

0,82-0,81

0,81-0,80

Примечание: 1. Два сухих трансформаторов мощностью 10-160кВА принимать и мощность 250-1600кВА .

2. Для однофазных трансформаторов определять по мощности 1,53

Таблица 4.7 Нормальная междуслойная изоляции в многослойных цилиндрических обмотках

Суммарное рабочее напряжение двух слоев обмотки, В

Число слоев кабельной бумаги на толщину листов, мм

Выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм

До1000

От 1001 до 2000

От 2001 до 3000

От 3001 до 3500

От 3501 до 4000

От 4001 до 4500

От 4501 до 5000

От 5001 до 5500

20,12

30,12

40,12

50,12

60,12

70,12

80,12

90,12

Примечание: Данные таблицы приведены для трансформаторов мощностью до 630 кВА включительно. Пр мощности от 1000 кВА и выше междуслойную изоляцию следует принимать по таблице, но не менее 40,12 мм; выступ изоляции не менее 20 мм.

Таблица 4.9 Минимальные размеры канала в месте расположения регулировочных витков обмотки ВН

Класс напряжения ВН, кВ

Схема регулирования по рис.4.10

Изоляция в месте разрыва

Размер канала, мм

Способ изоляции

По рис.4.11

в и г

Масляный канал

То же

Масляный канал

То же

Угловые и простые шайбы

То же

Масляный канал

То же

Угловые и простые шайбы

То же

Масляный канал с барьером из шайб

( в том числе 5 мм)

Примечание: 1. В многослойной цилиндрической обмотке с регулированием по схеме рис.4.10д разрыв не выполняется.

Минимальный выступ шайбы за габарит обмотки а=6 мм.
Ширина бортика шайбы b=68 мм.
Толщина угловой шайбы 0,5-1 мм.

Таблица 5.5 Ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции для марки ПБ и алюминиевого марки АПБ (см.прим.3) при номинальной толщине изоляции на две стороны 2δ=0,45 мм

a, мм

b, мм

1,40-1,90

1,90-2,65

2,80-3,75

4,00-7,00

3,75-7,50

8,0-18,0

3,5

2,5

2,0

1,5

Примечание: 1. При другой толщине изоляции данные из таблицы умножить при 2δ=0,96 мм на 2,5; при 2δ=1,35 мм на 3,5; при 2δ=1,92 мм на 5,0.

2. Для провода марок ПСД и ПСДК данные из таблицы умножать при 2δ=0,45 мм на 1,7; при 2δ=0,50 мм на 2,0.

3. Для алюминиевого провода данные, полученные из таблицы или с учетом прим.1 и 2, умножать на γМ/γА=3,3.

Таблица 5.1 Номинальные размеры сечения и изоляции круглого медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2δ=0,30 (0,40) мм

Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %	Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %	Диаметр, мм	Сечение, мм2	Увеличение массы, %
Марка ПБ-медь	2,00 2,12 2,24 2,36 2,50 2,65 2,80 3,00 3,15 3,35 3,55 3,75	3,14 3,53 3,94 4,375 4,91 5,515 6,16 7,07 7,795 8,81 9,895 11,05	3,0 3,0 3,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 1,5	4,00 4,10 4,25 4,50 4,75 5,00 5,20	12,55 13,2 14,2 15,9 17,7 19,63 21,22	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
1,18 1,25	1,094 1,23	6,0 5,5
Марка ПБ-медь Марка АПБ-алюминий
				Марка АПБ-алюминий
1,32 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90	1,37 1,51 1,77 2,015 2,27 2,545 2,805	5,0 5,0 4,5 4,0 4,0 3,5 3,5
						5,30 6,00 8,00	22,06 28,26 50,24	1,5 1,5 1,0

Примечание: 1. Провод марок ПБ и АПБ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной 2δ=0,30 (0,40); 0,72 (0,82) и 1,20 (1,35) мм: провод диаметром от 2,24 мм и выше- также с изоляцией 1,68 (1,83) и 1,92 (2,07), а провод диаметром от 3,75 мм и выше- также с изоляцией 2,88 (3,08); 4,08 (4,33) и 5,76 (6,11) мм.

2. Все скобы

3. Увеличение массы провод за счет изоляции дано для медного провода. Для алюминиевого провода марки АПБ данные таблицы по увеличению массы умножить на 3,3.

4. Увеличение массы провода марок ПБ и АПБ с усиленной изоляцией принимать по табл.5.4 с учетом прим.3 и табл.5.

5. Провод марок ПСД и ПСДК выпускается в пределах диаметров от 1,18 до 5,0 мм и провод марок : АСПД и АСПДК – от 1,32 до 5,0 мм.

6. Толщина изоляции провода марок ПСД, АПСД и АПДСК при диаметрах до 2,12 мм 2δ=0,29 мм (в расчете принимать 0,30 мм) при диаметрах от 2,24 до 5,0 мм 2δ=0,35÷0,38 мм (в расчете принимать 0,40 мм).

7. Для провода марок ПСД и ПСДК данные таблицы по увеличению массы умножить на 1,75 для диаметров от 1,14 до 2,12 мм и 2,1 для диаметров от 2,24 мм и выше. Для алюминиевого провода марок АПСД и АПСДК учитывать прим.3.

Таблица 9.2а Минимальная ширина охлаждающих каналов в обмотках. Масляные трансформаторы

Вертикальные каналы

Горизонтальные каналы

Длина канала, мм

Обмотка-обмотка, мм

Обмотка-цилиндр, мм

Обмотка-стержень, мм

Длина канала, мм

Обмотка-обмотка, мм

До 300

300-500

500-1000

1000-1500

4-5

5-6

6-8

8-10

5-6

6-8

4-5

5-6

6-8

8-10

До 40

40-60

60-70

70-80

Таблица 5.2 Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ (размеры а и b-в мм, сечение –в мм2)

Медный провод марки ПБ- все размеры таблицы, за исключением проводов с размером b 17 и 18 мм

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

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

Примечание: 1. Провод марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2δ=0,45 (0,50), 0,55 (0,62), 0,72 (0,82), 0,96 (1,06), 1,29 (1,35), 1,35 (1,50), 1,68 (1,83) и 1,92 (2,07) мм.

2. Вне скобок указана номинальная толщина изоляция. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

3. Медный провод марки ПБУ выпускается с размерами проволоки по стороне а от 1,8 до 56 мм и по стороне b от 6,7 до 18 мм с изоляцией толщиной 2δ=1,35 (1,45), 2,00 (2,20), 2,48 (2,63), 2,96 (3,16), 4,08 (4,28) и 4,40 (4,65) мм.

Таблица 5.8 Основные свойства и нормальные пределы применения различных типов обмоток масляных трансформаторов

Тип обмоток

Применение на стороне

Основные достоинства

Основные недостатки

Материал обмоток

Пределы применения, включительно

Число параллельных проводов

Схема регулирования напряжения

главное

возможное

по мощности трансформатора S, кВА

по току на стержень

l, А

по напряжению U, кВ

По сечению витка П, мм2

Цилиндрическая одно- и двухслойная из прямоугольного провода

НН

ВН

Простая технология изготовления, хорошее охлаждения

Малая механическая прочность

Медь

До 630

От 15-18

до 800

До 6

От 5,04

до 250

От 1

до 4-8

Алюминий

До 630

От 10-13

до 600-650

До 6

От 6,39 до 300

Цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода

ВН

НН

Хорошее заполнение окна магнитной системы, простая технология изготовления

Уменьшение охлаждаемой поверхности по сравнению с обмотками, имеющими радиальные каналы

Медь

От 630

до 80000

От 15-18

До

1000-1200

10 и 35

От 5,04 до 400

От 1

до 4-8

Рис.6.6 а,б

Алюминий

До 16000-25000

От 10-13

до

1000-1200

10 и 35

От 6,39 до 500

Цилиндрическая многослойная из алюминиевой ленты

НН

Простая технология изготовления, хорошее охлаждение, хорошее заполнение окна магнитной системы

Малая механическая прочность в радиальном направлении

Алюминий

От 160

до 1000

От 100

до 1500

До 10

От 100 до 1000

От 1

до 1

Цилиндрическая многослойная из круглого провода

ВН

НН

Простая технология изготовления

Ухудшение теплоотдачи и уменьшение механической прочности с ростом мощности

Медь

До 630

От 0,3-0,5

до 80-100

До 35

От 1,094 до 42,44

Рис.6.6 а,б

Алюминий

До 630

От 2-3

до 125-135

До 35

От 1,37 до 50,24

Винтовая одно-, двух- и многоходовая из прямоугольного провода

НН

Высокая механическая прочность, надежная изоляция, хорошее охлаждение

Более высокая стоимость по сравнению с цилиндрической обмоткой

Медь

От 160

и выше

От 300

и выше

До 35

От

75-100

и выше

12-16 и более

Алюминий

От 100

и выше

От 150-200

и выше

До 35

От

75-100

и выше

Непрерывная катушечная из прямоугольного провода

ВН

НН

Высокая электрическая и механическая прочность, хорошее охлаждение

Необходимость перекладки половины катушек при намотке

Медь

От 160

и выше

От 15-18

и выше

От 3

до

110-220

От 5,04

и выше

3-5

Рис.6.6 в,г

Алюминий

От 100

и выше

От 10-13

и выше

От 3

до

110-220

От 6,39

и выше

ЛИТЕРАТУРА

Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.:Энергоатомиздат, 1986.
Петров Г.Н. Электрические машины. Ч.I.- М. Энергия, 1974.
Сергеенков Б.Н., Киселев В.М., Акимова Н.А. Электрические машины. Трансформаторы.- М. Высшая школа, 1989.
Гончарук А.И. Расчет и конструирование трансформаторов.- М. Энергоатомиздат, 1990.
Данчинов Б.А. Конструирование трансформаторов. Методическое пособие к курсовому проектированию.-Улан-Удэ, ВСГТУ, 2003.

Редактор Т.А. Стороженко

Подписано в печать. 27.052011г. Формат 60х84 1/16

Усл.п.л. 2,38, уч.-изд.л. 2,1 Заказ № 119.

РИО ВСГТУ Улан-Удэ, Ключевская, 42

1. Сделки в гражданском праве РБ.html
2. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступенякандидата педагогічних наук Терноп
3. 1 Номенклатура счетов и отражения в учете порядка предоставления и погашения ипотечного кредитования ипот
4. экономическом развитии общества занимает предпринимательская деятельность
5. Политическая система общества Политические партии
6. Execution or improper execution by the Sellers of their obligtions under the Contrct they re to to the Buyers ll resulting losses
7. Матрица прямоугольная табл
8. тематике Математический мир Разработала- Попова Г
9. Художественный мир в романе виктора пелевина
10. 1Листья красавки относятся к группе производные пиридина и пиперидина которые делятся на несколько групп
11. . Информация содержится в человеческой речи текстах книг журналов и газет сообщениях радио и телевидения п
12. Назовите две группы частей речи перечислите части речи в каждой из этих групп
13. Влияние лирики Д
14. Клиническая картина и диагностика пародонтоза
15. Вариант 5 I Заполните пропуски соответствующими предлогами расположенными справа
16. НАЧЕРТАНИЕ А сейчас когда вы уже ознакомились с подоплекой развития компьютерных технологий я хотел бы
17. Основные задачи и методы курса
18. 04 ЗАТВЕРДЖЕНО Наказ Міністерства освіти і науки молоді та спорту України 29 березня 2012 року 384
19. тематизировать и конкретизировать знания приобретенные в процессе изучения этой дисциплины
20. Что такое геопатогенные зоны

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе