Выбор конструкции и определение параметров магнитной системы (стр. 5 )

КАКОЙ ВАРИАНТ ВЫБИРАЕТЕ

? 1

Расчет винтовых обмоток. Винтовая обмотка состоит из ряда витков, наматываемых по винтовой линии. При этом между витками с помощью изолирующих прокладок образуются охлаждающие

масляные каналы. Каждый виток имеет несколько одинаковых параллельных прямоугольных проводов, которые располагаются как в осевом (от 1 до 4), так и радиальном (от 4 до 30) направлениях. В зависимости от числа параллельных проводов в осевом направлении винтовая обмотка называется одно-, двух-, трех - или четырехходовой (рис. 2.18). Между ходами, как и между витками, имеются охлаждающие масляные каналы той же величины.

Рис. 2.18. Винтовая обмотка: а — одноходовая с четырьмя параллелями; б — двухходовая с четырьмя параллелями в каждом ходе

Поскольку параллели винтовой обмотки, расположенные в радиальном направлении, находятся на разном расстоянии от ее оси, они имеют неодинаковые активные и индуктивные сопротивления, что вызывает неравномерное распределение тока между ними и соответственно дополнительные потери. Для устранения этого явления многопараллельные обмотки обязательно следует выполнять с транспозицией, под которой понимают перекладку параллелей витка во время намотки. Более подробно этот вопрос рассматривается в § 2.9.

Винтовая обмотка применяется в качестве обмотки НН в тех случаях, когда число витков в этих обмотках невелико, а токи большие. Достоинствами обмотки этого типа являются высокая 1еханическая прочность и развитая охлаждающая поверхность. Недостатки - трудоемкость намотки при большом числе параллелей и более низкий, чем у цилиндрической обмотки, коэффициент заполнения окна магнитопровода.

Расчет винтовой обмотки начинается с ввода в ЭВМ в режиме диалога информации о толщине изоляции провода на две стороны и числе прокладок по окружности обмотки. Рекомендации по первому параметру для этой обмотки те же, что и для цилиндрической обмотки. Число прокладок зависит от мощности трансформатора и выбирается так же, как число реек цилиндрической обмотки.

Цель расчета обмотки - получение в диалоговом режиме конструктивно реализуемого варианта (рис. 2.19), ориентируясь на который пользователь имеет возможность далее выполнить оптимальную раскладку, манипулируя такими параметрами, как число ходов и параллелей. Расчет основан на следующих математических выражениях.

1. Полное число параллельных проводов[4] , где 40 - среднее сечение одного провода (предварительное).

2. Число параллелей

,

где - число ходов, первоначально равное единице.

3. Ширина провода (мм)

4. Высота провода (мм)

Полученные размеры и должны быть округлены до стандартных значений и .

5. Уточненные значения ширины и высоты обмотки (мм)

Остальные расчетные формулы имеют вид (2и (2Выполняя несколько вариантов обмотки, пользователь должен получить оптимальную раскладку, незначительно отклоняясь при этом от первоначальных геометрических размеров и плотности тока, полученных на предыдущем этапе. Этот процесс иллюстрирует фрагмент диалога.

2 12. РАСЧЕТ ВИНТОВОЙ ОБМОТКИ НН

ПРИ РАСЧЕТЕ ПОЛУЧЕНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАЗМЕРЫ ПРОВОДА:

А= 4.43703 В= 8.5412

ОКРУГЛИТЕ ЗНАЧЕНИЯ ДО ТАБЛИЧНЫХ И ВВЕДИТЕ ОКРУГЛЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ

А - ? 4.5

В - ? 8.5

Рис. 2.19. Схема алгоритма раскладки винтовой обмотки

Таблица сравнения вариантов обмотки НН

Параметр	1	2	3	4	5
Слои	0	0	0	0	0
Ходы	1	0	0	0	0
Параллели	6	0	0	0	0
Катушки	0	0	0	0	0
ВХА	8.54.5	00	00	00	00
Плотность тока	1.90239	0	0	0	0
Высота	2890.4	0	0	0	0
Ширина	30.591	0	0	0	0
Масса	541.413	0	0	0	0
Потери основ.	24636.9	0	0	0	0
Потери добав.	526.015	0	0	0	0

БУДЕТЕ РАССЧИТЫВАТЬ СЛЕДУЮЩИЙ ВАРИАНТ? НЕТ КАКОЙ ВАРИАНТ ВЫБИРАЕТЕ ? 1

2.1.3. ВЫБОР КАНАЛОВ

ВВЕДИТЕ ЧИСЛО РАЗНОВИДНОСТЕЙ КАНАЛОВ К = ? 2

СУММАРНАЯ ВЫСОТА КАНАЛОВ = 842.726

ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ ЧИСЛО КАНАЛОВ = 233

ВВЕДИТЕ ВЫСОТУ МЕНЬШЕГО КАНАЛА Н = ? 3

ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО ДАННЫХ КАНАЛОВ = ? 199

ВВЕДИТЕ ВЫСОТУ СЛЕДУЮЩЕГО КАНАЛА Н = ? 6

ВВЕДИТЕ КОЛИЧЕСТВО ЭТИХ КАНАЛОВ = ? 34

2.1.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КАНАЛОВ ВДОЛЬ ОБМОТКИ

РАСПОЛОЖИТЕ КАНАЛЫ СИММЕТРИЧНО ВДОЛЬ ВЫСОТЫ ОБМОТКИ

НА ТОРЦАХ ОБМОТКИ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЕЕ КАНАЛЫ БОЛЬШЕЙ ВЫСОТЫ

ВВЕДИТЕ ВЫСОТУ КАНАЛОВ НА ТОРЦАХ? 6

ЗАДАЙТЕ КОЛИЧЕСТВО ЭТИХ КАНАЛОВ (ДЛЯ ОДНОГО ТОРЦА) ? 17

ВВЕДИТЕ ВЫСОТУ СЛЕДУЮЩИХ КАНАЛОВ? 3

ЗАДАЙТЕ КОЛИЧЕСТВО ЭТЗДХ КАНАЛОВ? 199

ВВЕДИТЕ ВЫСОТУ СЛЕДУЮЩИХ КАНАЛОВ? 6

ЗАДАЙТЕ КОЛИЧЕСТВО ЭТИХ КАНАЛОВ? 17

Номер группы	Число каналов	Высота каналов
1	17	6
2	199	3
3	17	6

ВАС УДОВЛЕТВОРЯЕТ ДАННАЯ РАСКЛАДКА? ДА

КОЭФ. ПРЕССОВКИ = 7.72797

БУДЕТЕ РАСПЕЧАТЫВАТЬ ЭТУ ТАБЛИЦУ? НЕТ

ТОГДА ЗАПОМНИТЕ ИЛИ ЗАПИШИТЕ ЧИСЛО ГРУПП ОНО ПОТРЕБУЕТСЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА

Рис. 2.21. Транспозиция в непрерывных обмотках
Рис. 2.20. Непрерывная обмотка: 1 — рейка; 2 — прокладка; 3 — витки; 4 — катушка	Рис. 2.22. Распределение витков в катушке непрерывной! обмотки с числом витков

Расчет непрерывных обмоток. Свое название эти обмотки получили от способа намотки без разрывов, когда переход из одной катушки в другую производится непрерывно, без паек [25]. Если в винтовой обмотке каждая катушка[5] всегда имеет один виток, то в непрерывной число витков в катушке находится в диапазоне 2-20.

Непрерывность намотки здесь достигается тем, что половина катушек после намотки перекладывается (перематывается), с тем, чтобы один переход из катушки в катушку был снаружи обмотки, а второй - внутри.

Непрерывная обмотка состоит из четного числа катушек (см. табл. 2.8), между которыми располагаются охлаждающие горизонтальные каналы (рис. 2.20). В катушке витки наматываются друг на друга плашмя; внутренний виток наматывается на рейки, образующие вертикальный канал вдоль внутренней поверхности обмотки. На рейках закрепляются прокладки, при помощи которых образуются горизонтальные каналы.

Параллельные провода в непрерывной обмотке могут располагаться только в радиальном направлении, причем их количество значительно меньше, чем в винтовой обмотке (от 1 до 8). При нескольких параллелях для выравнивания их сопротивлений параллельные провода меняют местами (транспонируют) при переходе из катушки в катушку (рис. 2.21).

Для того чтобы при таких переходах не получилось местного увеличения радиального размера катушки на толщину одного витка, число витков в катушке обычно делают дробным (за исключением специальных регулировочных катушек). При определении дробности (недохода) витка в знаменателе обычно указывается полное число прокладок по окружности обмоток, а в числителе - дробная часть последнего витка. Дело в том, что при изготовлении обмотки на станке сначала наматывают полные витки, а потом отсчитывают заданное количество промежутков между прокладками, после чего делают переход в другую катушку (рис. 2.22). Важно иметь в виду, что радиальный размер обмотки всегда определяют по числу витков, округленных до целого в большую сторону. Следовательно, обмотки с числами витков и имеют одинаковый радиальный размер, хотя заполнение окна во втором случае будет несколько выше. Дробную часть витка, меньшую половины окружности, избегают делать, так как это приводит к уменьшению коэффициента заполнения обмотки, а следовательно, снижает экономические показатели трансформатора.

Преимущества непрерывной обмотки те же, что и у винтовой. К этому следует добавить, что непрерывная обмотка является более универсальной, поскольку она применяется и как обмотка НН, и как ВН; обеспечивает регулировку напряжения; служит конструктивной основой для образования других типов обмоток (переплетенной, дисковой) и т. д.

Заметным недостатком непрерывной обмотки является трудоемкость ее намотки, обусловленная необходимостью перекладки витков в половине катушек. В ряде случаев при большом числе витков в катушке непрерывную обмотку выполняют без перекладки витков, используя для соединения катушек пайку, что также усложняет технологический процесс намотки.

Расчет непрерывной обмотки начинается с ввода в ЭВМ в режиме диалога ряда параметров: толщины двусторонней изоляции провода; числа прокладок (см. расчет цилиндрической обмотки); величины допустимого недохода витка в катушке[6].

Последний параметр определяет минимально допустимую величину дробной части витка в катушке и находится в диапазоне 0,5—0,8

Если, например, задать максимально допустимый недоход 0,5 витка, то это приведет к тому, что все варианты, у которых дробная часть витка меньше, чем полвитка, рассчитываться не будут. Таким образом, при увеличении заданного недохода уменьшается число рассматриваемых и анализируемых вариантов раскладки, при уменьшении недохода рассчитываются варианты раскладки, имеющие более низкие коэффициенты заполнения окна магнито-провода. Правильно задавая величину недохода, можно уже на этом этапе расчета локализовать область поиска оптимального варианта раскладки обмотки.

Схема алгоритма раскладки непрерывной обмотки приведена на рис. 2.23. Расчетные формулы приведены ниже.

1. Число витков в катушке:

целая и дробная часть витков в катушке обмотки НН соответственно

целая и дробная часть витков в катушке обмотки ВН соответственно

где - число регулировочных катушек в обмотке.

2. Расчетное число витков в катушке

3. Высота провода (мм)

4. Ширина провода (мм)

5. Расчет максимально допустимой дробной части витка

где при четном и нечетном числе параллелей соответственно; - число прокладок.

Рассчитанные размеры провода округляются до стандартных значений .

6. Уточненные значения ширины и высоты обмотки (мм)

Остальные расчетные формулы аналогичны (2.4)—(2.6) и (2.7)—(2.15). Принципы оптимизации раскладки обмотки изложены выше. Фрагмент диалога при раскладке непрерывной обмотки НН приведен ниже.

Рис. 2.23. Схема алгоритма раскладки непрерывной обмотки

2.1.5. РАСЧЕТ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБМОТКИ НН

ЗАДАЙТЕ НЕДОХОД ВИТКА В КАТУШКЕ? .5

ПРИ РАСЧЕТЕ ПОЛУЧЕНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАЗМЕРЫ ПРОВОДА:

А - 3.86748 В - 14.3566

ОКРУГЛИТЕ ЗНАЧЕНИЯ ДО ТАБЛИЧНЫХ И ВВЕДИТЕ ОКРУГЛЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ

А - ? 3.8

В - ? 14.5

Таблица сравнения вариантов обмотки НН

Параметр	1	2	3	4	8
Слои	0	0	0	0	0
Ходы	0	0	0	0	0
Параллели	2	0	0	0	0
Катушки	52	0	0	0	0
ВхА	14.5X3.8	0X0	0X0	0X0	охо
Плотность тока	1.9597	0	0	0	0
Высота	1053.78	0	0	0	0
Ширина	44.805	0	0	0	0
Масса	291.76	0	0	0	0
Потери основ.	14088.5	0	0	0	0
Потери добав.	457.536	0	0	0	0

БУДЕТЕ РАССЧИТЫВАТЬ СЛЕДУЮЩИЙ ВАРИАНТ? ДА