Расчет и конструирование трансформаторов (стр. 8 )

IФ=IЛ

и при схеме «треугольник»

IФ=IЛ/√3

В задании на проектирование трансформатора задаются линейные напряжения U1Л, U2Л. Обмотки же каждого стержня должны рассчитываться на фазные напряжения. Поэтому при расчете числа витков обмоток трехфазного трансформатора должны учитываться соотношения между фазными и линейными напряжениями в зависимости от заданной схемы соединения обмоток: при схеме «звезда»

UЛ=√3 UФ

и при схеме «треугольник» Uл= UФ.

Число витков ω определяется исходя из основной формулы напряжения трансформатора

UФ = 4,44 fωBСТFCT•10-4в

Так как f = 50 гц, то

ω= UФ•104/222•BСТFCT

где UФ — фазное напряжение, в;

BСТ— индукция в стержне, тл;

FCT— активное сечение стержня, см2.

Значением BСТ задаются в зависимости от марки применяемой электротехнической стали. Для холоднокатаной стали марок Э320 и Э330 обычно принимают BСТ ≈1,7 тл.

Сначала удобнее определить число витков ωНН обмотки низшего напряжения, как имеющей меньшее число витков:

ωНН= UФНН•104/222•1,78•FCT

Найденное по этой формуле число витков ωНН округляют до ближайшего целого числа.

Число витков ωВН обмотки ВН на номинальной ступени определяют не по основной формуле напряжения, так как при этом не было бы учтено округление числа витков обмотки НН, а исходя из фазного коэффициента трансформации

ωВН= ωНН• UВНН/ UФНН

Исходя из заданного диапазона регулирования напряжения ВН, определяют число регулировочных витков. Например, при регулировании в пределах ±5% число регулировочных витков

ωрВН = ±0,05 ωВН

После этого окончательно записываются числа витков ВН и НН

(ωВН + ωрВН) - ωВН – (ωВН - ωрВН)/ωНН

+5% НОМ -5%

Размеры (сечения) обмоточных проводов выбираются исходя из допустимых значений плотности δ тока в проводах.

Допустимая плотность тока зависит от выбранного типа обмотки, условий ее охлаждения и значения нагрузочных потерь (потерь в обмотках). Для цилиндрической слоевой обмотки предварительно может быть принято δ = 4 ÷ 5 а/мм2, а для непрерывной и винтовой обмоток δ = 3,8 ÷ 4,2 а/мм2.

Для масляных трансформаторов применяются медные или алюминиевые обмоточные провода прямоугольного сечения марок ПББО, ПБ (медные) и АПББО, АПБ (алюминиевые).

Сортамент проводов, т. е. размеры сторон а и b сечения голого провода, стандартизован (ГОСТ 6324—52). В целях сокращения общего числа размеров проводов и облегчения тем самым снабжения завода-изготовителя для производства обмоток применяется сокращенный против таблицы, приведенной в ГОСТе, сортамент проводов (табл. 3.2— размеры, приведенные в таблице, берутся большей частью через один из указанных в ГОСТе).

Таблица 3.2

b, мм	Сечение прямоугольных обмотных проводов марки ПБ и ПББО (мм2) при а (мм)
1,35	1,56	1,81	2,1	2,44	2,83	3,28	3,8	4,4	5,1	5,5
4,4 5,1 5,9 6,4 6,9 8,0 9,3 10,8 12,5 14,5	5,73 6,68 7,76	6,65 7,75 8,99 9,77 10,6 12,3 14,3	7,75 9,02 10,5 11,4 12,3 14,4 16,6 19,3	8,76 10,2 11,9 12,9 14,0 16,3 19,0 22,2 25,8	10,2 11,9 13,9 15,1 16,3 19,0 22,3 25,9 30,0 34,9	12,0 13,9 16,2 17,6 19,0 22,1 25,8 30,1 34,9 40,5	13,9 16,2 18,9 20,5 22,1 25,7 30,0 34,9 40,5 47,1	16,2 18,9 21,9 23,8 25,7 29,9 34,8 40,5 47,0 54,6	21,5 25,1 27,3 29,5 34,3 40,0 46,6 54,1 62,9	29,2 31,7 34,3 39,9 46,5 54,2 62,9 74,1	34,3 37,1 43,1 50,3 58,5 67,9 78,9
	Толщина изоляции
0,5 (на обе стороны) для ПББО 0,6 то же ПБ	0,55 для ПББО 0,65 для ПБ

а и b — размеры сечения провода, мм

§ 3.3. ВЫБОР ТИПА ОБМОТОК ВН И НН, ВЫБОР ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПРОМЕЖУТКОВ, РАЗМЕЩЕНИЕ (РАСКЛАДКА) ВИТКОВ В ОКНЕ МАГНИТОПРОВОДА, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВОГО И РАДИАЛЬНОГО СТРОЕНИЙ ОБМОТОК

Для обмоток НН при напряжениях до 690 в и токах до 2000 а могут применяться цилиндрические двухслойные обмотки. При больших токах целесообразно применять винтовые одно - или двухходовые обмотки.

Непрерывные обмотки применяются для обмоток НН при напряжениях свыше 3000 в и для ВН.

Выполнение раскладки обмоток в заводской практике требует наличия известных навыков, и поэтому при выполнении учебных расчетов, как правило, приходится делать несколько прикидочных вариантов раскладки, пока не будет найден наиболее приемлемый.

Сначала необходимо, хотя бы приблизительно, знать (или определить) осевой размер Но (высоту или длину) обмотки.

Длина обмотки может быть предварительно определена либо исходя из коэффициента β, равного отношению средней длины витка к длине обмотки, либо по кривым (см. рис. 2.4).

Раскладка витков для разных типов обмоток производится различными способами.

Цилиндрическая двухслойная обмотка НН рассчитывается следующим образом.

Сначала по выбранному сечению обмоточного провода определяется ширина витка. Если требующееся, исходя из величины плотности тока, сечение провода превышает указанные в табл. 3.3 сечения, то берут два или несколько параллельных проводов.

Тогда длина обмотки

НО = пbИЗ(ω/2 +1 )1,03 мм.

где n — число параллельных проводов;

bИЗ — ширина обмоточного провода с изоляцией;

ω — число витков обмотки;

2 — число слоев;

1 — дополнительное место в слое для одного витка, учитывающее намотку витков по винтовой линии;

1,03 — коэффициент, учитывающий неплотность укладки витков.

Обмоточный провод выбирается такой ширины bИЗ чтобы длина обмотки Но получилась бы близкой к предварительно заданной.

Полученный размер Но округляется до ближайшего большего числа, кратного 5.

Радиальный размер двухслойной обмотки

а1 = (аИЗ + 1) 2 + ак мм,

где аиз— радиальный размер (толщина) провода с изоляцией;

1 — прибавляется на каждый слой на толщину бандажа из хлопчатобумажной ленты;

2 — число слоев;

ак — радиальный размер масляного канала охлаждения, который обычно берется равным 5 - 6 мм.

Расчет винтовой одноходовой обмотки ведется следующим образом.

Сначала определяется некоторый осевой размер, необходимый для размещения провода и масляного канала,

bИЗ + bК = 1,02НО / (ω+4) ,

где bИЗ— ширина провода с изоляцией;

bк— ширина масляного канала (обычно берется равной 5—6 мм);

4 = 1+3 — учитывает дополнительное место для одного витка, наматываемого по винтовой линии, и место для трех транспозиций.

Затем по таблице обмоточных проводов в графе, соответствующей найденному значению bИЗ, выбирают размеры и число параллелей обмоточного провода.

Длина одноходовой винтовой обмотки НО будет равна сумме осевых размеров проводов bm (ω +4) и масляных каналов bK(ω+3). Так как масляные каналы создаются при помощи прокладок из электрокартона, которые при окончательной отделке обмотки подпрессовывают на 4 ÷ 6%, то длина обмотки

НО=bИЗ (ω + 4) + bK (ω + 3) (0,94 /0,96).

Полученный размер Но округляется в большую сторону. Радиальный размер винтовой обмотки

а1 = 1,03 паИЗ мм,

где 1,03 — коэффициент неплотности;

n — число параллельных проводов; аИЗ — радиальный размер провода с изоляцией.

Расчет винтовой двухходовой обмотки ведется аналогичным образом.

Так как для выполнения транспозиций в этой обмотке дополнительного места не требуется, то длина обмотки

НО=bИЗ2 (ω + 4) + bK 2(ω + 3) (0,94 /0,96).

В этой формуле предполагается, что каналы имеются между всеми группами проводов (ходами).

Расчет непрерывной (дисковой) обмотки ВН производится следующим образом.

Так как в обмотке ВН имеются регулировочные ответвления, которые по конструктивным и технологическим соображениям желательно выводить от переходов между катушками, то это накладывает некоторые ограничения на выбор общего числа катушек.

При обычном диапазоне регулирования ±5% (или ±2•2,5%) общее число витков обмотки ВН составляет 1,05 ωВН (ωВН — число витков номинальной ступени). Поэтому общее число катушек обмотки ВН должно быть кратным 20÷22 и притом четным, чтобы начало и конец обмотки выходили бы сверху. При этих условиях регулировочные катушки будут иметь примерно такое же число витков, что и основные.

При выборе числа катушек приходится пользоваться методом подбора, поэтому сразу выбрать нужное число не всегда удается. Для этой цели может быть предложена следующая методика расчета.

Выбрав по величине тока нужное сечение провода, исходя из плотности тока около 4 а/мм2, так, чтобы соотношение сторон сечения b/а = 2÷5, и приняв предварительно ширину масляного канала от 5 до 8 мм, приблизительно оценивают, какое общее число катушек размещается по высоте Но и которое при этом должно быть кратно 20÷22. После такой предварительной прикидки уже можно остановиться на вполне определенных размерах провода и канала и числе катушек. При нескольких таких прикидках уже приобретается некоторый навык, и окончательный подбор нужных значений уже не представляет особого труда.

Если по значению тока сечение провода получается слишком большим (если оно выбирается в правой части таблицы проводов), то целесообразно взять 2 или даже 3 параллельных провода. Это несколько облегчит намотку обмотки в производстве.

Правильно произведенная раскладка витков по катушкам считается такой, при которой катушки отличаются между собой по числу витков не больше, чем на один. Обычно делают целое число витков в катушках, хотя можно их выполнять и с дробным числом витков. В последнем случае желательно иметь дробную часть больше половины витка.