Расчет обмоток НН и ВН. Правильно сконструированная обмотка трансформатора. Минимальные нагрузочные потери при наилучшем использовании обмоточного провода

Обмоточные данные должны быть увязаны с электромагнитными, изоляционными и тепловыми характеристиками трансформатора.

Расчет обмотки сводится к наиболее рациональному размещению требуемого числа витков в окне магнитопровода, что в значительной степени зависит от правильно выбранного типа обмотки. При выборе типа обмотки руководствуются предъявляемыми требованиями , а также и технологической возможностью ее выполнения .

Правильно сконструированная обмотка трансформатора должна удовлетворять следующим основным требованиям:

а) иметь минимальные нагрузочные потери при наилучшем использовании обмоточного провода;

б) иметь достаточную механическую прочность;

в) иметь достаточную нагревостойкость;

г) изоляция обмотки должна иметь достаточную электрическую прочность.

Кроме того, к обмотке предъявляются еще и производственные требования, заключающиеся в наименьших производственных затратах на ее изготовление и связанной с этим простотой конструкции.

Основным материалом для изготовления обмотки трансформатора является обмоточный провод, представляющий собой изолированный медный или алюминиевый провод круглого или прямоугольного сечения.

В обычных силовых трансформаторах, как в масляных, так и сухих, в основном в качестве обмоточного провода используется или алюминиевый провод марки АПБ круглого и прямоугольного сечения или медный провод марки ПБ также круглого и прямоугольного сечения. Номинальные размеры и сечения проводов марки АПБ, ПБ приведены в табл. 5-1 — 5-3 в [I].

Обмотки трансформаторов различаются взаимным расположением на стержне, направлением и способом намотки, числом витков, классом напряжения, схемой соединения концов обмотки между собой. Начало и концы обмоток НН трехфазных трансформаторов обозначают буквами a , b, b (начало) и x, y, z (концы), обмоток ВН соответственно А,В С и Х ,Y ,Z .

По конструкции и способу намотки различают цилиндрические (одно, двух или многослойные), винтовые, катушечные.

Винтовая обмотка состоит из витков, которые составлены из нескольких (от 4 до 20) параллельных проводников прямоугольного сечения, расположенных в радиальном направлении впритык один относительно другого. Намотка витков этой обмотки выполняется как и у цилиндрической обмотки, по винтовой линии, имеющей один или несколько ходов, но при этом между соседними по высоте витками оставляют канал для охлаждения.

Характерной особенностью винтовой обмотки является выполнение в ней так называемых транспозиций, т.е. перемещение или перекладывание проводов по отдельности или группами. Транспозиции необходимы для выравнивания активного и реактивного сопротивлений каждого из параллельных проводов между собой. В противном случае будет наблюдаться перегрузка отдельных проводов.

Катушечной называется обмотка, составленная из ряда расположенных по высоте стержня и соединенных последовательно катушек, намотанных по плоской спирали, с радиальными охлаждающими каналами между ними.

А. Расчет обмоток HII

Число витков на одну фазу обмотай Н-Н определяется по формуле

Полученное значение w_НН  округляется до целого числа. w_НН = 137 .После округления числа витков уточняем напряжение одного витка.

В.

где w_НН - число витков, округленное до целого числа.

Уточняем действительную индукцию стержня, Тл

Тл.

Находим ориентировочное сечение витка, мм²

, где I_ФНН - фазный ток трансформатора;

j¢= 2,2 - плотность тока, определяемая по табл.8 [4]. Обмотку выбираем согласно табл. 7, [4]. В данном методическом пособии выбрана катушечная непрерывная обмотка как для НН, так к для ВН, как обладающая высокой электрической и механической прочностью.

мм².

Реальное сечение провода выбираем из табл. .5.1 5.3 в [1] . В зависимости от сечения виток может состоять из нескольких параллельных проводов.

Как известно, катушка наматывается прямоугольным проводом, причем сечению П_b в сортаменте обмоточного провода обычно соответствует несколько близких сечений с различным соотношением сторон b/а , что дает возможность варьирования при размещении витков в катушке.

Для получения более компактной конструкции обмотки рекомендуется выбирать из сортамента более крупные сечения при меньшем числе параллельных проводов и сечения с большим возможным размером b (большая сторона сечения провода).

Выбранные размеры записываются так:

Марка провода ´ Число параллельных проводов ´

т.е. Марка провода ´ n_пр ´ 

Стандартное сечение провода выбераем из табл. 5.2 [2]         ПБ´1´.

S_p = 37 мм².

После выбора провода необходимо уточнить плотность тока:

.

где П_ФНН = 37 мм² фактическое сечение, мм².

Число катушек на одном стержне определяется, когда радиальные каналы выполнены между всеми катушками

где H₀ - высота обмотки;

h_кат = 15,5/10 = 1,55- высота катушки;

h_кан = 0,4 - осевой размер канала в трансформаторах I - III габарита колеблется от 0.4 до 0.6 см, в сухих трансформаторах от 1.0 до 2.0 см,

.

Округляются до четного числа в меньшую сторону n_кнн = 16.

Находим число витков в катушке

, где n_{Ф НН} - фактическое число катушек.

Определяем высоту обмоток, см;

коэффициент учитыващий усадку изоляции после сушки и опрессовки