Проектирование силового трехфазного трансформатора

где k – учитывает закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями (k = 0,75).

 

5.3.2. Цилиндрическая многослойная обмотка из круглого провода

 

Обмотка такого типа используется в качестве обмотки высокого  напряжения в масляных трансформаторах класса напряжения до 35 кВ мощностью до 630 кВА.

Рис. 5.8.  Цилиндрическая обмотка из круглого провода	Рис. 5.9. Многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода (nсл = 5 , n = 2)

По ориентировочному сечению витка подбирается провод (в некоторых случаях 2-3 одинаковых параллельных провода) из сортамента обмоточного провода по табл. 5.6.

Размеры выбранного провода  записываются в следующем виде:

Изоляция 0,3 мм.

 

5.3.2.1 Число витков в слое

(5.27)

где l – высота обмотки (мм), предварительно определенная на этапе выбора главных размеров;

d^/ = 2,4 мм² - диаметр провода в изоляции (мм).

Число витков в слое округляется до целого.

5.3.2.2. Число слоев в обмотке

(5.28)

округляется до большего целого.

5.3.2.3. Уточненный осевой размер обмотки

, мм

(5.29)

5.3.2.4. Для расчета радиального размера обмотки необходим выбор междуслойной изоляции, которая определяется напряжением двух слоев

В

По табл. 5.3 выбирается число слоев и общая толщина (d_мсл) междуслойной изоляции.

 

Таблица 5.3.

Междуслойная изоляция в многослойной цилиндрической обмотке 

из круглого провода

 

Рабочее напряжение двух слоев, В	Число слоев кабельной  бумаги толщиной 0,12 мм	Выступ междуслойной изоляции (на одну сторону), мм
До 1000	2	10
1000 – 2000	3	16
2000 – 3000	4	16
3000 – 3500	5	16
3500 – 4000	6	22
4000 – 4500	7	22
4500 – 5000	8	22
5000 - 5500	9	22

Радиальный размер обмотки  с учетом междуслойной изоляции (мм)

=0,12*3=0,36 мм

мм

(5.30)

5.3.2.5.Полное сечение витка из n_в параллельных проводов

мм2

(5.32)

где П^/ = 3,46- сечение выбранного провода (мм²).

5.3.2.6.Уточненная плотность тока 

А/мм2

(5.33)

5.3.2.7.Поверхность охлаждения обмотки

(5.34)

где k – коэффициент, учитывающий закрытие части обмотки рейками и другими изоляционными деталями (k = 0,75).

 

5.3.3 Окончательные размеры обмоток

	5.3.3.1.Внутренний диаметр обмотки низкого напряжения
	мм	(5.50)
	5.3.3.2. Наружный диаметр обмотки низкого напряжения
	мм	(5.51)
	5.3.3.4.Внутренний диаметр обмотки высокого напряжения
	мм	(5.52)
	5.3.3.5. Наружный диаметр обмотки высокого напряжения
	мм	(5.53)
Рис.5.12. Размеры обмоток	где  а1 , а2 , а01 , a12 - изоляционные промежутки (табл.4.1)

 

Вес обмотки (кг) определяется соотношением: для медного провода

(5.54)

где  m_cт - число стержней магнитопровода;

П - сечение витка обмотки;

w - число витков обмотки. 

Dср - средний диаметр обмотки.

Таблица 5.4.

Основные параметры обмоток

Параметр	Обмотка НН	Обмотка ВН
Тип обмотки	Цилиндрическая 2х слойная  из прямоугольного провода	Цилиндрическая многослойная из круглого провода
Число витков обмотки	25	689
Число витков в основной части обмотки ВН	-	625
Число витков в регулировочной ступени ВН	-	16
Количество катушек
Число витков в катушке  (основной)	-
Число витков в катушке   (регулировочной)*	-
Число витков в слое**	13	94
Провод (марка, размеры), мм	ПББО*6*(4,4*6,9)/(4,9*7,4)	ПБ*2*2,1/2,4
Сечение провода, мм2	36,26	3,46
Сечение витка, мм2	217,56	6,92
Плотность тока, А/мм2	2,66	3,18
Осевой размер обмотки, мм	621,6	451,2
Радиальный размер обмотки, мм	14,8	21,72
Диаметр обмотки ,мм : наружный                                         внутренний	240 210	301 258
Вес обмотки, кг	102,6	111,7

 

Примечание * для катушечной обмотки

                   ** для цилиндрических обмоток

5.3.6.Справочные данные для проектирования  обмоток

Рис. 5.13. Предельный размер обмотки между двумя охлаждающими каналами:

а) – для медной обмотки,  б) – для алюминиевой обмотки.

 

Таблица 5.5.

Минимальные размеры  охлаждающих осевых каналов в  обмотках

 

Длина канала (высота обмотки), мм	Ширина канала, мм
	Между обмотками	Между обмоткой и цилиндром	Между обмоткой и стержнем
До 300	4 - 5	4	4 – 5
300 – 500	5 - 6	5	5 – 6
500 - 1000	6 - 8	5 - 6	6 – 8
1000 - 1500	8 - 10	6 - 8	8 - 10

 

Таблица 5.6.

Размеры и сечения  круглого медного ПБ и алюминиевого АПБ провода

(провод, изолированный  бумагой)

 

	Диаметр проводника, мм	Сечение проводника, мм2	Толщина изоляции, мм		Диаметр проводника, мм	Сечение проводника, мм2	Толщина изоляции, мм
ПБ	1,20	1.131	0,30	ПБ, АПБ	2,44	4,68	0,30
ПБ	1,25	1,23	0,30	ПБ, АПБ	2,63	5,43	0,30
ПБ	1,30	1,33	0,30	ПБ, АПБ	2,83	6,29	0,30
ПБ, АПБ	1,35	1,43	0,30	ПБ, АПБ	3,05	7,31	0,30
ПБ, АПБ	1,45	1,65	0,30	ПБ, АПБ	3,28	8,45	0,30
ПБ, АПБ	1,50	1,77	0,30	ПБ, АПБ	3,53	9,79	0,30
ПБ, АПБ	1,56	1,91	0,30	ПБ, АПБ	3.80	11.34	0,30
ПБ, АПБ	1,68	2,22	0,30	ПБ, АПБ	4.10	13.2	0,30
ПБ, АПБ	1,74	2,38	0,30	ПБ, АПБ	4.50	15.9	0,30
ПБ, АПБ	1,81	2,57	0,30	ПБ, АПБ	4.80	18.09	0,30
ПБ, АПБ	1,88	2,78	0,30	ПБ, АПБ	5.00	19.63	0,30
ПБ, АПБ	1,95	2,99	0,30	ПБ, АПБ	5.20	21.22	0,30
ПБ, АПБ	2,10	3,46	0,30	АПБ	6.00	28.26	0,30
ПБ, АПБ	2,26	4,01	0,30	АПБ	8.00	50.24	0,30

Примечание. Диаметр провода указан  без учета изоляции

                     Толщина изоляции указана на  две стороны.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.7.

Размеры и сечения  прямоугольного медного провода (Марка  ПББО)

 

b/, мм	Сечения, мм2,  при а/, мм
	1,35	1,56	1,68	1,81	2,1	2,26	2,44	2,63	2,83	3,05	3,28	3,53	3,8	4,4	4,7	5,1	5,5
3,8		5,72
4,4	5,73	6,65		7,75	8,76		10,2		12,0		13,9		15,1
5,1	6,68	7,75	8,36	9,02	10,2		11,9		13,9		16,2		18,9	21,5
5,5									15,1				20,4
5,9	5,76	8,99	9,7	10,5	11,9		13,9		16,2		18,9		21,9			29,2
6,4		9,77		11,4	12,9		15,1		17,6	19,0	20,5		23,8	27,3		31,7
6,9		10,6	11,4	12,3	14,0		16,3		19,0		22,1		25,7	29,5		34,3
7,4									20,4	22,1
8,0		12,3	13,2	14,4	16,3	17,6	19,0	20,5	22,1	23,9	25,7		29,9	34,3		39,9	43,1
8,6															39,5
9,3		14,3		16,6	19,0		22,2	24,0	25,8	27,9	30,0		34,8	40,0		46,5
10,0							23,9	25,8			32,3		37,5	43,1		50,1	54,1
10,8				19,3	22,2		25,9		30,1		34,9	37,6	40,5	46,6		54,2	58,5
11,6													43,6			58,3
12,5					25,8		30,0		34,9	37,6	40,5	43,6	47,0			62,9

 

Примечание. Толщина изоляции на две стороны: нормальная 0,5 мм, усиленная 1,0 ; 1,4 ; 2,0 мм

 

6. Расчет параметров короткого замыкания

 

6.1. Потери в обмотке P_обм  определяются  плотностью тока,  материалом  и весом обмоточного провода

, Вт  Вт  Вт

(6.1)

где D - уточненная плотность тока в обмотке;

           k – коэффициент, учитывающий плотность и электропроводность материала обмотки (для медного провода k=2);

           k_доп – коэффициент, учитывающий дополнительные потери в обмотке (приближенно можно принять k_доп = 1,09 ).

 

6.2. Общие потери короткого замыкания

Вт

(6.4)

где k_отв –учитывает потери в отводах обмоток, в стенках бака, других элементах конструкции от потоков рассеяния (ориентировочно можно принять k_отв=1,1).

6.3. Активная составляющая  напряжения короткого замыкания

%

(6.5)

6.4. Реактивная составляющая  напряжения короткого замыкания

%

(6.5)

Здесь ширина приведенного канала рассеяния (a_р) и параметр b определяются реальными размерами спроектированной обмотки:

(6.6)

 

(6.7)

Коэффициент k_р учитывает реальное распределение потоков рассеяния (k_р = 0,93-0,98).

6.5.Полное напряжение короткого замыкания

(%).

(6.8)

 

7. Расчет магнитопровода

 

Основные размеры и  данные стержня магнитной системы—его  диаметр и высота, активное сечение—приближенно определяются в начале расчета трансформатора до расчета обмоток. Окончательный расчет магнитной системы обычно проводится после того, как установлены размеры обмоток трансформатора и главных изоляционных промежутков и проверены некоторые параметры трансформатора—потери и напряжение короткого замыкания.