2.1.3. Определение коэффициента заполнения обмоток проводниковым материалом

Коэффициенты заполнения проводниковым материалом сечений катушек (или витков) отдельных обмоток определяется как отношение суммарной площади суммарного сечения проводниковi-ой обмотки в окне к полной площади сечения в окне катушки (или витков) этой обмотки вместе с катушечной, витковой и слоевой изоляцией:

. (2.6)

Здесь обозначено (рис. 2.5):

i - номер обмотки;

=– суммарная высота катушек (витков) рассматриваемой (i-й) обмотки , мм;

- радиальный размер (ширина) обмотки в окне, мм;

- площадь поперечного сечения витка фазы i-й обмотки, мм²;

- номинальное число витка фазы i-й обмотки;

- отношение полного числа витков в обмотке к номинальному числу витков (),

- дополнительное число витков обмотки (сверх номинальных), определяется заданным диапазоном регулирования напряжения трансформатора. При диапазоне регулирования 5  или  2  (2,5) , выразив числа витков в относительных единицах (по отношению к номинальному числу витков), получим:

.

Обычно регулировочные витки устанавливаются в обмотке ВН (2), тогда = 1.

Предварительные значения коэффициентов заполнения обмоток можно определить еще до полного расчета (раскладки) обмоток через размеры проводников, их изоляции и изоляции между слоями обмоток (межслойной изоляции).

Для трансформаторов рассматриваемых в данной работе диапазонов мощностей и напряжений применяются цилиндрические слоевые (ЦС) обмотки, которые выполняются из алюминиевого или медного провода с круглой или прямоугольной формой сечения. Размеры сечения обмоточных проводов и их изоляции приведены в таблицах Б1 и Б2.

При конструировании обмоток стремятся обеспечить возможно более высокие значения коэффициентов , так как при этом обмотки более компактны и меньше расход обмоточного провода и электротехнической стали.

При одних и тех же толщине изоляции и площади сечения проводов круглой и прямоугольной формы коэффициент выше у обмоток из провода с прямоугольным сечением, а также тем больше, чем больше площади сечений проводников, из которых составлено сечение витка. Однако по технологическим причинам при площадях сечений витка фазы обмотки 16 мм², диаметр неизолированного (голого) провода d  3,53мм, обмотка выполняется из провода круглого сечения. Обычно это обмотки ВН. При сечениях витка фазы  16 мм² целесообразнее применять провод прямоугольного сечения.

Средний коэффициент заполнения ЦС обмотки из круглого провода рассчитывается по формуле:

, (2.7)

Где - число элементарных проводников, из которых составлено сечение витка,;

= – диаметр обмоточного провода с изоляцией,мм ;

- диаметр обмоточного провода без изоляции, в мм ;

; - - толщина изоляции провода на две стороны,мм, выбирается по таблице Б2 ;

- толщина межслойной изоляции (в мм); при предварительном расчете выбирается =0,36 мм.

Средний коэффициент заполнения ЦС обмотки из провода прямоугольного сечения рассчитывается по формуле

, (2.8)

где - осевой размер элементарного проводника,мм ;

- радиальный размер элементарного проводника, мм ;

; - 0,1 – допуск на толщину изоляции;

- толщина изоляции прямоугольного провода на две стороны, мм, выбирается в соответствии с классом напряжения по таблицам приложения Б.

Коэффициенты ипредварительно определяют исходя из приближенных значений средней плотности тока в обмотках_m. Для обмотки, выполненной из алюминиевого провода, принимается _m  1,8 , а для обмотки, выполненной измедного провода, принимается _m  3,5 .С целью экономии обмоточного провода отношение плотностей тока обмоток НН(₁) и ВН(₂) принимается в пределах= 0,750,85.

С учетом средней приближенной плотности токов обмоток (), регулировочных витков в обмотке ВН и выбранного отношенияплотности токов каждой из обмоток соответственно равны:

(2.9);

(2.10).

Тогда предварительные площади сечения витков фазы обмоток ВН и НН, в мм² определяются по формуле:

. (2.11).

Далее по таблице Б1 или Б2 подбирается круглый или прямоугольный провод ближайшего к расчетному сечения. При подборе стандартного провода следует выбирать возможно меньшее число параллельных проводов в витке , но площадь сечения элементарного проводника не должна превышать 60 мм² для алюминиевого провода и 40 мм² для медного провода.

После выбора предварительных значений размеров проводов обмоток ВН и НН по (3.7) или (3.8) рассчитываются коэффициенты и.

Средний коэффициент заполнения проводниковым материалом сечений катушек обмоток трансформатора можно определить через коэффициенты ипо формуле

, (2.12).

Среднее значение коэффициента может выбираться в зависимости от класса напряжения и мощности трансформатора также согласно табл. 2.9.

Таблица 2.9- Значение коэффициента серийных трансформаторов.

Мощность (кВА)	1	25	40	63	100
Класс напряжения, кВ	2	6 10	6 10	6 10	6 10 35
К	3	0,53 0,49	0,55 0,51	0,56 0,52	0,58 0,54 0,43

1	160	250	400	630	1000
2	6 10 35	6 10 35	6 10 35	6 10 35	6 10 35
3	0,59 0,55 0,49	0,6 0,55 0,51	0,61 0,57 0,53	0,62 0,6 0,55	0,6 0,65 0,6