2 Расчет обмоток трансформатора.

2.1 Выбор типа обмоток вн и нн.

Выбор типа обмоток трансформатора производится с учетом эксплуатационных и производственных требований, предъявляемых к трансформаторам. Предварительно следует определить следующие величины.

ЭДС витка, В, согласно [1]

U_В = 4,44fB_CП_С (11)

где f – промышленная частота, f = 50 Гц;

П_С – площадь активного сечения стержня, м².

П_С, в случае масляных трансформаторов, определяется по следующей формуле

(12)

где k_З – коэффициент заполнения, k_З = 0,96;

П_фс – площадь сечения фигуры стержня, принимаем равной

Исходя из номинального диаметра d_н выбираем площадь фигуры ярма .

Итак,

Средняя плотность тока в обмотках определяется из условия получения заданных потерь короткого замыкания (для алюминия), А/м²

, (13)

где Р_к – мощность короткого замыкания, Вт;

S_н – номинальная мощность, ВА;

k_д – коэффициент, определяющий долю электрических потерь в обмотке от потерь короткого замыкания. Выбирается исходя из мощности трансформатора k_д = 0,91.

Итак,

Во избежание грубых ошибок расчетное значение сравним с табличным ориентировочным, которое составляет А/м².

Далее определяем площади сечения витков обмоток НН и ВН, м².

Площадь сечения витков обмотки НН

Площадь сечения витков обмотки ВН

Исходя из выше представленных расчетов, выбираем тип обмоток. Для обмоток ВН и НН выбираем непрерывную катушечную обмотку.

2.2 Расчет обмотки нн .

Расчет начнём с определения высоты провода .

Рисунок 3 – Процесс намотки непрерывной катушечной обмотки

Далее находим предварительное полное число катушек n_кат2 для случая, когда каналы выполнены между всеми катушками

, (14)

где l₁ – высота обмотки, м;

h_k1 – высота горизонтальных каналов, принимаем h_k1 = 0,0055 м;

Рассчитаем

Примем n_КАТ1 = 50.

Далее рассчитываем число витков W_н1, соответствующее номинальному напряжению U_ф1

. (15)

Итак,

,

примем W_H1 = 374 витков.

Определяем число витков в одной катушке

принимаем W_кат1 = 8.

Производим распределение витков по катушкам:

Получаем следующее распределение витков по катушкам:

38 катушек основных по 8 витков = 304;

10 катушек основных по 7 витков = 70;

Всего 48 катушек. W₁ = 374 витка.

Далее уточняем площадь одного витка

, (16)

где П₁ – площадь сечения 1 витка, м²;

,

Далее подбираем размеры провода в зависимости от площади сечения витка и по осевому размеру провода согласно сортаменту обмоточного провода. В соответствии с этим получаем , и . В данном случае, размер провода а не больше 3,8·10^-3 , значит, принимаем количество параллельных проводов n_пр1 = 1. По ГОСТу примем . Тогда уточним:

Далее определяем высоту обмотки с каналами между всеми катушками:

, (17)

где n_кат1 – полное количество катушек после распределения (48 катушек);

– высота канала в местах разгона, принимаем

– коэффициент, учитывающий усадку прокладок ( )

– число разгонов катушек НН, принимаем

Рассчитаем

Длину обмотки принимаем

Определяем радиальный размер обмотки а₁

, (18)

где a` – размер провода с изоляцией,

a` = a + 0,0005 = 3,8·10^-3 + 0,0005 = 4,3·10^-3 м;

W_KAT1 – наибольшее число витков в основных катушках, W_KAT1 = 8.

Итак,

a₁ =4,3·10^-3 ·1·8 = 0,034 (м).

Определяем плотность теплового потока для обмотки из алюминиевого провода по формуле:

, (19)

где W_кат – число витков в одной основной катушке;

k – коэффициент, принимаем k = 0,75;

k_д1 – коэффициент увеличения основных электромагнитных потерь обмотки;

,

где n – число проводников обмотки в радиальном направлении, который равен

n = W_кат1·n_пр = 8·1 = 8

а – радиальный размер одного провода, а = 3,8·10^-3 м.

– коэффициент, характеризующий заполнение обмотки проводни-

ковым материалом;

Итак

k_д1 = 1+3,7·10⁶·8²·(3,8·10^-3)⁴·0,619² = 1,019

Внутренний диаметр обмотки