Глава VII дополнительное магнитное рассеяние и механические усилия

§ 7.1. Неравномерное распределение намагничивающих сил по высоте обмоток

При выводе формулы напряжения рассеяния (см. § 5.5) предполагалось, что обмотки имеют равномерную плотность распределения намагничивающей силы (ампер-витков) по продольному сечению и следовательно, по высоте обмоток.

Однако по крайней мере одна из обмоток (ВН) силового трансформатора, а иногда и обе имеют неравномерное распределение ампер-витков по высоте по следующим причинам:

Рис. 7.1. Схемы регулирования напряжения обмотки ВН

1. Отключение части витков обмотки ВН при регулировании напряжения.

Для регулирования напряжения обмотки ВН (в пределах ±5% или ± 2 × 2,5% согласно стандартам) силовых трансформаторов наиболее часто применяются две основные схемы: прямая (с разрывом) (рис. 7.1, а) и оборотная (рис. 7.1, б). В обеих схемах отключаемые при регулировании витки расположены по середине высоты обмотки.

При прямой схеме с помощью переключателя (см. гл. IX), например на номинальной ступени напряжения, соединяются ответвления А₃ и А₄ (показано штрихом на рис. 7.1, а). Таким образом витки между ответвлениями А₂, и А₄ отключены и, следовательно, намагничивающая сила в этом месте отсутствует.

Аналогичным образом в оборотной схеме, применяемой при схеме звезда, к нейтральной точке присоединяется ответвление Х₂ и поэтому отключены витки между ответвлениями X₁ и Х₂.

Следовательно, в обеих указанных схемах регулирования, при ступенях напряжения номинальной и—5% имеет место неравномерное распределение ампер-витков по высоте обмотки вследствие выключения части витков в ее середине.

2. Укорочение слоевой (или винтовой) обмотки вследствие большой ширины витка.

Рис. 7.2. Разрежение ампер-витков обмотки ВН из-за увеличенных концевых каналов

Рис. 7.3. Разрежение ампер-витков обмотки ВН из-за увеличенных концевых каналов

При расчете осевого размера слоевой (или винтовой) обмоток (см.§ 3.3) к числу витков в слое прибавлялся один виток на сдвиг витков по винтовой линии. Однако при большой ширине витка h_в по концам слоевой (или винтовой) обмотки образуется пустое пространство (показано на рисунке 7.2. штриховкой), не заполненное обмоточным проводом.

Благодаря этому у каждого конца обмотки получается укорочение размещения ампер-витков в среднем на h_в/2.

3. Разгон витков в отдельных местах обмотки по конструктивным соображениям.

У непрерывных обмоток напряжением 35 кв и выше концевые катушки имеют усиленную изоляцию витков и увеличенные каналы hк.усил между катушками, как это, к примеру, изображено на рис. 7.3. Это приводит к разрежению (уменьшению плотности) ампер-витков в этих местах обмотки, т. е. к неравномерному их распределению.

К этому же приводят и увеличенные каналы в местах групповой и общей транспозициях в одноходовой винтовой обмотке.

Вследствие указанных выше причин получается несоответствие (несимметрия) первичных и вторичных ампер-витков по высоте обмоток, что вызывает образование дополнительного поперечного потока рассеяния.