§ 12.7. Винтовая одкс и двухходовая обмотки
Винтовая (или иногда называемая неправильно спиральная) обмотка по принципу намотки сходна со слоевой многопараллельной обмоткой. Разница заключается в том, что в слоевой обмотке параллельные провода (составляющие сечение витка) кладутся рядом, а в винтовой обмотке — друг на друга, и, кроме того, между отдельными витками в винтовой обмотке обычно устраиваются каналы охлаждения. На рис. 12.17, а, б показана часть винтовой обмотки в разрезе.
Рис. 12. 17. Винтовая обмотка в разрезе: а — одноходовая; б — двухходовая
Рис. 12. 18. Одноходовая винтовая обмотка с тремя транспозициями
Так как винтовая обмотка обычно наматывается на рейки на бакелитовый цилиндр с прокладками между витками, то по общей конструкции она сходна с непрерывной обмоткой (рис. 12.18).
Винтовая обмотка применяется при относительно малом числе витков и больших токах. Эта обмотка, так же как дисковая непрерывная обмотка, отличается большой механической прочностью в осевом направлении и находит частое применение в крупных силовых трансформаторах.
Характерной особенностью винтовой обмотки является выполнение в ней так называемых транспозиций, т. е. перемещения или перекладывания проводов по отдельности или группами. Транспозиции необходимы для выравнивания активного и реактивного сопротивлений каждого из параллельных проводов между собой. При отсутствии транспозиций эти провода, имея разную длину и находясь в поле рассеяния разной величины индукции, имели бы разные активные и реактивные сопротивления, что в свою очередь привело бык неравномерному распределению тока по параллельным проводам и, следовательно, к перегрузке части их.
§ 12.8. Выполнение и расчет транспозиции в винтовой обмотке
Одноходовая винтовая обмотка. Транспозиция в этой обмотке выполняется следующим образом. Вся обмотка по длине (по числу витков) подразделяется на четыре одинаковых участка. Между этими участками, в трех местах обмотки, выполняются транспозиции. Первой на расстоянии четверти витков от начала выполняется так называемая групповая транспозиция. Сечение витка подразделяется на две (одинаковые) группы проводов, которые затем меняются местами, т. е. верхняя группа кладется вниз на рейки, а нижняя поднимается вверх и кладется сверху.
Рис. 12.19. Схема выполнения транспозиций параллельных проводов в одноходовой винтовой обмотке:
а — при четном (6) числе проводов; б — при нечетном (5) числе проводов
Рис. 12.20. Увеличение высоты одноходовой винтовой обмотки при выполнении транспозиции:
а — групповая транспозиция; б — общая транспозиция (при четырех проводах)
В середине обмотки выполняется так называемая общая (срединная) транспозиция, в которой порядок расположения всех проводов меняется на обратный, т. е. производится полное перемещение (перевертывание) всех проводов. Последней на расстоянии четверти витков от конца обмотки опять выполняется групповая транспозиция. Схема выполнения трехместной транспозиции в одноходовой винтовой обмотке для шести и пяти параллельных проводов приведена на рис. 12.19, а, б.
Проверкой правильности выполнения трехместной транспозиции (при четном числе проводов) может являться равенство сумм номеров проводов для каждого положения. Так, например, для шести проводов (см. рис. 12.39,(2) эта сумма будет 1+4+3+ + 6 = 14.
Для практического выполнения общей и групповой транспозиций требуется дополнительное место в осевом направлении по одному проводу с каналом hB + hK на каждую транспозицию (рис. 12.20). Поэтому при расчете осевого размера обмотки необходимо учитывать увеличение осевого размера в общей сложности на три провода и три канала.
Отрицательным свойством одноходовой винтовой обмотки является то обстоятельство, что в местах транспозиций происходит как бы разрежение ампер-витков, вызывающее неравномерность распределения намагничивающих сил по высоте обмотки (§ 7.1).
Двухходовая винтовая обмотка. В двухходовой винтовой обмотке благодаря тому, что сечение витка в ней состоит из двух групп проводов, имеется возможность выполнения совершенной транспозиции без потери места в осевом направлении при перекладывании проводов. При каждой перекладке верхний провод одной группы перекладывается на верх второй группы и одновременно с этим, в этом же месте обмотки, нижний провод второй группы подкладывается под низ первой группы.
Принцип выполнения транспозиции в двухходовой винтовой обмотке показан на рис. 12.21.
Рис. 12.21. Принцип выполнения равномерно - распределенной транспозиции в двухходовой винтовой обмотке при восьми параллельных проводах (Число транспозиций (8) равно числу проводов. Порядок расположения проводов в начале и конце обмотки одинаков. Вверху приведена диаграмма индукции В потока рассеяния)
Рис. 12.22. Выполнение перекладок проводов в равномерно-распределенной транспозиции
Перекладка проводов производится в промежутке между прокладками (рис. 12.22).
Правильность выполнения транспозиции в готовой обмотке обычно проверяется прозвонкой проводов. Для удобства выполнения такой прозвонки желательно, чтобы порядок расположения проводов в начале и в конце обмотки был бы один и тот же. Для этого в свою очередь необходимо, чтобы число перекладок было бы равно числу параллельных проводов.
Рис. 12. 23. Полная развернутая схема равномерно-распределенной транспозиции в двухходовой винтовой обмотке: а — расположение проводов на отдельных участках обмотки; б — развернутая схема транспозиции; штрихом показаны провода в первой группе (ветви), сплошной линией — во второй
Чтобы выполнить это условие, половину первого от начала обмотки участка переносят на ее конец.
На рис. 12.23 изображена полная развернутая схема равномерно-распределенной транспозиции в двухходовой винтовой обмотке для случая восьми параллельных проводов.
Таким образом, окончательно получаем, что первая перекладка проводов должна производиться на расстоянии половины участка от начала обмотки. Все последующие перекладки производятся на расстоянии целого участка друг от друга. И, наконец, последняя перекладка получается на расстоянии половины участка от конца обмотки.