2.2.7. Расчет обмотки нн из неизолированной алюминиевой или медной ленты

Уточняется сечение витка и осевой размер обмотки, определяется толщина ленты и рабочее напряжение двух витков обмотки. Уточняется радиальный размер обмотки, находятся ее внутренний и наружный диаметры.

Предполагаемый тип обмотки был выбран выше. Для точного расчета обмотки необходимо знать два важнейших ее параметра: рассчитанное ранее число витков (см. формулу (2.3)) и заданное ориентировочное сечение витка (см. формулу (2.6)).

Этот тип обмотки находит применение в трансформаторах мощностью до 1000 кВ∙А при классе напряжения не выше 1 кВ (рис. 2.10). Каждый слой обмотки состоит из одного витка. Изоляция между витками образуется одним-двумя слоями кабельной бумаги. Для образования жесткой торцевой опорной изоляции на краях полосы бумаги приклеивается бортик – полоска электроизоляционного картона с толщиной, равной толщине ленты, и шириной от 8 до 12 мм.

Этот тип обмотки из наиболее дешевого проводникового материала, с меньшим количеством изоляционных материалов, чем другие типы обмоток, дает более высокий коэффициент заполнения окна магнитной системы активных материалов и значительно проще и дешевле в изготовлении на станке.

Рис. 2.10. Многослойная цилиндрическая обмотка НН из алюминиевой или медной ленты:

1 – алюминиевая (медная) лента, 2 – междуслойная (междувитковая) изоляция из кабельной бумаги, 3 – бортик из электроизоляционного картона

Обмотки этого типа, намотанные из алюминиевой ленты, обладают высокой теплопроводностью в осевом и радиальном направлениях, что приводит к более равномерному распределению температуры по высоте и ширине обмотки и снижению температуры наиболее нагретой точки по сравнению с обмотками, намотанными из изолированного провода. Медная лента в трансформаторах до 1000 кВ∙А обычно не применяется.

Обмоточный станок, предназначенный для намотки обмоток этого типа, должен быть оборудован устройствами для установки рулона ленты, рулона кабельной бумаги, рулончиков узкой полосы картона для бортиков, а также устройствами для сварки начала и конца ленты с алюминиевыми шинами отводов. При продольной резке ленты стандартной ширины для получения ленты с шириной, равной высоте витка (высоте обмотки), не должно быть заусенцев, которые могут нарушить межвитковую изоляцию. Заусенцы должны быть тщательно удалены.

Существенным недостатком обмотки из алюминиевой ленты является ее меньшая прочность при воздействии радиальных сил при коротком замыкании трансформатора по сравнению с обмотками, намотанными из изолированного провода. Под воздействием этих сил обмотка может потерять механическую стойкость. В целях достижения необходимой механической стойкости обмотку этого типа рекомендуется наматывать из отожженной алюминиевой ленты (ГОСТ 13726–78), толщиной от 0,25 до 3,0 мм и шириной от 40 до 1000 мм, изготавливаемой из алюминия марок А6 или А5 с химическим составом по ГОСТ 11069–74.

Отводы от обмотки НН, намотанной из алюминиевой ленты, могут быть выполнены в виде шин, надежно привариваемых к торцам ленты.

Поскольку для данного типа обмотки не нужно подстраиваться под определенный сортамент проводов, следовательно, сечение витка из ленты будет точно равно ориентировочному (заданному) сечению витка обмотки НН:

, (2.80)

где − по формуле (2.6).

Таким образом, уточнено сечение витка

Реальная плотность тока в обмотке

, (2.81)

где – по формуле (1.3) или (1.5); – по формуле (2.80).

Из-за отсутствия необходимости подстраиваться под определенный сортамент проводов реальный осевой размер обмотки также будет точно равен заданной высоте обмотки

, (2.82)

где − по формуле (1.16).

Таким образом, уточнена высота обмотки НН

Найдем толщину ленты. Для этого уменьшим найденное по формуле (2.82) на 16–24 мм и полученное значение подставим в формулу:

, (2.83)

где – по формуле (2.80).

Рабочее напряжение двух слоев

, (2.84)

где – по формуле (2.4).

Радиальный размер обмотки

, (2.85)

где − по формуле (2.83); – см. формулу (2.3) с учетом округления; − общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя витками обмотки (см. прил. 11 и формулу (2.84)).

Итак, уточнен параметр , предварительно вычисленный по формуле (1.15).

Внутренний диаметр обмотки

, (2.86)

где – по табл. 1.2.

Наружный диаметр обмотки

, (2.87)

где – по формуле (2.86); – по формуле (2.85).