7. Расчет обмоток высшего напряжения

7.0.1. Произведем выбор схемы регулирования напряжения в соответствии с заданием на курсовую работу. В трансформаторе с переключением ответвлений под нагрузкой мощностью 32000 кВА, предусматривается изменение числа витков ОВН в пределах

(табл.6 методички).

Т.к. для обмотки ВН применяем непрерывную катушечную обмотку, то используем схему регулирования со способом размещения регулировочных катушек (витков) в отдельных концентрах (см. рис.5)

На рис.5 цифрами обозначены:

1 – основная обмотка,

3 – обмотка тонкого регулирования.

Рис.5. Схема расположения основной и регулировочной частей обмотки ВН.

Т.к. в данной схеме регулирования главная часть обмотки рассчитывается на номинальную мощность, а регулировочная часть – на напряжение, равное половине диапазона регулирования, и включается ступенями, согласно или встречно, последовательно с основной частью обмотки ВН, то данная обмотка ВН при регулировании получается более компактной.

7.0.2. Обмотка ВН состоит из двух частей:

– основной части с с.

– регулировочной части (обмотка тонкого регулирования) с

Здесь - число витков на одной ступени регулирования;

, – число витков обмотки ВН при номинальном напряжении (берется из п.5.2);

– относительное значение напряжения из одной ступени регулирования.

Тогда округляем число катушек до 40.

7.1.1. Расчет основной части.

Рассчитаем основную часть ОВН, выполненной в виде непрерывной катушечной обмотки.

Для ОВН выбираем толщину изоляции проводов на две стороны: =1.35.

Ориентировочная плотность тока: ,

Ориентировочное сечение витка ,Тогда

Задаемся значением тепловой нагрузки и определяем расстояние между соседними охлаждающими каналами :

– коэффициент закрытия поверхности охлаждения.

.

7.1.2. Выбираем ширину масляных каналов согласно рекомендациям, изложенным в [1, с. 290]. Принимаем .

7.1.3. По сортаменту обмоточных проводов выбираем высоту провода так, чтобы соблюдались условия: Выбираем значение , , тогда выше приведенные условия выполняются.

7.1.4. Зная высоту провода и ширину каналов, определяем число катушек в обмотке с полным числом каналов по формуле:

,

,

Принимаем .

7.1.5. Зная по сортаменту обмоточных проводов перебором размера подбираем число параллельных проводов и радиальный размер провода так, чтобы где – целое число; – поперечное сечение одиночного провода с размерами

Выбираем , .

7.1.6. Число витков в катушке ориентировочно: . Принимаем .

Произведем распределение витков по катушкам и уточним число катушек Т.к. в наших расчетах имеем , то в соответствии с рекомендациями обмотку выполняем из двух типов катушек с дробными числами

витков, отличающимися на одно межпрокладочное расстояние. При этом берется:

где

– округленное до большего целого значения число межреечных промежутков в катушке.

. Округляем до большего целого значения .

Значит, , тогда:

Применяем:

Проверяем выше приведенные расчеты: . Значит, выше приведенные расчеты верны.

7.1.7. Высота обмотки:

7.1.8. Радиальный размер обмотки ВН:

7.1.9. Проверяем радиальный размер провода по величине добавочных потерь. Коэффициент добавочных потерь, обусловленных полем рассеяния, определяется по формуле:

,

где: – радиальный размер прямоугольного привода, – коэффициент, зависящий от материала обмотки, температуры и формы провода (табл.4 методички) и равен 0.095, - число проводов в катушке, уложенных в радиальном направлении.

Для катушечных обмоток , возьмем

где: – число проводов обмотки в осевом направлении.

.

Тогда:

.

Условие выполняется – значит, расчет, приведенный выше, сделан верно. Подобранный по сортаменту провод записываем в виде: где – сечение одного провода;

т.е.

7. 1.10. Уточняем значение плотности тока в обмотке НН:

7.1.11. Определяем:

- массу проводов по формуле:

где: ,

- внутренний диаметр, - наружный диаметр.

,

,

- электрические потери :

где: – коэффициент, зависящий от материала обмотки и расчетной температуры. Значение принимаем равным 12.75 (табл.5 методички). Коэффициент берем из п.6.9.: .

.

- тепловую нагрузку :

где: – длина охлаждающего канала, равная радиальному размеру катушек – для катушечных обмоток;

– округленное до большего целого значения число витков непрерывной катушечной обмотки;

– для катушечных обмоток из прямоугольного провода;

– коэффициент закрытия поверхности, равный

где: – число реек; – ширина прокладок;

– средний диаметр катушки.

Тепловую нагрузку также можно определить по формуле:

Тогда:

,

,

.

7.2.1 Расчет обмотки тонкого регулирования.

Обмотка тонкого регулирования выполняется в виде винтовой и рассчитывается по методике, изложенной выше.

Рассчитаем регулировочную часть ОВН, выполненной в виде винтовой обмотки.Для ОВН тонкого регулирования выбираем толщину изоляции проводов на две стороны: =1.35 и берем - четырехходовая обмотка.

Ориентировочная плотность тока: ,

,

Тогда:

,

Задаемся значением тепловой нагрузки и определяем расстояние между соседними охлаждающими каналами :

.

7.2.2. Выбираем ширину масляных каналов согласно рекомендациям, изложенным в [1, с. 290]. Принимаем .

7.2.3. Определяем число витков регулирования:

, ,

,

Округляем до целого числа .

7.2.3. Определяем высоту витка

, ,

7.2.4. Определяем высоту провода с изоляцией

, .

7.2.5. По сортаменту обмоточных проводов выбираем высоту провода без изоляции. Выбираем значение .

7.2.6. Определяем предварительное сечение витка, площадь сечения провода и второй размер:

,

, , ,

,

.

7.2.7. Определение высоты обмотки

,

где: – толщина емкостного кольца; ; – ширина канала между емкостным кольцом и катушкой,

,

.

7.2.8. Зная высоту провода и ширину каналов, определяем число катушек в обмотке с полным числом каналов по формуле:

,

,

Принимаем .

7.2.9. Число витков в катушке ориентировочно:

,

Принимаем .

7.2.10. Высота обмотки:

7.2.11. Радиальный размер обмотки ВН: ,

.

7.2.12. Проверяем радиальный размер провода по величине добавочных потерь. Коэффициент добавочных потерь, обусловленных полем рассеяния, определяется по формуле:

,

где: – радиальный размер прямоугольного привода, – коэффициент, зависящий от материала обмотки, температуры и формы провода (табл.4 методички) и равен 0.095, - число проводов в катушке, уложенных в радиальном направлении.

Для винтовых обмоток , возьмем

где: – число проводов обмотки в осевом направлении.

.

Тогда:

.

Условие выполняется – значит, расчет, приведенный выше, сделан верно. Подобранный по сортаменту провод записываем в виде: где – сечение одного провода;

т.е.

7. 2.13. Уточняем значение плотности тока в обмотке НН:

7.2.14. Определяем:

- массу проводов по формуле:

где: ,

,

где: = 0.05см,

=0.1см,

.

- внутренний диаметр, - наружный диаметр. .

- электрические потери :

где: – коэффициент, зависящий от материала обмотки и расчетной температуры. Значение принимаем равным 12.75 (табл.5 методички).

.

- тепловую нагрузку :

где: – длина охлаждающего канала, равная радиальному размеру катушек для катушечных обмоток;

– округленное до большего целого значения число витков непрерывной катушечной обмотки;

– для катушечных обмоток из прямоугольного провода;

– коэффициент закрытия поверхности, равный

где: – число реек; – ширина прокладок;

– средний диаметр катушки.

Тепловую нагрузку также можно определить по формуле:

Тогда:

,

,