3. Расчет обмоток расчет обмоток низкого напряжения

Расчет обмоток трансформатора начинают с обмотки низкого напряжения, располагаемой между стержнем и обмоткой высокого напряжения.

Число завитков на одну фазу обмотки низкого напряжения

_нн = U_{ф нн}/u_в=230/4,62=49

Ориентировочное сечение витка, мм²,

П_{в нн} = I_{ф нн}/J=230.9/1.8=128.28 (мм²)

где J=1.8( А/мм²)– средняя плотность тока, принимается по таблице 4 (/6/, стр.19).

Расчет производится для непрерывной катушечной обмотки из прямоугольного провода.

Полное сечение витка П_{в нн} может состоять из n_пр параллельных проводов (n_пр – целое число; n_пр  1)

П_{в нн} = n_прП_пр=2=130,28 (мм²)

где П_пр – сечение одного провода, мм².

Стандартное значение П_пр выбирается из таблицы 5 (/6/, стр.20)

Уточняем плотность тока J_нн, по формуле:

J_нн =

Провод выбирается с. изоляцией на две стороны. Толщина изоляции =0.5 (мм) определяется из таблицы 6 (/6/, стр. 21).

Выбранные размеры записываются так:

марка Х n_пр Х

где a=5.0 (мм) и b=13.2 (мм) – размеры прямоугольного провода без изоляции, определяются из таблицы 5 (/6/, стр.20) для выбранного значения П_пр.

Размеры провода в изоляции:

a' = a + =5.0+0.5=5.5 (мм),

b' = b + =13,2+0.5=13,7 (мм)

Обозначение выбранной обмотки:

ПСДК Х 2 Х

Число катушек на одном стержне:

n_{кат нн} =

где h_кан – высота канала между катушками, h_кан = 0.4  0.6 (см), принимаем h_кан = 0.5 (см). Значение n_{кат нн} округляем до целого числа:

n_{кат нн}=3.

Число витков в катушке

_{кат нн} = _нн/n_{кат нн}=49/3=16

Определяем высоту обмотки:

H _{о нн} = b'n_{кат нн} + к_у  h_кан  (n_{кат нн} – 1) =13.7+0.950.5(3-1)=42,05 (см)

где к_у – коэффициент, учитывающий усадку изоляции после сушки и опрессовки обмотки, равен 0.94  0.96.

Радиальный размер обмотки:

а₁ = a'n_пр_{кат нн}=0.5526= 17.6 (см)

Внутренний диаметр обмотки:

D'₁ = D₀ +2а₀₁ =13.73+20,9=15.5(см)

Наружный диаметр обмотки:

D''₁ = D'₁ +2а₁=15.5+0.5.6=24,3(см)

Расчет обмотки высокого напряжения

Расчет обмоток высокого напряжения начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения и напряжения всех ответвлений.

Число витков при номинальном напряжении:

ω_{ном вн} = ω_нн 

Число витков на одной ступени регулирования

ω_р = к%ω_{ном вн}/100=21229/100=24

где к% – величина одной ступени регулирования в процентах от U_{ном вн} (в расчетах можно принять равной 2%).

О бычно ступени регулирования напряжения делаются равными между собой. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях при четырех ступенях равно:

на верхних ступенях ω_вн = ω_{ном вн}+2ω_р=1229+224=1277;

на номинальном напряжении ω_вн = ω_{ном вн}=1229;

на нижних ступенях ω_вн = ω_{ном вн} – 2ω_р=1229-224=1181;

Ориентировочная плотность тока, А/мм²,

J_вн = 2J – J_нн=21.8-1.79=1.81(А/мм²)

Ориентировочное сечение витка, мм²,

П_{в вн} = I_{ф вн}/J_вн =9.24/1.81= 5,11 (мм²)

Также выбираем непрерывную обмотку и расчет проводим аналогично, как и для обмотки низкого напряжения.

Толщина изоляции δ=0,50 (мм)

Определяем размеры:

ПСДК X 1 X

сечение одного провода П_пр=6,837 (мм²)

уточняем полное сечение витка, мм²,

П_{в вн} = 5,11=34,93 (мм²).

Уточняем плотность тока по формуле:

J_вн = I_{ф вн}/П_{в вн}=9.24/5,11=1.81 (А/мм²)

Число катушек на одном стержне:

n_{кат вн} =

Значение n_{кат вн} округляем до целого числа:

n_{кат вн}=8.

Определим число регулировочных катушек n_рег. Если имеется 2 ступени регулирования, на каждой ступени берем, например, 2 катушки. Следовательно, регулировочных катушек будет 4 (n_рег = 4). Тогда основных катушек будет (n_{кат вн} – n_рег).

Число витков в основных катушках:

ω_{кат вн} = ω_вн/(n_{кат вн} – n_рег)=1229/(8-4)=307.25

где ω_вн = ω_{ном вн} – 2ω_р – число витков на самой нижней ступени.

Приводим число витков к целым числам с помощью системы уравнений

где ω_вн – также число витков на самой нижней ступени;

М и N – ближайшие к ω_{кат вн} целые числа.

Решая систему, находим, что y=1 катушка имеет 308 витков и x=3 катушек имеют по 307 витков.

Высота обмотки, см,

H_{о вн} = b'n_{кат вн}+ к_yh_кан(n_{кат вн} – 2) + h_кр =4,5+0.950.5(8-2)+1.5=40,35(см)

где h_кр – канал в разрыве обмотки, приближенно h_кр = 1,5см.

Определяем радиальный размер обмотки, см,

a₂ = 0.23 0.5 307,25=35,3 (см)

Внутренний диаметр обмотки:

D'₂ = D''₁ +2a₁₂ =24,3+21.2=48,3 (см)

Наружный диметр обмотки,: см,

D''₂ = D'₂ + 2a₂ =48,3 +0.535,3=118,9 (см)