3 Расчет обмоток трансформатора

3.1 Выбор типа обмоток:

3.1.1 Средняя плотность тока в обмотках из условия обеспечения заданных потерь короткого замыкания.

Для обмоток, выполненных из меди:

, А/м².

Для обмоток, выполненных из алюминия:

, А/м²,

где в Вт; в В; в кВ∙А; в м.

Величина принимается равной от 0,96 при номинальной мощности до 100 кВ∙А и до 0,93 при мощности 630 кВ∙А.

Плотность тока должна находиться в следующих пределах: (1,2 ... 2,5)∙10⁶ А/м² – для алюминия и (2,2 ... 3,5)∙10⁶ А/м² – для меди.

3.1.2 Предварительное значение сечения витка обмотки НН:

, мм²,

где – в А/м².

3.1.3 Тип обмотки выбирается из следующих соображений. В трансформаторах до 80000 кВ∙А в качестве обмотки НН и ВН при напряжении до 35 кВ рекомендуется использовать многослойные цилиндрические обмотки из прямоугольного провода при величине тока до 1200 А, приходящемся на 1 стержень (табл. 5.8 [1]). В мощных высоковольтных трансформаторах с напряжением 110-220 кВ в качестве обмотки НН и ВН чаще всего используют катушечные непрерывные или дисковые обмотки из прямоугольного медного провода, а в трансформаторах с напряжением 35 кВ и ниже при токах на стержень 200 А и выше применяют винтовые обмотки, обладающие высокой электродинамической стойкостью (табл. 5.8 [1]). Для трансформаторов небольшой мощности в качестве обмотки НН рекомендуется цилиндрическая обмотка: однослойная при номинальной мощности до 100 кВ∙А и двухслойная при мощности от 100 до 630 кВ∙А. Обмотка ВН выполняется в виде цилиндрической многослойной из круглого провода

Ниже приводится пример расчета этих обмоток.

3.2 Расчет обмотки нн:

3.2.1 Число витков определено ранее в п. 2.4.6, W₁ = ... .

3.2.2 Число витков в слое:

– для двухслойной обмотки.

3.2.3 Стандартное сечение витка:

Оно составляется из одного или нескольких стандартных проводников, общее сечение которых должно быть достаточно близким к рассчитанному в п. 3.1.2. Выбор стандартных проводников производится по табл. 5.2 [1] или по табл. 3.1.

Предварительно следует определить приблизительно число проводников в сечении витка, сопоставляя полученное сечение витка с имеющимися стандартными проводниками. При этом имеет смысл определить ориентировочно осевой размер витка по формуле

, м,

где . Осевой размер витка составляется из одного или нескольких стандартных проводников, расположенных, как показано на рисунке 1.

Рис. 1

Проводники вплотную прилегают друг к другу с учетом изоляции между ними. Все проводники должны иметь одинаковые размеры, а число их не более 8. В некоторых случаях приходится обмотку НН из прямоугольного провода наматывать на ребро. В этом случае высота витка определяется . Рассчитанная величина (W_СЛ1+l) должна быть на 5 ... 15 мм меньше длины обмотки .

Условно марка проводника записывается так:

,

где – число параллельных проводов в витке (1 8);

− размеры провода без изоляции;

− размеры провода c изоляцией, ; мм.

Сечение витка:

, м²,

где – стандартное сечение одного проводника, мм² (по табл. 5.2 [1] или табл. 3.1)

Таблица 3.1

Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ. Размеры а и в - в мм, сечения - мм².

а в	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80	1,90	2,00
3,75	5,04	-	5,79	-	6,39	-	7,14
4,00	5,39	5,79	6,19	6,44	6,84	7,24	7,64
4,25	5,74	-	6,59	-	7,29	-	8,14
4,50	6,09	6,54	6,99	7,29	7,74	8,19	8,64
4,75	6,44	-	7,39	-	8,19	-	9,14
5,00	6,79	7,29	7,79	8,14	8,64	9,14	9,64
5,30	7,21	-	8,27	-	9,18	-	10,2
5,60	7,63	8,19	8,75	9,16	9,72	10,3	10,8
6,00	8,19	-	9,39	-	10,4	-	11,6
6,30	8,61	9,24	9,87	10,4	11,0	11,6	12,2
6,70	9,17	-	10,5	-	11,7	-	13,0
7,10	9,73	10,4	11,2	11,7	12,4	13,1	13,8
7,50	10,3	-	11,8	-	13,1	-	14,6
8,00	11,0	11,6	12,6	13,2	14,0	14,8	15,6
8,50	11,7	-	13,4	-	14,9	-	16,6
9,00	12,4	13,3	14,2	14,9	15,8	16,7	17,6
9,50	13,1	-	15,0	-	16,7	-	18,6
10,00	13,8	14,8	15,8	16,6	17,6	18,6	19,6
10,60	14,6	-	16,8	-	18,7	-	20,8
11,20	15,5	16,6	17,7	18,7	19,8	20,9	22,0
11,80	-	-	18,7	-	20,9	-	23,2
12,50	-	18,5	19,8	20,9	22,1	23,4	24,6
13,20	-	-	-	-	23,4	-	26,0
14,00	-	-	-	-	24,8	26,2	27,6