Розрахунок обмоток нн і вн
Розрахунок обмотки НН
Визначаємо число витків на одну фазу обмотки НН за формулою (4.1):
=
=
=20,05
витків.
Величину заокруглюємо до цілого числа
=20 витків.
Напруга одного витка
= / =399/20=19,95 В.
Дійсна величина індукції у стержні
= /(4,44 )=19,95/(4,44∙50∙0,0554)=1,62 Тл.
Орієнтовний переріз витка, мм2,
=
/
=1339/3,46=387
мм2.
Для орієнтовного значення за табл.2.5 вибираємо провідник
=8
.
Повний переріз витка з паралельних проводів визначається за формулою:
=
=8∙49,1=392,8
мм2.
де - переріз одного провідника визначеного за табл. 2.5.
Визначаємо дійсну густину струму
=
/
=1339/392,8=3,4
А/мм2,
що
не відрізняється більше, ніж на 10% від
.
Осьовий розмір витка визначається за рис. 11.3.
=
/2=8∙5,5/2=22
мм=0,022 м.
Рис.11.3. Переріз витка обмотки НН
Осьовий розмір обмотки, м, визначаємо за формулою:
=
(
+1)+0,015=0,022(20+1)+0,015=0,477
м.
Оскільки
<
,
то при намотці потрібно робити "розгін"
обмотки шляхом вмотування паралельно
з витком смужки електроізоляційного
картону шириною аС
(у нашому прикладі аС
=2
)
так, щоб осьовий розмір
був обов’язково витриманий. Смужка
картону мотається на ребро і для зручності
намотки з одного краю смужки роблять
трикутні вирізи.
З урахуванням того, що < , як обмотку НН вибираємо одношарову циліндричну обмотку з числом витків в одному шару
=20
витків.
У
випадку, коли
>
,
визначаємо число витків у шару
за формулою:
=( – –0,015)/ .
Число витків у кожному шару повинно бути однаковим і щоб при цьому дотримувалась умова
=
(
+1)+0,015≤
.
Щоб задовільнити цю умову використовують „розгін” обмотки.
Провід можна мотати плазом або на ребро. У першому випадку більший розмір провода розташовують в осьовому напрямку обмотки, в іншому – у радіальному. Намотка на ребро дещо гірша за намотку плазом, тому що це тяжче здійснити технічно, а також при цьому зростають додаткові втрати в обмотці. Тому рекомендується уникати намотки на ребро, а у разі необхадності використовувати провідник з відношенням сторін поперечного перерізу
1,3<в/а<3.
У прикладі розрахунку трансформатора провід обмотки НН мотається на ребро.
Радіальний розмір обмотки (визначається за рис. 11.4).
Рис.11.4. До визначення радіальних розмірів обмотки
=2
=2∙10,5=21
мм=0,021 м.
Внутрішній діаметр обмотки
=
+2
=0,28+2∙0,015=0,31
м.
Зовнішній діаметр обмотки
=
+2
=0,31+2∙0,021=0,352
м.
Визначаємо повну поверхню охолодження одношарової обмотки НН (має дві поверхні, що охолоджуються) для всього трансформатора
=2·3
(
+
)
=2∙3∙0,75∙3,14(0,31+0,352)∙0,477=4,46
м2,
де =0,75 – коефіцієнт, що враховує зменшення поверхні охолодження внаслідок її закриття рейками та іншими ізоляційними деталями.
Визначаємо густину теплового потоку на поверхні обмотки НН
=
∙10-10
=
∙10-10∙0,85∙5∙10-3
∙3,42∙1012=
=667,5 Вт/м2, що менше гранично допустимого 1400 Вт/м2.
Розрахунок обмотки ВН та регулювання напруги
Вибираємо схему регулювання за рис. 4.5,б, з виводом усіх кінців трьох фаз обмотки до одного трифазного перемикача. Контакти перемикача розраховані на робочий фазний струм І2Ф=26,4А.
Найбільша напруга між контактами перемикача в одній фазі дорівнює ∙0,1≈2020 В, а на одному ступені 505 В=2020/4 В.
Для отримання на обмотці ВН регулювальних напруг необхідно з'єднати:
Напруга В |
Виводи обмотки |
35000+2∙ ∙505=36750 |
Х1 Y1 Z1 |
35000+505∙ =35875 |
Х2 Y2 Z2 |
35000 |
Х3 Y3 Z3 |
35000 |
Х4 Y4 Z4 |
35000 2 ∙505=33250 |
Х5 Y5 Z5 |
505
=34125
Число витків обмотки ВН
=
/
=20207/19,95=1013
витків.
Число витків на одному ступені регулювання
=505/
=505/19,95=25
витків.
Число витків на інших ступенях:
Напруга, В, |
Число витків на відводах |
36750 |
1063=1013+50 |
35875 |
1038=1013+25 |
35000 |
1013 |
34125 |
988=1013 25 |
33250 |
963=1013 50 |
Осьовий розмір
обмотки ВН визначаємо за формулою
(4.18):
= =0,54 м.
Визначаємо густину струму в обмотці ВН
=2
=2∙3,46
3,4=3,52
А/мм2,
що не відрізняється більше, ніж на 10% від .
Орієнтовний переріз витка за формулою (4.20):
=26,4/3,52=7,5
мм2.
Вибираємо за таблицею 2.5 прямокутний
провідник марки ПБ перерізом
=
=7,64 мм2
=1
.
Осьовий розмір витка hB2 обмотки ВН визначаємо за рис. 11.5
hB2 = =4,5 мм.
Рис. 11.5. Переріз витка обмотки ВН
Уточнюємо густину струму
= / =26,4/7,64=3,46 А/мм2.
Число витків у шару
=
-0,015/(
∙
)
1=0,54-0,015/(1∙4,5∙10-3)
1=115
витків.
Число шарів в обмотці ВН
=
/
=1063/115=10
шарів,
де
–
число витків верхнього ступеня
регулювання.
Із умов доцільності (щоб регулювальні витки чотирьох ступенів були розміщені у зовнішньому шару) приймемо
=107 витків.
З обох сторін кожного шару обмотки робимо „розгін”, щоб виконати умову = .
Обмотку розділимо на дві концентричні котушки. Ширина осьового каналу між котушками дорівнює 0,01∙ = 0,0054 м = 5 мм.
Регулювальні витки розміщені у зовнішньому шару симетрично відносно середини висоти обмотки. Таке розміщення витків досягається за схемою рис.11.6, де витки кожної ступені поділяються на дві послідовно з’єднані групи. Намотування регулювальних витків здійснюється тим же проводом і в тому ж напрямку намотування, що й основних витків обмотки.
Приймаємо такий розподіл витків у шарах:
- 1 шар (починаючи з середини) – 107 витків;
- 2 шар – 107 витків;
- 3 шар – 107 витків;
- 4 шар – 107 витків;
- 5 шар – 107 витків;
- осьовий канал шириною 5 мм
- 6 шар – 107 витків;
- 7 шар – 107 витків;
- 8 шар – 107 витків;
- 9 шар – 107 витків;
- 10 шар – 100 витків (зовнішній), де розміщені регулювальні витки чотирьох ступенів по 25 витків у кожній (рис. 11.6).
Рис.11.6. Обмотка ВН трансформатора та
розміщення витків у зовнішньому шару обмотки
Радіальний розмір обмотки без екрану за формулою (4.40):
=[
+
(
1)+
∙
]∙10-3=
=[2,5∙10+10∙0,12∙(10-1)+5∙1]∙10-3=41,8 мм=0,0418 м,
де =10∙0,12 за табл.2.13;
=5 мм – радіальний розмір каналу;
=1 - число осьових каналів.
Радіальний розмір обмотки з екраном
ЕКР= +0,003=0,045 м.
Внутрішній діаметр обмотки (до внутрішньої ізоляції екрану)
=
+2
=0,352+2∙0,027=0,406
м.
Зовнішній діаметр обмотки з екраном
=
+2
ЕКР=0,406+2∙0,045=0,496
м.
Визначаємо поверхню охолодження обмотки ВН
=3
(
+
)
=3∙2∙0,8∙3,14(0,406+0,496)∙0,477=6,49
м2,
де
=0,8
– коефіцієнт закриття для зовнішніх
обмоток;
.
Визначаємо густину теплового потоку на поверхні обмотки ВН
=
=
10-10∙0,85∙4,0∙10-3∙
∙3,462∙1012=
435,5 Вт/м2,
що менше гранично допустимого 1400 Вт/м2.