Размеры сечения и двусторонняя толщина изоляции

прямоугольного медного провода

b, мм а, мм	4,4	5,1	5,5	5,9	6,4	6,9	7,4	8,0	9,3	10	Толщина изоляции
1,56 1,68 1,81 2,10 2,44 2,63 2,83 3,05 3,28 3,80 4,40	6,65 7,18 7,75 8,76 10,20 11,10 12,00 12,90 13,90 15,10 18,50	7,75 8,36 9,02 10,20 11,90 12,90 13,90 15,10 16,20 18,90 21,50	8,37 9,03 9,75 11,10 12,90 14,00 15,10 16,30 17,50 20,40 23,30	8,99 9,70 10,50 11,90 13,90 15,00 16,20 17,50 18,90 21,90 25,10	9,77 10,60 11,40 12,90 15,10 16,30 17,60 19,00 20,50 23,80 27,30	10,60 11,40 12,30 14,00 16,30 17,20 19,00 20,60 22,10 25,70 —	11,30 12,60 13,30 15,00 17,60 19,00 20,40 22,10 23,60 27,60 —	12,30 13,20 14,40 16,30 19,00 20,50 22,10 23,90 25,70 — —	14,30 15,40 16,60 19,00 22,20 24,00 25,80 27,90 30,00 — —	— 16,60 17,90 20,50 23,90 25,80 27,80 30,00 32,30 — —	0,27 0,27 0,27 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33

Площадь сечения окна магнитопровода

, см²

где – площадь поперечного сечения медных проводников в мм²;

f_ок – коэффициент заполнения равный 0,2 – 0,4 (меньшие значения относятся к меньшим диаметрам проводов).

Например:

при d₁ = 0,20 – 0,40 мм f_ок = 0,20 – 0,25;

при d₁ = 0,40 – 0,80 мм f_ок = 0,30 – 0,35;

при d₁ = 0,80 – 2,00 мм f_ок = 0,35 – 0,40.

Для проводников прямоугольного сечения f_ок = 0,30 – 0,45.

9. Оптимальное отношение высоты окна (h_ок) к ширине окна (b_ок) (рис. 2, 3) лежит в пределах и, следовательно,

, см,

, см,

где h_с – высота сердечника магнитопровода.

10. Обмотки ВН и НН трансформатора укладывают концентрически один слой поверх другого и одна обмотка поверх другой и располагают на обоих стержнях стержневого трансформатора. Обычно в корабельных трансформаторах ближе к сердечнику располагают обмотку НН, так как регулирование напряжения в этих трансформаторах осуществляется путем изменения числа витков обмотки ВН, а, следовательно, последняя имеет большее количество выводов. Выводы технологически проще выполнить, если обмотка ВН расположена снаружи. Число витков в одном слое обмоток ВН и НН можно найти по формулам

или

– соответственно для круглого и прямоугольного проводников. Здесь i — порядковый номер обмотки; h_из — толщина изоляции по высоте стержня (h_из = 14 мм — включает в себя каркас (прокладку), изготовленный из стеклотекстолита, наружную изоляцию катушек из стеклоткани, а также учитывает увеличение размеров изоляции из-за ее разбухания после пропитки лаками). Полученные значения слоев обмоток округляются до ближайших меньших целых чисел.

11. Высота катушек

а) обмотки ВН

, ;

б) обмотки НН

, ;

в) средняя высота катушек

.

12. Число слоев обмоток на один стержень по ширине

Полученные значения округляются до ближайших больших целых чисел.

13. Толщина катушек с учетом изоляции по ширине окна

а) катушек ВН

– для проводников прямоугольного сечения,

– для проводников круглого сечения,

б) катушек НН

– для проводников прямоугольного сечения,

– для проводников круглого сечения.

Толщина изоляции обмоток по ширине окна для двух катушек составляет b_из = 23 мм, а по высоте h_из = 14 мм.

Толщина изоляции по высоте включает каркас (прокладку) из стеклотекстолита, наружную изоляцию катушек из стеклолакоткани, а также разбухание изоляции после пропитки.

Толщина изоляции по ширине окна включает толщину каркаса (прокладки от корпуса), изготовленного из стеклотекстолита, наружных слоев изоляции катушек, выполненных стеклолакотканью, изоляцию между катушками ВН и НН, зазор на укладку и разбухание изоляции после пропитки.

14. Общая ширина катушек и изоляции по ширине составляет

,

где  – зазор между катушками в трансформаторе стержневого

типа принимается равным  = 10 мм.

В том случае, если общая ширина катушек и зазора намного меньше b_ок, целесообразно уменьшить размер b_ок по сравнению с его значением, определенным в п. 9. В тех случаях, когда приведенные выше условия не выполняются, следует изменить геометрию окна.

15. Линейная нагрузка AS служит критерием нагрева трансформатора

Здесь h_к – высота катушек обмоток;

2 – учитывает протекание половинного тока

в катушках трансформатора.

Величина AS не должна превышать значений

А/см для кВА;

А/см для кВА.

В тех случаях, когда значения AS превосходит указанные выше, следует изменить h_к за счет изменения h_ок и b_ок.

17. Вычертить эскиз рассчитанного трансформатора в двух

проекциях с указанием размеров.

18. Масса меди обмоток трансформатора:

а) , кг,

где _м = 8,9 г/см³ – удельный вес меди;

V_м1, V_м2 – объём голой меди соответственно

первичной и вторичной обмоток в см³.

б) ,

,

где l_1ср, l_2ср – средние длины витков первичной и вторичной

обмоток.

Средние длины витков трансформаторов до 10 кВА, не имеющих вентиляционных каналов можно найти по формулам (см. рис. 6):

в) ,

.

Значения радиусов закругления обмоток, не имеющих вентиляционных каналов определяются по формулам

д) , мм

, мм,

где r₁, r₂ – радиусы закругления средней длины обмоток ВН и НН соответственно (10 мм и 7 мм—толщина изоляции на участке от стержня магнитопровода до средней длины по ширине).

Рис. 6. Средняя длина витков l_1ср, l_2ср

первичной и вторичной обмоток трансформатора

В трансформаторах, мощность которых равна или превосходит 10 кВА из-за наличия вентиляционных каналов, расположенных со стороны меньшего размера сечения магнитопровода (см. рис. 6), средняя длина подсчитывается по формулам

е) ,

.

где , – число вентиляционных каналов

по ширине;

b_в = 10 мм – ширина вентиляционного канала.

Радиусы закругления подсчитываются так же, как и в предыдущем случае, в соответствии с п. д.

18. Масса стали магнитопровода трансформатора

, кг

где _ст = 7,8 г/см³ – удельный вес электротехнической стали;

V_ст – объём стали магнитопровода, см³;

– для стержневого трансформатора,

где l_с – расчётная длина магнитной цепи.

Расчётная длина находится по формуле

в) ,

т.е. при определении l_с пренебрегают закруглениями при прохождении магнитных линий по магнитопроводу.

19. Соотношение между массами стали и меди

.

Величина  должна находиться в пределах 2 – 5. При частоте 400 Гц:  = 1 – 2.

20. Общая масса активных и конструкционных материалов трансформатора

,

где k – учитывает массу конструктивных элементов

k = 1,7 – 3,2 для водозащищённых трансформаторов;

k = 1,5 – 2,0 для брызгозащищённых трансформаторов.

Большие значения выбирают для меньшей мощности.

21. Активные сопротивления обмоток:

а) обмотки ВН

,

б) обмотки НН

,

где ₁₁₅ – удельное электрическое сопротивление меди

при 115 С ;

Оммм²/м

l_ср1, l_ср2 – средняя длина обмоток ВН и НН соответственно.

Для изоляции класса Н расчётная температура принимается равной 115 С .

22. Индуктивные сопротивления обмоток

а) обмотки ВН

;

б) обмотки НН

,

где L₁, L₂ – индуктивности обмоток, определяемые

по приближенным формулам

, Гн,

, Гн.

Размеры катушек должны подставляться в формулы для L₁ и L₂ в м.

23. Потери энергии и коэффициент полезного действия (КПД) при cos = 1.

а) потери в меди первичной обмотки

,

б) потери в меди вторичной обмотки

,

в) суммарные потери в меди обмоток

.

г) потери в стали

,

где _ст – удельные потери в стали при частоте 50 Гц

и индукции B_m = 1 Тл.

Вт/кг при толщине листов 0,35 мм;

Вт/кг при толщине листов 0,50 мм.

B_m выражается в Тл.

д) КПД трансформатора определяется по формуле

,

где при .

Значения КПД должны соответствовать величинам, указанным в п.4. В случае расхождения расчётного КПД и указанного в п.4 больше чем на 1 – 2%, расчёт следует повторить изменив данные трансформатора, т.е. изменив соотношение между массами стали и меди.

24. Напряжение короткого замыкания:

а) активная составляющая напряжения короткого замыкания

,

где

б) реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

где

,

в) напряжение короткого замыкания

.

Здесь – должно находится в пределах (2 – 6%).

25. Ток холостого хода и его составляющие:

а) реактивная составляющая тока холостого хода

,

где Н ­– напряженность магнитного поля в сердечнике

при магнитной индукци B_m.

Величина Н определяется по кривым намагничивания для электротехнической стали марок 3414, 1512, 1514. Зависимости приведены в таблицах 4 и 5.

б) активная составляющая тока холостого хода

,

где Р_ст – потери в стали.

в) ток холостого хода

,

г) отношение тока холостого хода

– для трансформаторов с гнутым стыковым и стержневым магнитопроводом.

Таблица 4