ІПЕМтаТ_Коцур / Лекция 4 Расчет обмоток трансформатора
.pdf
23
Рис.12. Размеры обмоток
Наружный диаметр обмотки высокого напряжения |
|
D2// = D2/ +2a2 , |
(61) |
где а1 и а2 – толщина (радиальный размер) обмоток, рассчитанные ранее (мм),
а01 – изоляционное расстояние (ширина охладающего канала) между обмоткой НН и стержнем магнитопровода (мм),
a12 – изоляционное расстояние (ширина охлаждающего канала) между обмотками НН и ВН.
Изоляционные расстояния а01 и а12 определяются напряжением обмоток по табл. П.4.
24
3. Расчет параметров короткого замыкания
Потери в обмотке (Pобм , Вт) определяются плотностью тока и массой обмоточного провода
Pобм = k∆2Gобмkдоп , |
(62) |
где ∆ - уточненная плотность тока в обмотке (А/мм2);
k – коэффициент, учитывающий плотность и электропроводность материала обмотки (для медного провода k=2,4 , для алюминиевого прово-
да k=12,75);
kдоп – коэффициент, учитывающий дополнительные потери в обмотке (приближенно можно принять kдоп = 1,09 ).
Масса обмотки (кг) определяется соотношением:
для медного провода |
G |
= 28сD |
ср |
wП10−6 ; |
(63) |
|||
|
обм |
|
|
|
|
|
|
|
для алюминиевого провода G |
обм |
=8,47cD |
ср |
wП10−6 . |
(64) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
Формула ( 62 ) позволяет рассчитать потери как в первичной , так и во вторичной обмотке (Pобм.1 и Pобм.2), подставляя соответствующие параметры. Общие потери короткого замыкания (Вт)
Pк =( Pобм.1 + Pобм.2 )kотв , |
(65) |
где kотв –учитывает потери в отводах обмоток, в стенках бака, других элементах конструкции от потоков рассеяния (ориентировочно можно при-
нять kотв=1,1).
Для оценки теплового состояния трансформатора рассчитывается плотность теплового потока каждой обмотки:
25 |
|
q1 = Pобм.1 По1 , |
(66) |
q2 = Pобм.2 По2 , |
(67) |
где По1 и По2 – поверхности охлаждения первичной и вторичной обмоток.
Активная составляющая напряжения короткого замыкания
uа = |
Pк |
|
10S . |
(68) |
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
u р |
= |
2,64 fSβa рk р |
10 |
−4 |
. |
(69) |
uв2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Здесь ширина приведенного канала рассеяния (aр) и параметр β определяются реальными размерами спроектированной обмотки:
a |
р |
= a |
|
+ |
a1 +a2 |
, |
(70) |
|
|
|
|
||||||
|
12 |
3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
β = |
πd12 |
. |
|
(71) |
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
l |
|
|
||
Коэффициент kр учитывает реальное распределение потоков рассеяния
(kр = 0,93-0,98).
Полное напряжение короткого замыкания
uк = ua 2 +u р2 . |
(72) |
Оновные параметры спроектированных обмоток трансформатора рекомендуется свести в таблицу по форме табл.П.6.
26
Приложение
Справочные данные и рекомендуемые значения параметров для проектирования обмоток трансформатора
Рис.П.1. Предельный размер обмотки между двумя охлаждающими каналами: а) – для медной обмотки, б) – для алюминиевой обмотки.
Табл.П.1 Коэффициент kд учета добавочных потерь в формуле (2) и (3) .
Мощность |
|
|
|
|
|
трансформатора, |
До 35 |
35 - 110 |
110 - 2000 |
2000-5000 |
5000- |
S, кВА |
|
|
|
|
20000 |
kд |
0,99 |
0,99-0,97 |
0,95-0,90 |
0,90-0,89 |
0,88-0,75 |
|
|
|
|
|
|
27
Табл.П.2 Минимальные размеры охлаждающих осевых каналов в обмотках
Длина канала (вы- |
|
Ширина канала, мм |
|
||
сота обмотки), мм |
|
|
|
||
Между обмотка- |
Между обмоткой |
Между обмот- |
|||
|
ми |
|
и цилиндром |
|
кой и стержнем |
|
|
|
|
|
|
До 300 |
4 - 5 |
|
4 |
|
4 – 5 |
|
|
|
|
|
|
300 – 500 |
5 - 6 |
|
5 |
|
5 – 6 |
|
|
|
|
|
|
500 - 1000 |
6 - 8 |
|
5 - 6 |
|
6 – 8 |
|
|
|
|
|
|
1000 - 1500 |
8 - 10 |
|
6 - 8 |
|
8 - 10 |
|
|
|
|
|
|
Табл.П.3а Междуслойная изоляция в многослойной цилиндрической обмотке из
круглого провода
Рабочее напряжение |
Число слоев кабельной |
Выступ междуслой- |
двух слоев, В |
бумаги толщиной 0,12 |
ной изоляции (на од- |
|
мм |
ну сторону), мм |
|
|
|
До 1000 |
2 |
10 |
|
|
|
1000 – 2000 |
3 |
16 |
|
|
|
2000 – 3000 |
4 |
16 |
|
|
|
3000 – 3500 |
5 |
16 |
|
|
|
3500 – 4000 |
6 |
22 |
|
|
|
4000 – 4500 |
7 |
22 |
|
|
|
4500 – 5000 |
8 |
22 |
|
|
|
5000 - 5500 |
9 |
22 |
|
|
|
28
Табл.П.3б Междуслойная изоляция в многослойной цилиндрической обмотке из пря-
моугольного провода
Рабочее на- |
Количест- |
Толщина |
Материал |
|
пряжение |
во слоев |
листов, мм |
|
|
двух слоев, |
изоляции |
|
|
|
В |
|
|
|
|
До 150 |
2 |
0,06 |
Телефонная бумага |
|
|
|
|
|
|
150 – 200 |
1 |
0,2 |
Кабельная бумага или картон |
|
|
|
|
|
|
200 - 300 |
2 |
0,2 |
Кабельная бумага или картон |
|
1 |
0,5 |
|||
|
|
Табл.П.4а Минимально допустимые изоляционные расстояния для обмотки низкого
напряжения
Мощность |
Испытатель- |
Обмотка низ- |
Обмотка низ- |
|
трансформато- |
ное |
кого напряже- |
кого напряже- |
|
|
ра, |
напряжение, |
ния |
ния |
S , |
кВА |
U1 исп , кВ |
от стержня, |
от ярма, |
|
|
|
a01 , мм |
l01, мм |
25 - 250 |
5 |
4 |
15 |
|
|
|
|
|
|
400 |
- 630 |
5 |
5 |
** |
|
|
|
|
|
1000 |
- 2500 |
5 |
15 |
** |
|
|
|
|
|
630 - 1600 |
18, 25, 35 |
15 |
** |
|
|
|
|
|
|
2500 |
- 6300 |
18, 25, 35 |
17,5 |
** |
|
|
|
|
|
630 и более |
45 |
20 |
** |
|
|
|
|
|
|
630 и более |
55 |
23 |
** |
|
|
|
|
|
|
Все мощности |
85 |
30 |
** |
|
|
|
|
|
|
Примечание. ** Принимается равным l02 по табл.П.4б
29
Табл.П.4б Минимально допустимые изоляционные расстояния для обмотки
высокого напряжения
Мощность |
Испытатель- |
Между об- |
Между |
Обмотка |
|
трансформато- |
ное |
мотками |
обмотками |
высокого |
|
|
ра, |
напряжение, |
высокого и |
высокого |
напряжения |
|
|
|
низкого на- |
напряже- |
от ярма, |
S , кВА |
U2 исп , кВ |
пряжения, |
ния, |
l02 , мм |
|
|
|
|
a12 , мм |
a22 , мм |
|
25 - 100 |
18, 25, 35 |
9 |
8 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
160 |
- 630 |
18, 25, 35 |
9 |
10 |
30 |
|
|
|
|
|
|
1000 |
- 6300 |
18, 25, 35 |
20 |
18 |
50 |
|
|
|
|
|
|
630 |
и более |
45 |
20 |
18 |
50 |
|
|
|
|
|
|
630 |
и более |
55 |
20 |
20 |
50 |
|
|
|
|
|
|
160 |
- 630 |
85 |
27 |
20 |
75 |
|
|
|
|
|
|
1000 |
- 6300 |
85 |
27 |
30 |
75 |
|
|
|
|
|
|
10000 и более |
85 |
30 |
30 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
Табл.П.5а Размеры и сечения круглого медного провода марки ПЭЛБО и ПБ
Провод ПЭЛБО (провод эмалиро- |
Провод ПБ (провод, изолированный |
||||
ванный с хлопчатобумажной оплет- |
|
бумагой) |
|
||
|
кой) |
|
|
|
|
Диаметр |
Сечение |
Толщина |
Диаметр |
Сечение |
Толщина |
провода, |
провода, |
изоляции, |
провода, |
провода, |
изоляции, |
мм |
мм2 |
мм |
мм |
мм2 |
мм |
0,20 |
0,0314 |
0,125 |
1,25 |
1,23 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,29 |
0,0661 |
0,155 |
1,30 |
1,33 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,31 |
0,0755 |
0,160 |
1,35 |
1,43 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,35 |
0,0962 |
0,160 |
1,45 |
1,65 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,38 |
0,1134 |
0,160 |
1,50 |
1,77 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,41 |
0,132 |
0,165 |
1,56 |
1,91 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
30
0,51 |
0,204 |
0,170 |
1,68 |
2,22 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,55 |
0,238 |
0,170 |
1,74 |
2,38 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,59 |
0,273 |
0,170 |
1,81 |
2,57 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,64 |
0,322 |
0,170 |
1,88 |
2,78 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,69 |
0,374 |
0,170 |
1,95 |
2,99 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,74 |
0,430 |
0,180 |
2,10 |
3,46 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,80 |
0,503 |
0,180 |
2,26 |
4,01 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,86 |
0,581 |
0,180 |
2,44 |
4,68 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
0,93 |
0,679 |
0,180 |
2,63 |
5,43 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
1,00 |
0,785 |
0,210 |
2,83 |
6,29 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
1,08 |
0,916 |
0,210 |
3,05 |
7,31 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
1,12 |
0,985 |
0,210 |
3,28 |
8,45 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
1,16 |
1,06 |
0,210 |
3,53 |
9,79 |
0,30 |
|
|
|
|
|
|
Примечание. Толщина изоляции указана на две стороны.
Табл.П.5б
Размеры и сечения прямоугольного медного провода (Марка ПББО)
b, мм |
|
|
|
|
|
|
Сечения, мм2, |
при а, мм |
|
|
|
|
|
|
||||
1,35 |
1,56 |
1,68 |
1,81 |
2,1 |
2,26 |
2,44 |
2,63 |
2,83 |
|
3,05 |
3,28 |
3,53 |
3,8 |
4,4 |
4,7 |
5,1 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,8 |
|
5,72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,4 |
5,73 |
6,65 |
|
7,75 |
8,76 |
|
10,2 |
|
12,0 |
|
|
13,9 |
|
15,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,1 |
6,68 |
7,75 |
8,36 |
9,02 |
10,2 |
|
11,9 |
|
13,9 |
|
|
16,2 |
|
18,9 |
21,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15,1 |
|
|
|
|
20,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,9 |
5,76 |
8,99 |
9,7 |
10,5 |
11,9 |
|
13,9 |
|
16,2 |
|
|
18,9 |
|
21,9 |
|
|
29,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,4 |
|
9,77 |
|
11,4 |
12,9 |
|
15,1 |
|
17,6 |
|
19,0 |
20,5 |
|
23,8 |
27,3 |
|
31,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,9 |
|
10,6 |
11,4 |
12,3 |
14,0 |
|
16,3 |
|
19,0 |
|
|
22,1 |
|
25,7 |
29,5 |
|
34,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20,4 |
|
22,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,0 |
|
12,3 |
13,2 |
14,4 |
16,3 |
17,6 |
19,0 |
20,5 |
22,1 |
|
23,9 |
25,7 |
|
29,9 |
34,3 |
|
39,9 |
43,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
14,3 |
|
16,6 |
19,0 |
|
22,2 |
24,0 |
25,8 |
|
27,9 |
30,0 |
|
34,8 |
40,0 |
|
46,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10,0 |
|
|
|
|
|
|
23,9 |
25,8 |
|
|
|
32,3 |
|
37,5 |
43,1 |
|
50,1 |
54,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10,8 |
|
|
|
19,3 |
22,2 |
|
25,9 |
|
30,1 |
|
|
34,9 |
37,6 |
40,5 |
46,6 |
|
54,2 |
58,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
43,6 |
|
|
58,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12,5 |
|
|
|
|
25,8 |
|
30,0 |
|
34,9 |
|
37,6 |
40,5 |
43,6 |
47,0 |
|
|
62,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. Толщина изоляции на две стороны: нормальная 0,5 мм, усиленная 1,0 ; 1,4 ; 2,0 мм
Табл.П.5в
Размеры и сечения прямоугольного алюминиевого провода (Марка АПБ)
b, мм |
|
|
|
|
|
|
Сечения, мм2 , при а, мм |
|
|
|
|
|
|
||||
1,8 |
2,00 |
2,24 |
2,50 |
2,80 |
3,00 |
3,15 |
3,35 |
3,55 |
3,75 |
4,00 |
4,25 |
4,50 |
4,75 |
5,00 |
5,30 |
5,60 |
|
4,00 |
6,84 |
7,64 |
8,60 |
9,45 |
10,65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,50 |
7,74 |
8,64 |
9,72 |
10,70 |
12,05 |
12,95 |
13,63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,00 |
8,64 |
9,64 |
10,84 |
11,95 |
13,45 |
14,45 |
15,20 |
16,20 |
17,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5,60 |
9,72 |
10,84 |
12,18 |
13,45 |
15,13 |
16,25 |
17,09 |
18,21 |
19,33 |
20,14 |
21,54 |
|
|
|
|
|
|
6,30 |
10,98 |
12,24 |
13,75 |
15,20 |
17,09 |
18,35 |
19,30 |
20,56 |
21,82 |
22,77 |
24,34 |
25,92 |
27,49 |
|
|
|
|
7,10 |
12,42 |
13,84 |
15,54 |
17,20 |
19,33 |
20,75 |
21,82 |
23,24 |
24,66 |
25,77 |
27,54 |
29,32 |
31,09 |
32,87 |
34,64 |
|
|
8,00 |
14,04 |
15,64 |
17,56 |
19,45 |
21,85 |
23,45 |
24,65 |
26,25 |
27,85 |
29,14 |
31,14 |
33,14 |
35,14 |
37,11 |
39,24 |
41,54 |
43,94 |
9,00 |
15,84 |
17,64 |
19,80 |
21,95 |
24,65 |
26,45 |
27,80 |
29,60 |
31,40 |
32,89 |
35,14 |
37,39 |
39,64 |
41,84 |
44,14 |
46,84 |
49,54 |
10,00 |
17,64 |
19,64 |
22,04 |
24,45 |
27,45 |
29,45 |
30,95 |
32,95 |
34,95 |
36,64 |
39,14 |
41,64 |
44,14 |
46,64 |
49,14 |
52,14 |
55,14 |
10,60 |
18,72 |
20,84 |
23,38 |
25,95 |
29,13 |
|
32,84 |
|
37,08 |
|
41,54 |
|
46,84 |
|
52,14 |
|
58,50 |
11,20 |
|
|
24,73 |
27,45 |
30,81 |
33,05 |
34,73 |
36,97 |
39,21 |
41,14 |
43,94 |
46,74 |
49,54 |
52,34 |
55,14 |
58,50 |
61,86 |
11,80 |
|
|
26,07 |
28,95 |
32,49 |
|
36,72 |
|
41,34 |
|
46,34 |
|
52,24 |
|
58,14 |
|
65,22 |
12,50 |
|
|
27,64 |
30,70 |
34,45 |
36,95 |
38,83 |
41,33 |
44,83 |
46,02 |
49,14 |
52,27 |
55,39 |
58,52 |
61,64 |
65,39 |
69,14 |
13,20 |
|
|
|
32,45 |
36,41 |
|
41,03 |
|
46,31 |
|
51,94 |
|
58,54 |
|
65,14 |
|
73,06 |
14,00 |
|
|
|
34,45 |
38,65 |
41,45 |
43,55 |
46,35 |
49,15 |
51,95 |
55,14 |
58,64 |
62,14 |
65,64 |
69,14 |
73,34 |
77,54 |
15,00 |
|
|
|
36,95 |
41,45 |
|
46,70 |
|
52,70 |
|
59,14 |
|
66,64 |
|
74,14 |
|
83,14 |
16,00 |
|
|
|
|
44,25 |
47,45 |
49,85 |
53,05 |
56,25 |
59,14 |
63,14 |
67,14 |
71,14 |
75,14 |
79,14 |
83,94 |
88,74 |
17,00 |
|
|
|
|
47,05 |
|
53,00 |
|
59,80 |
|
67,14 |
|
75,64 |
|
84,14 |
|
94,34 |
18,00 |
|
|
|
|
|
53,45 |
56,15 |
59,75 |
63,35 |
66,64 |
71,14 |
75,64 |
80,14 |
84,64 |
89,14 |
94,54 |
99,94 |
Примечание. Толщина изоляции на две стороны : нормальная 0,50 мм ; усиленная 1,06 ; 1,50 ; 2,07 мм