Трансформатор тм-1600/35. Вариант iIа — алюминиевые обмотки (продолжение примера расчета § 3.6)

Расчет обмотки НН (по § 6.1). Число витков ω₁ = 399/(15·89) = 25,11.

В предварительном расчете (см. § 3.6) потери холостого хода Р_х для выбранного варианта диаметра d=0,250 м оказались выше заданного значения (3650 вместо 3100 Вт). Для уменьшения Р_к принимаем число витков ω₁ = 26, что приведет к некоторому снижению расчетной индукции В_c и уменьшению потерь холостого хода за счет некоторого увеличения массы металла обмоток, С этой же целью уменьшим высоту обмоток с 0,8997 до 0,860 м и соответственно длину и массу стали стержня.

Напряжение одного витка и_в=399/26 =15,35 В. Средняя плотность тока по (3.49 а)

J = 0,463·0,9110⁴= 1,96 МА/м²

Сечение витка ориентировочно

П'_в= 1339/(1,96·10⁶) = 683,2· 10^-6м².

По сечению витка и плотности тока согласно § 5.3 выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из алюминиевой ленты с высотой витка (ширина ленты), равной высоте обмотки, l=0,86 м и толщиной

δ = 683,2·10^-6/0,86 = 794,4·10^-6м = 0,794 мм.

В соответствии с этим выбираем алюминиевую ленту марки А6 по ГОСТ 13726-78 с шириной 860 и толщиной 0,8 мм (0,86×0,0008 м).

Сечение витка

П _в1= 0,86·0,0008 = 0,000688 м².

 Плотность тока

J = 1339/0,000688= 1,946 МА/м².

Общий суммарный радиальный допустимый размер проводов для алюминиевого провода (5.7)

b ≤ qk_з/(1,72J²·10^-8),

принимаем q = 1200 Вт/м² и k_з = 0,8;

b = 1200·0,8/(1,72·1,946²·10¹²·10^-8) = 147,4·10^-4м = 14,7 мм.

В этот предельный размер можно уложить не более 14,7/0,8, т. е. не более 18, витков обмотки НН. Поэтому обмотку НН делим на две катушки — внутреннюю А из 13 витков и наружную Б из 13 витков. Междувитковая изоляция — кабельная бумага марки К-120 по ГОСТ 23436-83 в один слой. Между катушками осевой охлаждающий канал шириной

а11 = 0,01 l = 0,01·0,86 ≈ 0,009 м.

Радиальные размеры катушек

А:а'₁= (13·0,8+ 12·0,12)·10^-3= 11,84·10^-3≈ 0,012 м;

Б:а''₁= (13·0,8+ 12·0 ,12)·10^-3= 11,84·10^-3≈ 0,012 м.

Радиальный размер обмотки НН а₁ = 0,012 + 0,009 + 0,012 = 0,033 м.

Обмотка наматывается на бумажно-бакелитовом цилиндре с размерами (см. табл. 4.4, 4.5 и § 4.3)

Ǿ × 0,96 м.

Диаметры обмотки:

внутренний

D'₁= 0,250 + 2·0,015 = 0,280 м;

внешний

D''₁= 0,280+ 2·0,033 = 0,346 м.

Плотность теплового потока на поверхности обмотки для катушек А и Б

при а/а' = 1,0; /k_з = 0,8 и k_д=1,05.

Масса металла обмотки

G₀₁= 3·26·0,86·0,0008·2700 = 144,9 кг.

Расчет обмотки ВН (по § 5.3 и 6.3). Схема регулирования напряжения в нейтрали по рис. 6.6,б. Расположение регулировочных витков и схема переключателя по рис. 6.16. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении

ω₂= 26·20207/399 = 1316.

Число витков на одной ступени регулирования

ω_Р= 875/(·15,35) =32,9 ≈ 33.

Для четырех ступеней регулирования имеем:

Напряжение, В	Число витков на ответвлениях
36750	1316 + 2·33=1382
35875	1316 + 33=1349
35000	1316
34125	1316 - 33=1283
33250	1316 - 2·33=1250

Ориентировочная плотность тока

J ≈ (2·1,96 - 3,39)·10⁶= 1,974·10⁶А/м².

Ориентировочное сечение витка

П'_в≈ 26,4/(1,974·10⁶) = 0,00001337 м²= 13,37 мм².

В соответствии с ранее принятым решением рассчитываем многослойную цилиндрическую обмотку из прямоугольного алюминиевого провода марки АПБ по ГОСТ 16512-80. Выбираем провод АПБ 1× сечением 13,45 мм². Сечение витка П_в2 = 13,45·10^-6 м².

Рис. 6.16. Обмотка ВН трансформатора типа ТМ-1600/35. Вариант II_А:

а – расположение витков в наружном слое обмотки и схема вывода ответвлений; б – схема переключателя ответвлений

Плотность тока

J = 26,4/(13,45·10^-6) = 1,963·10⁶МА/м².

Общий суммарный радиальный размер алюминиевых проводов по (5.7), принимая q₂ = 1200 Вт/м2 и k_з = 0,8,

b₂= 1200·0,87(1,72·1,96З² ·10^-12·10^-8) = 144,8·10^-4м=14,5 мм.

Число витков в слое

ω_сл= 0,86/0,0055 - 1 = 156,3 - 1 = 155 витков.

Обмотка ВН наматывается в девять слоев. Семь слоев по 155×7 = 1085 витков, восьмой слой —145 витков и девятый —152 витка. Всего 1382 витка. Общий суммарный радиальный размер металла b = 2,8·9=25,2 мм = 0,0252 м больше допустимого размера 0,0145 мм. Поэтому обмотку разделяем на две концентрические катушки — внутреннюю В в четыре слоя и наружную Г в пять слоев. Между катушками осевой охлаждающий канал шириной 9 мм (0,009 м). При девяти слоях алюминиевого провода с радиальным размером 2,8 мм добавочные потери в обмотке составят менее 5 % (см. табл. 5.9).

Под внутренним слоем обмотки располагается электростатический экран — алюминиевый незамкнутый цилиндр толщиной 0,5 мм, соединенный электрически с линейным концом обмотки А (на других фазах с В и С). Схема вывода ответвлений дана на рис. 6.16, строение обмоток — на рис. 6.17.

Напряжение двух слоев обмотки

U_мсл= 2·155·15,35 = 4759 В.

Междуслойная изоляция по табл. 4.7 — кабельная бумага марки К-120 по ГОСТ 23436-83Е, восемь слоев, выступ изоляции 22 мм с каждого конца обмотки. С торцов каждого слоя вверху и внизу укрепляются бумажно-бакелитовые цилиндрические кольца толщиной 3 мм.

Радиальный размер обмотки без экрана по (6.55)

а₂= (3,3·9 + 8·8·0,12+ 9) ·10^-3= 0,04638 ≈ 0,0465 м.

Радиальный размер с экраном

а_2экр= (46,5 + 3) ·10^-3= 0,0495 м.

Диаметры обмотки:

внутренний до экрана

D'₂= 0,346 + 2·0,027 = 0,400 м;

внутренний до слоя проводов

D'₂₀= 0,400 + 2·0,003 = 0,406 м;

 внешний

D''₂= 0,406 + 2·0,0465 = 0,499 м.

Расстояние между осями стержней

С = 0,499 + 0,030 = 0,529 ≈ 0,530 м.

При испытательном напряжении обмотки ВН U_исп = 85 кВ по табл. 4.5 находим:

а'₁₂= 30 мм; δ'₁₂ = 5,0 мм; l_п2= 55 мм;

а'₂₂= 30 мм; δ'₂₂ = 3,0 мм; l₀₂ = 75 мм.

Согласно § 4.3 и табл. 4.5 принимаем размеры бумажно-бакелитового цилиндра между обмотками ВН и НН

Ǿ × 0,97 м.

Масса металла обмотки по (7.7)

G₀₂=

Масса провода (см. табл. 5.5)

G_пр= 1,025·1,033·213,7 = 226,3 кг.

Рис. 6.17. Трансформатор типа ТМ-1600/35. Вариант II_А. Основные размеры обмоток трансформатора.

Масса металла двух обмоток

G₀=144,9 + 213,7= 358,6 кг. Поверхность охлаждения обмотки по (6.61)

П_охл=3·0,8·4π·0,4525·0,86=11,736 м².

После намотки и сушки обмотку спрессовать осевой силой 25000 Н.