3218_EI

Ориентировочно hкан1 ≈ 0,1а1, но не менее 0,004 м, где а1 – радикальный размер обмотки НН, приближенно определенный в п. 3.

При hв1 ≤ 0,015 м следует применять одноходовую обмотку, а при hв1 > 0,015 – двухходовую обмотку.

Ориентировочное сечение витка находим по (3).

По известным П1 и hВ1 подбирают подходящее сечение провода с соблюдением следующих правил:

–минимальное число параллельных проводов 4;

–все параллельные провода имеют одинаковые размеры и площадь поперечного сечения.

Выбор сечения провода и форма записи такие же, как и для цилиндрической обмотки. Фактическая плотность тока в обмотке определяется по формуле (4).

Осевой размер обмотки, м:

–для одноходовой обмотки с тремя транспозициями

l1 = bпр1.из (W1 + 4) + k4hкан1 (W1 + 3);

– для одноходовой обмотки с каналами через один виток и с тремя транспозициями

где δ – толщина прокладки между сдвоенными витками, обычно δ = 1÷15 мм;

– для двухходовой обмотки с равномерной распределенной транспозицией

l1 = 2bпр1.из (W1 +1) + k4hкан1 (2W1 +1);

– для двухходовой обмотки без канала между двумя группами проводов

где k4 = 0,94÷0,96 − коэффициент, учитывающий усадку межкатушечных прокладок после опрессовки обмотки.

Радиальный размер винтовой обмотки a1 (м) определяется:

– для одноходовой обмотки

a1 = nв1aпр1.из ;

– для двухходовой обмотки

a1 = n2в1 aпр1.из ;

– для многоходовой обмотки

a1 = nв1 aпр1.из ,

nх

где nх – число ходов обмотки.

На рис. 10 показаны различные варианты выполнения винтовых обмоток и методика определения осевого размера витка. Схемы транспозиции проводов в винтовых обмотках поясняют рис. 11 и 12.

21

Рис. 10. Винтовые обмотки:

а – одноходовая с каналами между всеми витками; б – одноходовая с изоляционными шайбами между витками; в – двухходовая с охлаждающим каналом между ходами в одном витке; г – двухходовая без охлаждающего канала между ходами в одном витке

Рис. 11. Схемы транспозиции: а – четное число проводов;

Рис. 12. Варианты транспозиции:

б – нечетное число проводов

а – групповая; б – общая

Внутренний диаметр обмотки, м:

D1/ = d + 2a01 10−3 .

Наружный диаметр обмотки, м:

5.3. Расчет непрерывной катушечной обмотки

Описание данного типа обмотки приведено в [1–3; 5]. Ориентировочное сечение витка находим по (3).

При использовании данного типа обмотки необходимо придерживаться следующих требований:

–общее число катушек должно быть четным, число различных видов катушек не более четырех;

–рабочее напряжение одной катушки при Uвн до 35 кВ не должно превосходить 0,8÷1 кВ; при Uвн = 110 кВ напряжение одной катушки может достигать 1,5÷1,8 кВ;

–при Uвн = 35 кВ и выше все витки, служащие для регулирования напряжения, и витки с усиленной изоляцией должны быть размещены в отдельных катушках; катушки, содержащие различные числа витков или отличающиеся размерами или изоляцией обозначаются различными буквами для удобства;

–число витков в катушке может быть целым или дробным; в последнем случае знаменателем дроби должно быть число реек по окружности обмотки.

Выбор сечения провода и форма записи такие же, как и для цилиндрической обмотки. Фактическая плотность тока в обмотке определяется по формуле (4).

Число катушек на одном стержне:

виям электрической прочности и проверяют по условиям охлаждения (отвода тепла от обмоток). Рекомендуется в работе использовать следующие данные:

при Uвн ≤ 35 кВ hкан/ 1 = 4÷6 мм,

а в трансформаторах большой мощности и при Uвн = 110 кВ hкан/ 1 = 12÷15 мм. Ширина каналов по высоте обмотки может изменяться с шагом не менее 0,5 мм, так как стандартные толщины листов электроизоляционного картона кратны 0,5 мм.

Число катушек nкат1 округляют до целого четного числа в меньшую сторону. Число витков в катушке ориентировочно:

Wкат1 = W1 . nкат1

Полученное значение Wкат1 округляют до целого числа в бóльшую сторону и далее производят распределение витков по катушкам и уточняют число катушек nкат1.

Число витков в катушках, как было отмечено выше, может быть целым или дробным; в последнем случае знаменатель дроби должен быть равен числу реек по окружно-

23

сти обмотки Nреек. Значение Nреек выбирают по табл. 13. Ширину прокладок bпрок (рис. 13) обычно принимают равной 40–60 мм, длину прокладок определяют радиальным aрад размером обмотки.

Рис. 13. Конструкция обмотки:

1 – цилиндр; 2 – катушка; 3 – рейка; 4 – прокладки

Обмотку наматывают на цилиндр из электроизоляционного картона, внутренний диаметр которого на 10 мм больше диаметра стержня d, а толщину и высоту цилиндра выбирают из табл. 1 и по рис. 1 и 2.

Для того чтобы радиальные размеры катушек стержня отличались не более чем на двойную толщину провода, распределение витков по катушкам должно осуществляться по методике, описанной ниже.

При числе параллельных проводов в витке катушки не более двух (nв1 < 2) обмотку надо выполнять из двух типов катушек с целыми числами витков, отличающимися на единицу. При этом берется:

х катушек А по Wкат1 витков; (nкат1 − х) катушек Е по (Wкат1 − 1) витков.

В результате составим уравнение

Из уравнения (5) можно выразить х:

x = W1 − nкат1 (Wкат1 − 1).

24

При nв1 > 2 обмотку следует выполнять из двух типов катушек с дробными числами витков, отличающимися на 1/Nреек часть витка, т. е. отличающимися на одно межреечное расстояние. При этом берется х катушек А по Wкат1.реек / Nреек витков, где Wкат1.реек = (W1 / nкат1 ) Nреек – округленное до большего целого число межреечных проме-

жутков в катушке.

где kус = 0,94÷0,96 – коэффициент, учитывающий усадку межкатушечных прокладок после сушки и опрессовки обмотки; у1 – число масляных каналов размером hкан// 1 ; hкан/ 1 и hкан// 1

– размеры масляных каналов, отличающихся друг от друга на величину, кратную 0,5 мм. Если размеры масляных каналов между всеми катушками приняты одинаковыми,

то y1 = 0 и формула (6) принимает вид:

Значения l1 при этом должны отличаться от l не более чем на 10 %. Радиальный размер обмотки, м:

a1 = aпр1.изnв1Wкат1 10−3 .

Далее следует проверить радиальный апр1 размер одиночного провода по величине добавочных потерь, обусловленных полем рассеяния. Добавочные потери от поля рассеяния оценивают коэффициентом добавочных потерь kдоб1, характеризующим увеличение сопротивление обмотки переменному току по сравнению с постоянным током. Он не должен превышать допустимого значения, обычно kдоб1 < 1,05. В данном расчете можно допустить, что kдоб1 < 1,1.

Коэффициент добавочных потерь определяют по формуле:

где k5 = 0,095 – для медного провода и k5 = 0,037 – для алюминиевого провода; nрас – число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния (рис. 14), равное числу слоев nсл1 или nсл2 в цилиндрических обмотках; числу параллельных проводов в одном ходе в винтовых обмотках nв1 / nх; произведению числа витков катушки на число параллельных проводов в витке для кату-

25

шечных обмоток Wкат1nв1; β1 = (bпр1mkрас 10−3 ) l1 ; m – число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния (для цилиндрических обмоток m = nв1wсл1 или m = nв2wс2; в катушечной обмотке m = nкат1; в винтовых обмотках m получают, перемножая число витков w1 на число ходов nх обмотки); kрас − коэффициент приведения поля рассеяния (kрас = 0,95).

Рис. 14. Направление линий магнитной индукции поля рассеивания

Если kдоб1 > 1,1, то следует выбрать новые значения nв1, уменьшить апр1, и с этого момента повторить расчеты.

Внутренний диаметр обмотки, м:

D1/ = d + 2a01 10−3 .

5.4. Расчет массы провода на обмотку

Масса металла обмотки, кг:

где k6 = 28·103 – для медного провода и k6 = 8,47·103 – для алюминиевого провода.

26

Масса провода обмотки, кг:

где k7 − коэффициент, учитывающий увеличение массы провода за счет изоляции, принимаемый по табл. 14 (для марки ПБ при 2δ = 0,45 (0,5) мм). При толщине изоляции 2δ = 0,9 (1,0) мм данные табл. 14 следует умножать на 2,5. Для алюминиевого провода марки АПБ данные табл. 14 следует умножать на 3,3.

6.Расчет обмотки высшего напряжения

Вданной курсовой работе рекомендуется в обмотке ВН напряжения использовать непрерывную катушечную обмотку. Описание конструкции данной обмотки представлено в [1–3; 5]. Тип регулирования напряжения берется из исходных данных. Описание схем регулирования напряжения отражено в [1–3; 5].

Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении:

W2 = W1 Uф2 . Uф1

Число витков на одной ступени регулирования:

где Uст(%) /100 – относительное значение напряжения на одной ступени регулирования, определяется по табл. 15.

Полученное значение W2рег округляется до целого числа в большую сторону.

27

Число витков на ответвлениях:

где k2рег – число ступеней регулирования вниз и столько же вверх от номинального. Напряжения и числа витков следует рассчитать для каждой ступени РН. Ориентировочная плотность тока, А/мм2:

J2 = 2Jср − J1 .

Ориентировочное сечение витка, мм2:

П2 = IJф2 . 2

По сечению витка сортамента обмоточных проводов из (прил. 2, табл. 2) следует выбрать одиночный провод и количество проводов в витке nв2 (методика выбора провода такая же, как и для обмотки НН) и записать:

П2 = nв2Ппр2 .

Фактическая плотность тока, А/мм2:

J2 = ПIф2 .

2

Число катушек с полным числом каналов на одном стержне ориентировочно:

где l2 = l – высота обмотки ВН, м; hкан/ 2 – ширина радиального масляного канала между катушками (принять по рекомендации, приведенной выше), мм.

Поскольку необходимо сделать между катушками несколько увеличенных каналов, то число nкат2 надо округлить до четного числа, меньше расчетного.

Число витков в катушке ориентировочно:

Полученное значение Wкат2 округлить до целого значения в бóльшую сторону. Распределение витков по катушкам производят исходя из следующих соображе-

ний. По краям обмоток фаз следует расположить по две катушки с усиленной изоляцией (входные катушки У) при номинальном напряжении обмотки Uвн > 20 кВ. Усиленную изоляцию следует принять 1 мм на две стороны. Таким образом, следует выполнить 4 ка-

28

тушки У по Wкат2 витков в каждой катушке; всего витков в катушках У равно 4Wкат2 (У – 4 катушки пo Wкат2 витков, всего 4Wкат2 витков).

В средней части высоты обмотки следует расположить регулировочные катушки Р. Регулировочных катушек надо принять столько, сколько имеется ступеней регулирования напряжения, т. е. 2k2рег (например, если ступеней регулирования ±8, то количество регулировочных катушек равно 8 × 2 = 16), а количество витков в каждой катушке равно числу витков на одной ступени регулирования W2рег. Общее количество витков в катушках Р составит 2k2регW2рег (Р – 2k2рег катушек по W2рег витков, всего 2k2регW2рег витков). Если W2рег > Wкат2, то на каждой ступени регулирования выполняют по 2 и более (в общем случае i) регулировочных катушек с целым (в 2 или в i раз меньшим) числом витков в каждой катушке с тем, чтобы выровнять радиальные размеры катушек. Здесь i может быть равно 2, 3, 4, 5 и т. д., пока W2рег максимально не приблизится к Wкат2. Общее количество витков в регулировочных катушках при этом не должно измениться:

2k2регi(W2рег / i) = 2k2регW2рег .

Далее следует определить количество витков и катушек основной части обмотки (основные катушки). Для этого надо из общего количества катушек nкат2 вычесть четыре катушки с усиленной изоляцией, если они предусмотрены, и 2k2рег (или 2ik2рег, если каждую ступень регулирования выполнить i катушками) регулировочных катушек. Для определения количества витков основных катушек необходимо из общего максимального количества витков W2max вычесть витки с усиленной изоляцией 4Wкат2 и регулировочные витки 2k2регW2рег. Оставшиеся витки распределяют между основными катушками, обозначив их, например, В и Б, по такой же методике, по какой распределили витки по катушкам в обмотке НН (см. п. 4.3).

Осевой размер обмотки, м:

где bпр/ 2.из – осевой размер провода с учетом усиленной изоляции 1 мм на две стороны; hK// 2 – ширина радиальных масляных каналов между входными катушками (при Uвн > 110 кВ

Значение l2 должно отличаться от l не более чем на 10 %. Если l2 > l , то следует применить несколько сдвоенных катушек, разделенных не масляным каналом, а двумя изоляционными шайбами шб, каждая из которых имеет толщину 0,5 мм, т. е. из = 1 мм, тогда формула (9) примет вид:

29

где nкат/ 2 – число сдвоенных катушек. Радиальные размеры катушек, м:

– для катушек с обычной изоляцией (регулировочных Р, основных Б и В катушек; радиальный размер а2 для каждого типа катушки определяют отдельно, т. е. а2Р, а2В, аР2Б):

a2обч = aпр2.изnв2Wкат/ 2 10−3 ,

где Wкат/ 2 – число витков в соответствующей катушке с обычной изоляцией, округленное до целого числа в бóльшую сторону;

– для катушек с усиленной изоляцией:

a2усил = aпр/ 2.изnв2Wкат// 2 10−3 ,

где апр/ 2.из – радиальный размер одиночного провода с учетом усиленной изоляции тол-

щиной 1 мм на две стороны, мм; Wкат// 2 – число витков в катушках с усиленной изоляцией, округленное до целого числа.

Далее надо проверить радиальный апр2 размер одиночного провода по значению добавочных потерь, характеризуемых коэффициентом добавочных потерь kдоб2. Коэффициенты добавочных потерь kдоб2 надо рассчитать по аналогии с обмоткой НН по (7) в зависимости от марки провода для катушек У, Р, В, Б отдельно, обозначив их по названию катушек: kдоб2У, kдоб2Р, kдоб2В, kдоб2Б. Если хотя бы один из четырех коэффициентов добавочных потерь окажется больше 1,1, то следует вернуться к выбору провода обмотки ВН, выбрать новые значения nв2, уменьшив апр2, и с этого момента повторить расчеты.

Внутренний диаметр обмотки, м:

D2/ = D1// + 2a12 10−3 ,

Средние диаметры катушек обмотки, м:

30