4. Расчет обмоток нн

4.1. В качестве материала обмоток выбираем медь, так как она имеет лучшие по сравнению с алюминием электрические свойства и обладает более высокой нагревостойкостью.

Средняя плотность тока, определяется заданными потерями

,

где k = 0,746 для медных обмоток; k_д = 0,93.

Получаем .

Кроме того, J_ср должно удовлетворять условию

, при котором в режиме внезапного к.з. через 4 с после возникновения к.з. температура обмоток не превышает допустимого по ГОСТ 11677-85 значения для медных обмоток. Из них принимаем наименьшее значение плотности тока

4.2. Ориентировочное сечение витка:

мм².

4.3. Выбираем винтовую обмотку из прямоугольного медного провода, основные свойства которой приведены в табл. 5а

Таблица 5а

Основные свойства и нормальные пределы применения винтовой обмотки из прямоугольного провода.

Тип обмотки	Примене-ние на стороне		Основные достоинства	Основные недостатки	Мате-риал обмо-ток	Пределы применения, включительно			Число парал-лельных проводов
	Главное	Возможное				По мощно-сти S,кВА	По току I, A	По сечению витка П, мм2
Винтовая двухходовая из прямоуголь-ного провода	НН	–	Высокая механическая прочность, надежная изоляция, хорошее охлаждение	Более высокая стоимость по сравнению с цилиндрической обмоткой	Медь	От 160 и выше	От 300 и выше	От 75 и выше		От 4 до 12-16 и более

4.4. Число витков на одну фазу:

.

4.5. Уточнение ЭДС одного витка:

В.

4.6. Уточнение индукции в стержне:

Тл.

4.7. При расчете винтовой обмотки необходимо учитывать следующее. Параллельные провода расположены в радиальном направлении.

Т.к. J₁ > 2,510⁶ А/м² , то обмотка должна быть выполнена с радиальными каналами между витками и группами проводов.

4.7.1. Ориентировочный осевой размер витка для одноходовой обмотки:

м,

где l₁ – по п. 3.11, W₁ – по п. 4.4, h_к1 – осевой размер масляного охлаждающего канала между витками, ориентировочно равен 0,004 м.

4.7.2. Наибольший осевой размер провода b_q (мм) определяется по кривым для допустимой плотности теплового потока q = 1500 Вт/м²:

b_q = 15 мм.

4.7.3. Производим сравнение ориентировочного осевого размера h_в1 и наибольшего размера провода b_q. Т.к. h_в1 > b_q, то принимаем двухходовую обмотку.

Для двухходовой обмотки ориентировочный размер витка может быть определен более точно по формуле:

4.7.4. Минимальное число параллельных проводов в двухходовой обмотке равно 8.

Осевой размер провода, мм, принимаем примерно равным .

Задаемся числом параллельных проводов n_в1 = 12. Определяем сечение одного провода:

.

По предварительно найденным П^/₁ и b по сортаменту ([2], с. 214–215) подбираем подходящий провод сечением .

Подобранные размеры проводов записываются так, мм:

; , где п_в1 – число параллельных проводов,

а и b – размеры проводов без изоляции,

а и b – размеры провода с изоляцией.

Расчетная толщина изоляции на две стороны 2 = 0,5 мм.

Рис. 2. Определение размеров витка двухходовой

винтовой обмотки с радиальными каналами

4.7.5. Полное сечение витка:

м².

где – сечение выбранного провода.

4.7.6. Уточняем плотность тока:

.

4.7.7. Осевой размер витка h_в1 и радиальный размер обмотки а₁, для двухходовой винтовой обмотки определяются по формулам:

4.7.8. Осевой размер (высота) обмотки, опрессованной после сушки трансформатора, l₁, для двухходовой обмотки (см. рис. 2) с тремя транспозициями (по схеме рис. 3) определяется по формуле:

м.

Коэффициент k учитывает усадку междукатушечных прокладок после сушки и опрессовки обмотки и принят равным 0,95.

Рис. 3. Схема транспозиций.

4.7.9. Плотность теплового потока на поверхности обмотки с каналами между всеми витками и группами проводов (см. рис.2):

Вт/м².

где k = 1,5 для медного провода; W_к = 0,5 – для двухходовой обмотки; b^/ – по п. 4.7.4, а­_­1 – по п. 4.7.7.

4.8. Внутренний диаметр обмотки:

м,

где а₀₁ – по п.2.11, d_н – по п. 3.7.

4.9. Наружный диаметр обмотки:

м,

где а₁ – радиальный размер обмотки (см. п. 4.7.7).

10. Средний диаметр обмотки:

м.

4.11. Масса металла обмотки:

кг,

где k = 84 – для медного провода.