4.2 Обмотка низкого напряжения

4.2.1 Предварительный расчет онн

Число витков на одну фазу ОНН определим по формуле (9)

После округления числа витков скорректируем под него значение напряжения одного витка

(10)

а также индукцию в стержне

(11)

Далее во всех расчетах будем использовать только эти значения напряжения витка и индукции в стержне.

Среднюю плотность тока в обмотке определим по формуле

(12)

где k_d – коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках, в отводах, в стенках бака и других металлических конструкциях от гистерезиса и вихревых токов, определяемый из таблицы 4.1 /3, с. 52/.

P_к – заданное значение потерь короткого замыкания, Вт;

U_в – напряжение витка, В;

S_н – номинальная мощность трансформатора, кВА;

d₁₂ – средний диаметр канала между обмотками, м.

Подставляя численные значения в выражение (12), определим среднюю плотность тока в обмотке

Найденная величина средней плотности тока в обмотке лежит в пределах, указанных для трансформаторов соответствующей мощности и принятого материала обмоток в таблице 2.4 /3, с. 15/.

В процессе расчета обмоток необходимо контролировать их радиальный размер (толщину), так как он существенно влияет на тепловой режим обмотки, а также на величину добавочных потерь активной энергии в ней.

Предельно допустимое значение радиального размера обмотки для проектируемого трансформатора с естественным масляным охлаждением равно

(13)

где q_доп – предельно допустимая плотность теплового потока на поверхности обмотки, Вт/м², принимаемая по рекомендациям /3, с. 53/;

k_зак – коэффициент закрытия, учитывающий закрытие части охлаждаемой поверхности обмотки конструктивными элементами, принимается по рекомендациям /3, с. 53/.

Подставляя численные значения в выражение (9), определим предельно допустимое значение радиального размера обмотки

4.2.2 Расчет цилиндрической многослойной обмотки из алюминиевой фольги (ленты)

Сечение витка обмотки НН представлено на рисунке 4.

Рисунок 4 – Сечение витка ОНН

Высота витка (ширина ленты) h_в2 равна высоте обмотки:

h_в2=L₂=0,45м.

Ориентировочное сечение витка обмотки П^’₂ определяется по формуле

П^’₂=I_фн2/J_ср=402,1/1,43=281,18 мм² (14)

Расчётная толщина ленты

б^’= П^’₂/ L₂=281,18/450=0,62 мм (15)

Запишем подобранный размер алюминиевой ленты А6 по

ГОСТ13726-78

б_л= 0,7 мм.

Сечение витка обмотки, мм²

П₂= б_л*L₂=0,7*450=315 мм² (16)

Действительная плотность тока, А/мм²,

J₂= I_фн2/ П₂=402,1/315=1,27 А/мм²

Расчётное число витков ленты, которое можно уложить в предельно допустимый радиальный размер обмотки

n_в.рас=а_доп/б_л=27/0,7=39 (17)

n_в.рас=39< =62

Радиальный размер катушки, м

а_кат=n_катб_л+(n_кат-1)б_из, (18)

где б_из – толщина изоляции между слоями алюминиевой ленты (обычно это кабельная бумага марки К-120, толщенной б_из=0,12 мм).

а_кат=39*0,7+(39-1)*0,12=0,0318 м (19)

Радиальный размер а₂, м, обмотки, состоящей из одной катушки, равен

а₂=а_кат=0,0318 м

Конструктивная схема ОНН представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Конструктивная схема ОНН

Внутренний диаметр обмотки будет равен:

(21)

(20)

D^’₂= d_н+2a₀₂=0,13 м.

Наружный диаметр обмотки определим, как

D''₂= D'₂+2a_кат=0,13+2*0,0318 =0,19 м.

Охлаждаемая поверхность обмотки из ленты будет равна:

П_о2 = с·k_зак·(D'₂ + D''₂) ·L₂·π = 3·0,75·(0,13 + 0,19) ·0,45·π = 1,017 м².