6.3. Тепловой расчет обмоток

Тепловой расчет отдельных элементов и в целом электрической машины или трансформатора принято вести не в абсолютных единицах, а в так называемом превышении температуры  того или иного элемента над температурой окружающей среды. При сопоставлении значений температуры двух элементов часто используется термин перепад температуры.

Тепловой расчет обмоток ведется раздельно для обмотки НН и ВН, поэтому во всех нижеследующих формулах данного подраздела необходимо проставлять цифровые индексы порядкового номера обмотки.

Внутренний перепад температуры в обмотках из прямоугольного провода с обтеканием проводника маслом со всех сторон (винтовые, катушечные, одно- и двухслойные) определяется по найденной плотности теплового потока, толщине и теплопроводности изоляции проводника, ^о С,

, (6.8)

где – плотность теплового потока , Вт/м²;

– толщина изоляции проводника на одну сторону (0,25·10 ^–3 м);

– теплопроводность изоляции, для хлопчатобумажной пряжи можно принять 0,27 Вт/(м ·^оС).

Средний перепад температуры обмотки, ^оС,

(6.9)

В многослойных обмотках из круглого провода внутренний перепад температуры определяется потерями, выделяющимися в 1 м³ объема обмотки, Вт/м³:

(6.10)

где – коэффициент материала обмоток, для меди – 1,68, алюминия – 2,71;

– реальная плотность тока в данной обмотке, А/мм² ;

– диаметр голого (неизолированного) проводника обмотки, мм;

– то же изолированного проводника, мм;

– толщина междуслойной изоляции, мм.

В этом случае внутренний перепад температуры в обмотке , ^оС,

(6.11)

где – радиальный размер (толщина) катушки, при разделении катушки на

части – толщина наиболее широкой катушки, мм;

– средняя теплопроводность обмотки, Вт/(м ·^оС)

(6.12)

где – условная теплопроводность обмотки без учета междуслойной изоляции,

(6.13)

– теплопроводность междуслойной изоляции, для кабельной бумаги

= 0,17 Вт/(м · ^оС);

– теплопроводность витковой изоляции, для хлопчатобумажной

пряжи = 0,27 Вт/(м · ^оС).

Средний перепад температуры в многослойных обмотках

(6.14)

Перепад температуры на поверхности обмоток (перепад «обмотка – масло») для одно- и двухслойных обмоток из прямоугольного провода и многослойных обмоток из круглого провода, ^оС,

(6.15)

для винтовых и катушечных обмоток с горизонтальными каналами

(6.16)

Среднее превышение температуры обмотки над маслом, ^оС,

(6.17)