Проектирование трёхфазного двухобмоточного масляного трансформатора

      (м²).

12. Электродвижущая сила одного витка, В

      ;

4. Расчет обмоток НН

 

4.1. Средняя плотность  тока, определяется заданными потерями

      ,

где к=0,746 для медных обмоток;  к_g=0,85, остальные переменные вычислены выше. Вычисляем J_ср:

       

Кроме того, J_ср должно удовлетворять условию

      ;  

при котором  в режиме внезапного КЗ через 4 с после возникновения КЗ температура обмоток не превышает допустимого по ГОСТ 11677-85 значения 250 С° для медных обмоток. Для дальнейшего расчёта необходимо взять наименьшее из двух значений.

4.2. Ориентировочное сечение витка, м²

      .

4.3. Выбор типа  обмотки осуществляется по таб.5а.

Таблица 5а

Основные свойства и нормальные пределы применения различных типов обмоток. 

Тип обмотки	Применение  на стороне		Основные  достоинства	Основные  недостатки	Материал  обмоток	Пределы применения, включительно				Число параллельных проводов
	Главное	Возможное				По мощности S, кВА	По току I, A	По напряжению U, кВ	По сечению  витка П, кв.мм
Винтовая  одно-, двух-, многоходовая из прямо-угольного  провода	НН	-	Высокая механичес. прочность, надежная изоляция, хорошее охлаждение	Более высокая  стоимость	Медь	От 160	От 300	До 35	От 75	От 4 до 12-16 и >

 
 

4.4. Число витков  на одну фазу (с округлением до ближайшего целого числа):

      .

4.5. Уточнение  ЭДС одного витка, В

      .

4.6. Уточнение  индукции в стержне, Тл

       

4.7. Далее проводим расчет винтовой обмотки из прямоугольного провода. Обмотка выполнена с радиальными каналами между витками и группами проводов, т.к. J₁ > 2.5·10⁶  A/м² для медного провода.

4.7.1. Ориентировочный  осевой размер витка для двухходовой обмотки, м

      .

где l₁ – по п.3.10., W₁ – по п. 4.4., h_k1 – осевой размер масляного охлаждающего канала между витками, ориентировано может быть принят , но не менее 0,004 м, где а₁ по п. 3.9

4.7.2. Наибольший  осевой размер провода b_q (мм) определяется по кривым рис. 4.2 [1] для допустимой плотности теплового q=1500 Вт/м² , b_q=15.

4.7.3. Производим сравнение ориентировочного осевого размера витка h_в1, наибольшего размера провода b_q и предельного размера провода по сортаменту Таким образом выбираем двухходовую винтовую обмотку, 
 

Рис. 2. Определение размеров витка винтовой обмотки

с радиальными  каналами

      

ориентировочный осевой размер  витка которой  может быть определен более точно по следующей формуле:

     

4.7.1. К полученным ориентировочным значениям сечения витка П₁ и h_в1 по сортаменту обмоточного провода подбираются подходящие сечения провода:

    

4.7.2. Принимаем минимальное число параллельных проводов в двухходовой обмотке n_в1=10. Размер параллельных проводов определяем как отношение общей площади проводников к их количеству, мм²:

      .

По П^//₁ и b подбираем подходящий провод, и так как провод с такими данными отсутствует, то берём ближайшие значения.

Подобранные размеры  проводов записываются так, мм: 

      ;  ; 

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

Полное сечение  витка, м² 

      . 

     где - сечение выбранного провода.

 Уточняем плотность тока, А/м²

                               .

4.7.3. Осевой размер  витка, м 

      .

4.7.4. Осевой  размер обмотки,опрессованной после сушки трансформатора, м 

           

  м 

4.7.5. Плотность  теплового потока на поверхности  обмотки с каналами между всеми  витками и группами проводов, Вт/м²

     

к = 1,5 где для медных обмоток, W_k = 0,5 – для двухходовых обмоток.

Определяем диаметры обмотки:

4.8.  Внутренний  диаметр обмотки, м

      .

     где а₀₁ – по таб.2., d_н в п. 3.7

4.9.  Наружный  диаметр обмотки, м

      .

10. Средний диаметр обмотки, м

      .

4.11. Масса металла  обмотки, кг 

      ,

     где к = 84 для медного провода. 
 

5. Расчет обмоток  ВН 

5.1. Число витков  при номинальном напряжении

      .

5.2. Плотность тока в обмотке ВН, А/м²

      .

5.3. Сечение витка обмотки ВН, мм²

      .

5.4. По табл. 5.8[1] выбираем непрерывную катушечную обмотку из медного прямоугольного провода. 
 
 

Таблица 5б

Тип обмотки	Применение  на стороне		Основные  достоинства	Основные  недостатки	Материал  обмоток	Пределы применения, включительно				Число параллельных проводов
	Главное	Возможное				По мощности S, кВА	По току I, A	По напря-жению  U, кВ	По сече-нию  витка П, кв.мм
Непрерывная катушечная из прямоугольного провода	ВН	НН	Высокая электрическая  и механическая прочность,хорошее  охлаждение	Необходимость перекладки половины катушек при намотке	Медь	От 160 и выше	От 15 и выше	От 3 до 110-220	От 5,04 и выше	От 1 до 3-5

 
 
 

Расчет непрерывной катушечной обмотки из прямоугольного провода осуществляется таким образом:

-По сортаменту медного обмоточного провода (табл. 5.2[1]) выбираем провод марки ПБ:

      ;  .

В двух верхних  и двух нижних катушках обмотки каждой фазы применяем провод того же размера  с усиленной изоляцией. 

 

 5.5.  Полное сечение витка, м²

.

     где - сечение выбранного провода.

5.6.  Плотность  тока (уточненная):

5.9.2. Высота катушки: 

 

5.9.3. Число катушек  на стержне (ориентировочно): 

;

=0,005м;

=0,0058м

=0,542м 

5.9.4. Число витков  в катушке ориентировочно: 

витков; 

5.9.5.

24 основные катушки В по 12 витков	288
18 основные катушки Г по 11 витку	198
4 регулировочные катушки Д по 10 витков	40
4 катушки с усиленной изоляцией Е по 11 витков	44

 
 

Всего 50 катушек (570 витков) 
 
 
 
 
 
 

Данные катушки  обмотки  ВН трансформатора: 

Данные	В	Г	Д	Е	Всего
Назначение  катушки	Регулировочная	Основная	Основная	С усиленной  изоляцией	-
Катушек на стержень	4	18	24	4	50
Число витков в катушке	10	11	12	11	-
Всего	40	198	288	44	1270
Размеры провода без изоляции, мм	2,8×5,3	2,8×5,3	2,8×5,3	2,8×5,3	-
Размеры провода с изоляцией, мм	3,3×5,8	3,3×5,8	3,3×5,8	3,3×5,8	-
Сечение витка, мм2	14,3	14,3	14,3	14,3	14,3
Плотность тока, МА/м2	3,727	3,727	3,727	3,727	3,727
Радиальный  размер, мм	33	36,3	39,6	36,3	-
Осевой  размер, мм	5,8	5,8	5,8	5,8	-

 

5.9.6. Осевой размер  обмотки,м: 

 

5.9.7. Радиальный  размер обмотки: 

 

5.9.8. Плотность  теплового потока, : 

5.9.9. Выбираю  схему регулирования-она показана  на рисунке (рис 5.1 г) : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 5.1 г

5.10. Внутренний диаметр обмотки, м 

 

5.11. Наружный диаметр, м 

       

5.12. Средний диаметр обмотки, м 

       

14. Масса металла обмотки, кг

 

        

     где к=84 для медного провода.

15. Средний диаметр между обмотками НН и ВН, м

 

      . 

Сводим полученные параметры обеих обмоток в  одну таблицу – см. таб.7. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 7.

     Основные  данные обмоток.

	Обмотка НН	Обмотка ВН
Число катушек на стержень	1	1
Число слоев	13	12
Число витков в слое	1	1
Всего витков	13	570
Число витков при номинальном напряжении	13	570
Размеры провода без изоляции (с изоляцией), мм радиальный осевой	5,6   (6,1) 11,8 (12,3)	2,8 (3,3)      5,3 (5,8)
Диаметр, м	--	- -
Число параллельных проводов	10	1
Сечение витка, м2
Плотность тока, А/м2
Радиальный  размер обмотки, м	0,031	0,0396
Радиальный  размер обмотки с экраном, м	--	--
Высота  обмотки, м	0,542	0,542
Диаметры, м внутренний наружный средний	0,31 0,372 0,341	0,412          0,491          0,452
Плотность теплового потока, Вт/м2	1416	787,596