Расчёт обмоток ВН и НН

Выбор типа обмоток ВН и НН

Учитывая проведенные расчеты и исходные данные трансформатора, выбираем тип обмотки:

НН — цилиндрическая однои двухслойная из прямоугольного провода марки АПБ с толщиной изоляции на две стороны с учетом допусков 0,5 мм;

ВН — цилиндрическая многослойная из круглого провода марки АПБ с толщиной изоляции на две стороны 0,4 мм [4].

Расчёт обмоток НН

Обмотка низшего напряжения располагается у большинства трансформаторов между стержнем и обмоткой высшего напряжения, то есть первой от стержня, поэтому расчет обмоток начинают именно с нее. При расчете обмоток [1] сначала определяют число витков, приходящихся на одну фазу обмотки НН трансформатора Wнн по формуле:

Wнн = UФнн/ Uв (3.1).

где.

Uв — ЭДС, возникающая в одном витке, В;

UФнн — напряжение обмотки НН, В.

Электродвижущую силу одного витка получают из следующего соотношения:

Uв =4,44· f·Bc·Пс, (3.2).

где.

Bc — индукция в стержне, Тл;

Пс — активное сечение стержня, м2.

Uв =4,44· 50·1,55·0,0471 = 16,21 В.

Тогда число витков обмотки НН равно:

Wнн = UФнн/ Uв;

Wнн = 3150/ 16,21 = 194,36;

Рассчитанное значение округляем до ближайшего целого — 195.

Уточняем значение ЭДС одного витка:

UВ = UФнн/ Wнн, В; (3.3).

UВ = 3150/ 195 = 16,15 В.

Тогда действительная индукция в стержне будет равна:

(3.4).

Определим площадь сечения провода обмотки НН:

Пв = Iф. нн/j, мм2;

Пв = 264,55/1,6 = 165,34 мм².

По сортаменту провода [1] выбираем провод АПБ-41,88 мм² со сторонами a= 3,35 и b=12,5 мм, толщиной изоляции 0,5 мм на две стороны.

Получаем размеры провода a'=3,85 мм и b' =13 мм. Намотку будем вести в один провод АПБ — 41,88×4 х.

Полное сечение витка определяем как:

Пв = Ппр· nпр, мм2, (3.5).

где.

Ппр = 41,88 мм2 — площадь сечения одного провода,.

nпр = 4 — число параллельных проводов обмотки.

Пв = 41,88· 4 =167,5 мм².

Действительная плотность тока равна:

jнн = Iф. нн/Пв, А/мм2; (3.6).

jнн = 264,55/167,5 =1,58 А/мм2.

Проверим провод по плотности теплового потока на охлаждающей поверхности. В масляных трансформаторах с естественной циркуляцией масла он не должен превышать 1200 … 1400 Вт/м2.

(3.7).

где.

1,72 — коэффициент для алюминиевого провода,.

k3=0,8 (для цилиндрических катушек).

Число слоев обмотки выбирается обычно равным двум. Для трансформаторов мощностью на один стержень до 6 — 10 кВ· А обмотка может быть намотана в один слой и в редких случаях для более мощных трансформаторов — в три слоя [2].

Число витков в одном слое обмотки (для двухслойной обмотки):

Wсл = Wнн/2; (3.8).

Wсл = 195/2 = 97,5;

Принимаем Wсл = 98;

Осевой размер (высота) витка определяется:

hв = b'· nпр; (3.9).

hв = 13· 4 = 52 мм = 5,2 см;

Осевой размер обмотки, см:

H0,нн = hв· (Wсл +1) + (0,5−1,5), см;

H0,нн = 5,2· (98 +1) + 1 = 515,8 см; (3.10).

Радиальный размер двухслойной обмотки определяется по формуле:

a1=2a'+a11, см. (3.11).

Радиальный размер канала a1 при U?1 выбирается по условиям изоляции не менее 0,4 см.

a1=2· 0,385+0,4 =1,17 см.

Внутренний диаметр обмотки:

D1'=D0+2· a01, см. (3.12).

D1'=25+2· 0,4 = 25,8 см.

Наружный диаметр обмотки:

D1'' = D1'+2· a1, см (3.13).

D1'' = 25,8+2· 0,4 = 26,6 см;

Средний диаметр обмотки равен:

Dср' = (D1'+ D1'')/2; (3.14).

Dср' = (25,8+ 26,6)/2 = 26,2 см;

Для расчета активной массы обмотки используем формулу:

Mнн = m· р·D'ср·Wнн·Пв·г0·10−5, кг, (3.15).

где.

m — число активных стержней трансформатора;

Dср — средний диаметр обмотки, см;

Wнн — число витков обмотки;

Пвнн — площадь сечения витка, мм2.

Подставив значение плотности материала обмоток г0 (для алюминия га = 2700 кг/м3), получим следующую формулу:

Mнн = 3· 3,14·26,2·195·167,5·2,7·10−5= 217,65 кг,.

Масса изоляции провода составляет порядка 1,5% от массы провода, т. е. 3,26 кг.