Файл: На курсовую работу Силовой трансформатор.doc

Окончание табл. 5.2

Диаметр провода, мм d	Сечение провода, мм2 q	Масса 1 м провода, г g	Диаметр провода с изоляцией dи, мм
			ПЭЛ	ПЭВ-1	ПЭВ-2	ПЭТВ
0.64 0.67 0.69 0.72 0.74 0.77 0.8 0.83 0.86 0.90 0.93 0.96 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.56 1.62 1.68 1.74 1.81 1.88 1.95 2.02 2.10 2.26 2.44	0.3217 0.3526 0.3739 0.4072 0.4301 0.4657 0.5027 0.5411 0.5809 0.6362 0.6793 0.7238 0.7854 0.8495 0.9161 0.9852 1.0568 1.1310 1.2272 1.3270 1.4314 1.5394 1.6513 1.7672 1.9113 2.0612 2.217 2.378 2.573 2.776 2.987 3.205 3.464 4.012 4.676	2.86 3.13 3.32 3.6 3.82 4.14 4.47 4.81 5.16 5.66 6.04 6.44 6.98 7.55 8.14 8.76 9.40 10.10 10.90 11.8 12.7 13.7 14.7 15.7 17.0 18.3 19.7 21.1 22.9 24.7 26.5 28.5 30.8 35.7 41.6	0.69 0.72 0.74 0.76 0.80 0.83 0.86 0.89 0.92 0.96 0.99 1.02 1.07 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.33 1.38 1.43 1.48 1.53 1.58 1.64 1.71 1.77 1.83 1.90 1.97 2.04 2.12 2.20 2.36 2.54	0.69 0.72 0.74 0.77 0.80 0.83 0.86 0.89 0.92 0.96 0.99 1.02 1.08 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.33 1.38 1.43 1.48 1.53 1.58 1.64 1.70 1.76 1.82 1.90 1.97 2.04 2.11 1.20 2.36 2.54	0.72 0.75 0.77 0.80 0.83 0.86 0.89 0.92 0.95 0.99 1.02 1.05 1.11 1.15 1.19 1.23 1.27 1.31 1.36 1.41 1.46 1.51 1.56 1.61 1.67 1.73 1.79 1.85 1.93 2.00 2.07 2.14 2.23 2.39 2.57	0.72 0.75 0.77 0.80 0.83 0.86 0.89 0.92 0.95 0.99 1.02 1.05 1.11 1.15 1.19 1.23 1.27 1.31 1.36 1.41 1.46 1.51 1.56 1.61 1.67 1.73 1.79 1.85 1.93 2.00 2.07 2.14 2.23 2.39 2.57

При напряжении до 500 В и токах до нескольких ампер рекомендуется применять провода марок ПЭЛ (105 ⁰С), ПЭВ-1 (105 ⁰С), ПЭТВ (130 ⁰С), а при напряжении обмоток более 500 В – провод марки ПЭВ-2 (105 ⁰С). При больших токах применяют провода прямоугольного сечения.
По выбранным сечениям проводов уточняют плотности тока в обмотках:

---

j₁ = ₁/q₁; j₂ = ₂/q₂; j₃ = ₃/q_3, (5.2)
где q₁, q₂, q₃ – сечения проводов, выбранные по табл. 5.2, мм².

На следующем этапе проектирования определяют толщину обмоток трансформатора и размещение их в окне сердечника, выполнят эскиз с указанием всех изоляционных расстояний.

При намотке на каркасе высоту обмотки определяют по формуле

h_о= (h -1) - 2 , (5.3)
где h_о – высота обмотки, мм; – толщина щечки каркаса, = 1.53.0 мм.

Тогда число витков в одном слое для различных обмоток определяется как

h_о h_о h_о

W_с1=  ; W_с2=  ; W_с3=  ; (5.4)

к_у1 d_1и к_у2 d_2и к_у3 d_3и

где к_у1, к_у2, к_у3 – коэффициенты укладки соответствующих обмоток в осевом направлении, определяют по табл. 5.3; d_1и, d_2и,d_3и – диаметры проводов с изоляцией, выбранные по табл. 5.2, мм.

Таблица 5.3

Зависимость коэффициентов укладки от диаметра

провода (с изоляцией)

Коэффициент укладки	Диаметр провода с изоляцией, мм
	0,05–0,1	0,11–0,2	0,21–0,4	0,41–0,6	0,61–0,8	0,81–1,2	1,21–1,6	1,61–2,0	2,01–2,4
В осевом направлении к у	1,12	1,09	1,06	1.05	1.04	1,045	1,06	1,07	1,08
В радиальном направлении кр	1,18	1,12	1,08	1,06	1,05	1,055	1,06	1,075	1,093

Полученные значения числа витков должны быть целыми и округляться в меньшую сторону.

---

Число слоев в обмотках трансформатора определяют по формулам:

W₁ W₂ W₃

N_с1=  ; N_с2=  ; N_с3=  (5.5)

W_с1 W_с2 W_с3
и округляют до ближайшего большего целого числа. При этом за число витков в выражении (5.5) принимают для броневых трансформаторов полное число витков, а для стержневых трансформаторов – половинное число витков.

Между слоями обмотки укладывают межслоевую изоляцию, толщина которой зависит от диаметра провода и величины рабочего напряжения (см. табл. 5.4).
Таблица 5.4

Толщина междуслоевой изоляции

Диаметр провода (с изоляцией), мм	Междуслоевая изоляция
	материал	толщина изоляции, мм
До 0,15	Конденсаторная бумага, КОН-1	0,011– 0,022
0,15–0,5	Телефонная бумага КТН	0,05
0,5–0,8	Пропиточная бумага ЭИП-50	0,09
0,8–1,2	Пропиточная бумага ЭИП-63Б или кабельная бумага К-12	0,11

В обмотках из проводов диаметром более 0,5 мм изоляция прокладывается между всеми слоями, а при диаметре менее 0,5 мм междуслоевая изоляция укладывается, если напряжение между двумя слоями более 50 В, т.е.

U_с= 2 W_с E_в ,
где U_с – напряжение между двумя слоями изоляции, В; W_с – число витков в слое соответствующей обмотки.
Изоляцию между отдельными обмотками выбирают по наибольшему напряжению любой из обмоток. При напряжении до 1000 В междуобмоточную изоляцию принимают 0,2–0,3 мм, а при напряжении более 1000 В 0,5–1 мм. В качестве такой изоляции применяют несколько слоев бумаги (конденсаторная, телефонная или кабельная), а также лакоткань или электроизоляционный картон.
Толщину наружной изоляции принимают в зависимости от рабочего напряжения последней обмотки и при напряжении до 500 В изоляцию выполняют из двух слоев бумаги ЭИП-63Б или К-12 и одного слоя батистовой ленты толщиной 0,16 мм.

Определяют радиальную толщину каждой из обмоток c учетом проводникового и междуслоевого изоляционного материала

---

_i = к_pi N_ci d_иi + (N_ci - 1) _i, (5.6)
где i – номер соответствующей обмотки; _i – радиальная толщина i-й обмотки, мм; N_ci – число слоев i-й обмотки; d_иi– диаметр провода c изоляцией i-й обмотки, мм; _i – толщина междуслоевой изоляции i-й обмотки, мм (табл. 5.4).

Зная толщину обмоток, выполняют эскиз расположения этих обмоток (рис. 5.1), на основе которого определяют радиальные размеры катушки трансформатора.



Рис. 5.1. К определению размеров катушки в броневом трансформаторе: а) расположение обмоток; б) каркас
При чередовании обмоток 1–2–3 полный радиальный размер катушки трансформатора определяют по формуле
а_к= (₀ + ₁ + ₁₂ + ₂ + ₂₃ + ₃ + к_но_ни) к_в, (5.7)
а при чередовании обмоток в порядке 2–1–3
а_к= (₀ + ₂ + ₂₁ + ₁ + ₁₃ + ₃ + к_но_ни) к_в, (5.8)

где ₀ – толщина каркаса, мм, ₀ = 1,5÷3; ₁, ₂, ₃ – радиальные размеры обмоток, мм; ₁₂, ₂₃ – толщина изоляции между обмотками, мм; к_но=1,7 ÷ 2,0 – коэффициент неплотности наружной изоляции; _ни – толщина наружной изоляции, мм; к_в=1 – коэффициент выпучивания наружной обмотки, выполненной на каркасе.

Если зазор между катушкой и сердечником с–а_к (для броневых трансформаторов) и с–2а_к (для стержневых трансформаторов) лежит в пределах от 0,5 до 1 мм, то катушка нормально укладывается в окне выбранного сердечника. Если полученный зазор меньше или больше указанного, то необходимо изменить значение коэффициента К_Q (см. табл. 2.7) и выполнить расчет на компьютере с учетом новых размеров окна сердечника трансформатора.

Среднюю длину витка обмоток, мм, броневых и стержневых трансформаторов при расположении прямоугольных катушек в порядке “первая – вторая – третья” определяют по формулам

l_w1= 2(а + b + 4₀ + 2₁);

l_w2= 2{а + b + 4(₀ + ₁ + ₁₂) + 2₂}; (5.8)

l_w3= 2{а + b + 4(₀ + ₁ + ₁₂ + ₂ + ₂₃) + 2₃}.

---

При расположении катушек в порядке “вторая–первая–третья” средняя длина обмоток, мм, определится как
l_w1= 2{а + b + 4(₀ + ₂ + ₁₂) + 2₁};

l_w2= 2(а + b + 4₀ + 2₂); (5.9)

l_w3= 2{а + b + 4(₀ + ₂ + ₁₂ + ₁ + ₁₃) + 2₃}.
Массу меди, кг, каждой из обмоток находят из выражения
G_мi= l_wi W_i g_i 10^-6 , (5.10)
где l_wi ,W_i ,g_i – соответственно средняя длина витка, мм, число витков и масса 1м провода i-й обмотки трансформатора (см. табл. 5.2).

Общую массу меди обмоток трансформатора находят суммированием масс отдельных обмоток
G_м= G_м1 + G_м2 + G_м3 . (5.11)
Определяют отношение массы стали к массе меди. Если полученное значение не находится в рекомендуемых пределах (2–3 при расчете на минимум массы, 4–6 при расчете на минимум стоимости), то необходимо выбрать сердечник с другим значением К_Q (см. табл. 2.7) и выполнить расчет на компьютере.

Находят потери, Вт, в каждой из обмоток трансформатора по формуле
Р_мi = m j²_i G_мi , (5.12)
где m – коэффициент, зависящий от температуры нагрева провода (m = 2.4 при температуре 75 ⁰С, m = 2.52 при 90 ⁰С, m = 2.65 при 105 ⁰С).

Тогда потери в катушках трансформатора будут равны сумме потерь в отдельных обмотках:

Р_м= Р_м1 + Р_м2 + Р_м3. (5.13)
Проверяют отношение потерь в меди к потерям в стали
= Р_м / Р_ст. (5.14)
Если полученное значение  не находится в рекомендуемых пределах (1,25–2,5 при частоте 50 Гц и 0,35–1,5 при частоте 400 Гц), то следует, не изменяя размеры сердечника и произведения плотности тока на магнитную индукцию, увеличить плотность тока в обмотках и уменьшить индукцию (если  меньше нормы) или, наоборот, уменьшить плотность тока и увеличить индукцию (если  выше нормы). При новых значениях указанных параметров расчет выполнить на компьютере, начиная с разд. 3.

---