Файл: Григорьев, В. Ф. Расчет трехфазного силового трансформатора учеб метод пособие по курсовому проектированию по курсу Электрические машины.doc

4. Вне скобок указана номинальная толщина изоляции витков. Размеры катушек рассчитываются по толщине изоляции, указанной в скобках.
Для увеличения импульсной прочности изоляции обмоток, кроме усиления изоляции входных витков, для обмоток с U_исп  85 кВ, с успехом применяется емкостная защита (рис. 5). Примеры схем и расчет емкостной защиты приведены в литературе [3].



Рис. 5. Схема емкостной защиты для обмотки 35 кВ

6. Изоляция отводов

Изоляционные расстояния и толщину изоляции отводов (с учетом производственных допусков) можно выбрать по табл. 14, 15.

При этом толщина изоляции отвода определяется по испытательному напряжению той обмотки, от которой идет отвод, а изоляционное расстояние от отвода до другой обмотки – по наибольшему из двух испытательных напряжений.

Таблица 14

Минимальное расстояние от отвода до обмотки

Uисп, кВ		Толщина изоляции отвода (односторонняя), см	Минимальное изоляционное расстояние от отвода, см
Обмотки	Отвода		до выходных катушек	до основных катушек
1	2	3	4	5
До 25	До 25	— 0,2	— —	2,5 2,0
35	До 35	— 0,2	— —	3,3 2,0
55	До 35	— 0,2	— —	5,0 3,0
85	до 35	— 0,2	— —	9,0 5,0

Таблица 15

Минимальные расстояния от отвода до заземленных частей

UИСП обмотки, к которой присоединен отвод, кВ	Толщина изоляции отвода (односторонняя), см	Диаметр провода отвода, см	Минимальное изоляционное расстояние от отвода до плоской заземленной части (стенки бака) , см
До 25	0 0 0,2	 0,6  0,6 –	2,5 2,2 2,0
35	0 0 0,2	 0,6  0,6 –	3,3 2,8 2,0
45	0 0 0,2	 0,6  0,6 –	4,2 3,7 2,5
55	0 0 0,2	 0,6  0,6  0,6	5,0 4,5 3,2
85	0,2 0,4 0,6	– – –	5,0 4,0 3,5

---

4. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА
Основные критерии выбора типа обмотки – номинальный фазный ток, мощность трансформатора S_ф на одну фазу обмотки и номинальное фазное напряжение U_н , а также поперечное сечение виткаП.

Для расчета поперечного сечения витков обмотки ВН и НН необходимо определить среднюю плотность тока в обмотках, А / мм², обеспечивающую получение заданных потерь короткого замыкания. Для этого можно воспользоваться формулой:

– для медных обмоток J_ср= 0,746 k_Д  ;

– для алюминиевых обмоток J_ср= 0,463 k_Д  ,

где k_Д – коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках, потери в отводах, в стенках бака и определяется из табл. 16.

Таблица 16

Значение k_Д для трехфазных трансформаторов

Мощность трансформа-тора, кВА	До 100	160–630	1000–6300	10 000–16 000	25 000–63 000	80 000–100 000
kД	0,97	0,96–0,93	0,93–0,85	0,84–0,82	0,82–0,81	0,81–0,80

Чтобы избежать грубых ошибок в расчете J_ср, следует рассчитанное значение плотности тока сверить с данными табл. 18, где приведены ориентировочные значения практически применяемых плотностей тока. Точного совпадения J_ср с данными табл.17 не требуется. Однако следует избегать излишне завышенных значений плотности тока. Если рассчитанное значение для алюминиевых проводов превышает 3 А/мм² , адля медных 3,8 А/мм² , для дальнейшего расчета следует применять предельные для заданной мощности значения J_ср, А/мм² из табл. 17.

Таблица 17

Средняя плотность тока в обмотках J_ср, А/мм² для современных

масляных трансформаторов с потерями короткого замыкания по ГОСТ

Мощность трансформа-тора, кВА	25–40	63–630	1000–6300	10 000– 16 000	25 000– 80 000
Медь	1,8–2,2	2,2–3,5	2,2–3,5	2,0–3,5	2,0–3,5
Алюминий	1,1–1,8	1,2–2,5	1,5–2,6	1,5–2,7	—

---

(таблица располагается на развороте)

Основные свойства и нормальные пределы применения

Тип обмотки	Применение на стороне		Основные достоинства	Основные недостатки
	глав-ное	возмож-ное
Цилиндрическая одно - и двухслойная из прямоугольного провода	НН	ВН	Простая технология изготовления, хорошее охлаждение	Малая механическая прочность
Цилиндрическая многослойная из круглого провода	ВН	НН	Простая технология изготовления	Ухудшение теплоотдачи и уменьшение механической прочности с ростом мощности
Винтовая одно -, двух - и многоходовая из прямоугольного провода	НН	—	Высокая механическая прочность, надежная изоляция, хорошее охлаждение	Более высокая стоимость по сравнению с цилиндрической обмоткой
Непрерывная катушечная из прямоугольного провода	ВН	НН	Высокая электрическая и механическая прочность, хорошее охлаждение	Необходимость перекладки половины катушек при намотке

Таблица 18

различных типов обмоток масляных трансформаторов

Мате-риал обмоток	Пределы применения, включительно				Число парал-лельных проводов
	по мощнос-ти тр–ра S, кВА	по номинальному фазному току I, А	по номиналь-ному напряже-нию U, кВ	по сечению витка П, мм2
					от	до
Медь	До 630	От 15–18 до 800	До 6	От 5,04 до 250	1	4-8
Алюми-ний	До 630	От 10–13 до 600–650	До 6	От 6,39 до 300
Медь	До 630	От 0,3–0,5 до 80–100	До 35	От 0,0177 до 42,44	1	2
Алюми-ний	До 630	От 2–3 до 125–135	До 35	От 1,37 до 50,24	1	1
Медь	От 160 и выше	От 300 и выше	До 35	От 75–100 и выше	4	12–16 и более
Алюми-ний	От 100 и выше	От 150–200 и выше	До 35	От 75–100 и выше
Медь	От 160 и выше	От 15–18 и выше	От 3 до 100–220	От 5,04 и выше	1	3–5
Алюми-ний	От 100 и выше	От 10–13 и выше	От 3 до 100–220	От 6,39 и выше

---

Предварительное сечение витка, мм²

обмотки НН П'₁ = ,

обмотки ВН П' ₂ = .

После определения предварительного сечения витка нужно выбрать тип обмотки НН и ВН по табл.17. Следует отметить, что в случае, когда возможно применение двух различных типов обмотки, следует отдавать предпочтение типу более простому и дешевому.

При расчете обмоток существенное значение имеет правильный выбор размера провода. В обмотках из провода круглого сечения обычно выбирается провод, ближайший по площади поперечного сечения к сечению П, определяемому по плотности тока J_ср, или в редких случаях подбираются два провода с соответствующим общим суммарным сечением.

При расчете винтовых, катушечных и в большинстве случаев двух- и многослойных цилиндрических обмоток из провода прямоугольного сечения желательно применять наиболее крупные сечения проводов, что упрощает намотку обмотки на станке и позволяет получить наиболее компактное ее размещение на магнитной системе. Однако применение больших размеров провода ограничивается условиями охлаждения обмотки и допустимыми добавочными потерями от вихревых токов, вызываемых полем рассеяния.

Выбор размеров поперечного сечения провода связан с плотностью теплового потока на охлаждаемой поверхности обмотки q. Значение q в целях недопущения чрезмерного нагрева обмоток в трансформаторах с естественным масляным охлаждением ограничивается q 1200–1400 Втм².

В обмотках из прямоугольного провода, в которых каждый провод с двух сторон омывается маслом в одно- и двухслойных цилиндрических обмотках – с намоткой на ребро, в винтовых и непрерывных катушечных – с намоткой плашмя, предельное значение большего из двух размеров поперечного сечения провода b, мм рис. 7 может быть выбрано по формулам, мм

для медного провода



для алюминиевого провода


Следует принять k_зравным:

– для винтовых и катушечных обмоток 1,0;

– для цилиндрических 0,8.

Найденный размер провода

---

b следует рассматривать как предельно допустимый для заданного значения q, а при выборе по сортаменту величина b может быть принята меньшей.

Если размер провода b получается близким к предельному размеру по сортаменту  табл. 19 или выходит за эти пределы, то в катушечной обмотке можно выбрать действительный размер провода, равный половине или меньше половины найденного по формуле, сдвоить катушки и сделать радиальные масляные каналы через две катушки (рис. 3, в). В одноходовой винтовой обмотке в этом случае можно сделать радиальные масляные каналы не через один виток, а через два. В двухходовой винтовой обмотке можно отказаться от радиальных каналов между ходами. В алюминиевых обмотках трансформаторов мощностью до 6300 кВА возможность сдвоить витки в винтовой обмотке или катушке в непрерывной катушечной обмотке представляется достаточно часто.

---