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

5. РАСЧЕТ ОБМОТОК НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Число витков на фазу обмотки

.

Полученное значение w'₁ округлить до целого большего числа и уточнить значение U_в:

.

После этого следует найти действительную индукцию в стержне, Тл
,
где U_в – уточненное значение ЭДС одного витка.
В главе представлены методики для расчета

1. 
   Однослойная и двухслойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода
   
2. 
   Винтовая параллельная обмотка
   

При расчете следует воспользоваться одной из предложенных методик в соответствии с выбранным типом обмотки.

(таблица располагается на развороте)

Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого

Медный провод марки ПБ – все размеры таблицы, за исключением

Алюминиевый провод марки АПБ – все размеры таблицы вправо и

а b	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80	1,90	2,00	2,12	2,24	2,36	2,50	2,65	2,80
3,75	5,04	—	5,79	—	6,39	—	7,14	—	8,04	—	8,83	—	—
4,00	5,39	5,79	6,19	6,44	6,84	7,24	7,64	8,12	8,60	8,89	9,45	10,1	10,7
4,25	5,74	—	6,59	—	7,29	—	8,14	—	9,16	—	10,1	—	11,4
4,50	6,09	6,54	6,99	7,29	7,74	8,19	8,64	9,18	9,72	10,1	10,7	11,4	12,1
4,75	6,44	—	7,39	—	8,19	—	9,14	—	10,3	—	11,3	—	12,8
5,00	6,79	7,29	7,79	8,14	8,64	9,14	9,64	10,2	10,8	11,3	12,0	12,7	13,5
5,30	7,21	—	8,27	—	9,18	—	10,2	—	11,5	—	12,7	—	14,3
5,60	7,63	8,19	8,75	9,16	9,72	10,3	10,8	11,5	12,2	12,7	13,5	14,3	15,1
6,00	8,19	—	9,39	—	10,4	—	11,6	—	13,1	—	14,5	—	16,3
6,30	8,61	9,24	9,87	10,4	11,0	11,6	12,2	13,0	13,8	14,3	15,2	16,2	17,1
6,70	9,17	—	10,5	—	11,7	—	13,0	—	14,7	—	16,2	—	18,2
7,10	9,73	10,4	11,2	11,7	12,4	13,1	13,8	14,7	15,5	16,2	17,2	18,3	19,3
7,50	10,3	—	11,8	—	13,1	—	14,6	—	16,4	—	18,2	—	20,5
8,00	11,0	11,8	12,6	13,2	14,0	14,8	15,6	16,6	17,6	18,3	19,5	20,7	21,9
8,50	11,7	—	13,4	—	14,9	—	16,6	—	18,7	—	20,7	—	23,3
9,00	12,4	13,3	14,2	14,9	15,8	16,7	17,6	18,7	19,8	20,7	22,0	23,3	24,7
9,50	13,1	—	15,0	—	16,7	—	18,6	—	20,9	—	23,2	—	26,1
10,00	13,8	14,8	15,8	16,6	17,6	18,6	19,6	20,8	22,0	23,1	24,5	26,0	27,5
10,60	14,6	—	16,8	—	18,7	—	20,8	—	23,4	—	26,0	—	29,1
11,20	15,5	16,6	17,7	18,7	19,8	20,9	22,0	23,4	24,7	25,9	27,5	29,1	30,8
11,80	—	—	18,7	—	20,9	—	23,2	—	26,1	—	29,0	—	32,5
12,50	—	18,5	19,8	20,9	22,1	23,4	24,6	26,1	27,6	29,0	30,7	32,6	34,5
13,20	—	—	—	—	23,4	—	26,0	—	29,2	—	32,5	—	36,4
14,00	—	—	—	—	24,8	26,2	27,6	29,3	31,0	32,5	34,5	36,6	38,7
15,00	—	—	—	—	—	—	29,6	—	33,2	—	37,0	—	41,5
16,00	—	—	—	—	—	—	31,6	33,6	35,5	37,2	39,5	41,9	44,3
17,00	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	47,2
18,00	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—

---

Таблица 19

обмоточного провода марок ПБ и АПБ (размеры а и b – в мм, сечения – в мм²)

проводов с размером b 17 и 18 мм

вверх от жирной черты

3,00	3,15	3,35	3,55	3,75	4,00	4,25	4,50	4,75	5,00	5,30	5,60	a b
—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	3,75
—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,00
—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,25
13,0	13,6	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,50
—	14,4	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4,75
11,5	15,2	16,2	17,2	—	—	—	—	—	—	—	—	5,00
—	16,2	—	18,3	—	—	—	—	—	—	—	—	5,30
16,3	17,1	18,2	19,3	20,1	21,5	—	—	—	—	—	—	5,60
—	18,4	—	20,8	—	23,1	—	—	—	—	—	—	6,00
18,4	19,3	20,6	21,8	22,8	24,3	25,9	27,5	—	—	—	—	6,30
—	20,6	—	23,2	—	25,9	—	29,3	—	—	—	—	6,70
20,8	21,8	23,2	24,7	25,8	27,5	29,3	31,1	32,9	34,6	—	—	7,10
—	23,1	—	26,1	—	29,1	—	32,9	—	36,6	—	—	7,50
23,5	24,7	26,3	27,9	29,1	31,1	33,1	35,1	37,1	39,2	41,5	43,9	8,00
—	26,2	—	29,6	—	33,1	—	37,4	—	41,6	—	46,7	8,50
26,5	27,8	29,6	31,4	32,9	35,1	37,4	39,6	41,9	44,1	46,8	49,5	9,00
—	29,4	—	33,2	—	37,1	—	41,9	—	46,6	—	52,1	9,50
29,5	31,0	33,0	35,0	36,6	39,1	41,6	44,1	46,6	49,1	52,1	55,1	10,00
—	32,8	—	37,1	—	41,5	—	46,8	—	52,1	—	58,5	10,60
33,1	34,7	37,0	39,2	41,4	43,9	46,7	49,5	52,3	55,1	58,5	61,9	11,20
—	36,6	—	41,3	—	46,3	—	52,2	—	58,1	—	65,2	11,80
37,0	38,8	41,3	43,8	46,0	49,1	52,3	55,4	58,5	61,6	65,4	69,1	12,50
—	41,0	—	46,3	—	51,9	—	58,5	—	65,1	—	73,1	13,20
41,5	43,6	46,4	49,2	52,0	55,1	58,6	62,1	65,6	69,1	73,3	77,5	14,00
—	46,7	—	52,7	—	59,1	—	66,6	—	74,1	—	83,1	15,00
47,5	49,9	53,1	56,3	59,1	63,1	67,1	71,1	75,1	79,1	83,9	88,7	16,00
—	53,2	—	59,4	—	67,1	—	75,6	—	84,1	—	94,3	17,00
53,1	55,8	59,4	63,0	66,6	71,1	75,6	80,1	84,6	89,1	94,5	99,9	18,00

---

5.1 Однослойная и двухслойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода

1.1. Число слоев обмотки (рис. 6) выбирается обычно равным двум. Для трансформаторов мощностью на один стержень до 6 и 10 кВА обмотка может быть намотана в один слой.

Число витков в одном слое:

для однослойной обмотки w_сл1 = w₁;

для двухслойной обмотки w_сл1 = w₁/2 .

Рис. 6. Двухслойная цилиндрическая

обмотка из прямоугольного провода



а б

Рис. 7. К определению высоты витка:

а – намотка «плашмя»; б – намотка на «ребро»

1.2. Предварительный осевой размер (высота) витка (рис. 7), cм,
.
1.3. По полученным значениям П'₁ и h'_в1 из сортамента обмоточного провода (табл. 18) в соответствии с рис. 7 подбирают провод.

Намотка провода может производиться плашмя или на ребро. В первом случае больший размер провода b располагается в осевом направлении, а во втором – в радиальном. Намотка на ребро несколько труднее намотки плашмя. Кроме того, при намотке на ребро увеличиваются добавочные потери в обмотке, поэтому рекомендуется избегать намотки на ребро, а в случае применения ее – выбирать провод с соотношением сторон поперечного сечения 1,3  b/а  3.

При выборе провода необходимо соблюдать следующие правила:

а) число параллельных проводов n_в1, из которых наматывается виток, не должно превышать шести;

б) все провода имеют одинаковые размеры поперечного сечения;

в) расчетная высота обмотки (w_сл+1) h_в1на 5–15 мм меньше l.

Размер подобранного провода записывается так:
марка провода  число параллельных проводов 

или

ПБ(АПБ) n_в1

---

,

причем а = а +, b = b + ,

где - толщина изоляции на две стороны, принять равной 0,5 мм.

1.4. Полное сечение витка из n_в1 параллельных проводов, мм²,

П₁ = n_в1 ^. П''₁ ,

где П''₁ – сечение одного голого провода, найденное из табл. 19.

1.5. Уточненная плотность тока, А / мм²,

.

Полученное значение плотности тока используется в дальнейшем расчете.
1.6. Ширина (радиальный размер) обмотки, см,

однослойной а₁ = а'10^–1;

двухслойной а₁ = (2а' + а₁₁)10 ^–1,

где а₁₁ – ширина осевого масляного канала между слоями обмотки берется из табл. 20.

Если обмотка намотана на ребро, то при расчете ширины обмотки а₁в

соответствующиеформулы следует подставлять вместо размера а', определенного по табл. 19, размер провода b' (согласно рис. 7, б)
Таблица 20

Минимальные размеры охлаждающих

вертикальных каналов в обмотках

Длина канала (высота обмотки), см	Вертикальные каналы
	Обмотка – обмотка, мм	Обмотка – цилиндр, мм	Обмотка – стержень, мм
< 30	4–5	4	4–5
30–50	5–6	5	5–6
50–100	6–8	5–6	6–8
100–150	8–10	6–8	8–10

В двухслойной обмотке без канала между слоями вместо значения ширины канала следует подставить в формулу значения толщины междуслойной изоляции. В таких обмотках для обеспечения механической прочности в качестве междуслойной изоляции рекомендуется брать два слоя картона толщиной 0,5 мм каждый.
1.7. Окончательная высота (осевой размер) обмотки НН, см,

l₁ = h_в1 (w_сл1 + 1) + (0,5  1,5) ,

где h_в1 – реальная высота одного витка, рассчитанная для выбранных проводов по рис. 7 с учетом вида намотки (плашмя или на ребро).

---

1.8. Внутренний диаметр обмотки НН, см,
D₁= d + 0,2 а₀₁.

Ширина канала а₀₁ между обмоткой НН и стержнем определяется из условий изоляции обмотки НН по табл. 7.
1.9. Наружный диаметр обмотки НН, см,
D₁" = D₁+ 2а₁._.

1.10. Полная охлаждаемая поверхность обмотки, м²,

а) однослойная обмотка и двухслойная обмотка без охлаждающего канала, имеющие две охлаждаемые поверхности обмотки
П₀₁ = с ^. k ^.  (D₁" + D₁) l₁10^-4;

б) двухслойная обмотка, имеющая четыре охлаждаемые поверхности, ширина канала между слоями – не менее значений, указанных в табл. 19,
П₀₁ = 2с ^. k ^.  (D₁" + D₁) l₁10 ^-4.

Коэффициент k учитывает закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями и может быть принят равным 0,75.
5.2. Винтовая параллельная обмотка
Винтовая обмотка (рис. 8) наматывается из прямоугольного провода. Винтовая обмотка может быть одноходовой или двухходовой. В начале следует проверить возможность выполнения одноходовой обмотки. Выбор типа винтовой обмотки зависит от осевого размера (высоты) одного витка.
2.1. Предварительная высота витка одноходовой обмотки, см,

h_в1 = 10 ^–1

где h_к1 – осевой масляный канал между витками ( п. 3).

Если осевой размер витка h_в1  1,65 см для медного провода и h_в1  1,85 см для алюминиевого провода, то следует применять одноходовую обмотку (рис. 9 а, б). Если это условие не выполняется, то необходимо применять двухходовую обмотку (рис. 9 в, г).

Для двухходовой обмотки с равномерно распределенной транспозицией ориентировочная высота витка определяется формулой:

h_в1 = 10 ^–1.

2.2. По полученным ориентировочным значениям h_в1 и ´П₁' из сортамента обмоточного провода (табл. 19) выбирается подходящее сечение провода с соблюдением следующих требований (рис. 9):

а) минимальное значение параллельных проводовв витке одноходовой обмотки – четыре, в двухходовой – восемь;

---