Расчёт обмоток низкого и высокого напряжения

Тип обмоток НН(низкого напряжения) и ВН(высокого напряжения) выбирается по таблице 5.8.

Обмотка НН – цилиндрическая многослойная из круглого провода

Обмотка ВН – цилиндрическая многослойная из круглого провода

3.1. Обмотка низкого напряжения НН

3.1.1. Число витков обмотки

W_1н= = =297.21

Уточнённое значение U_в1= =10,598 В/вит

3.1.2. Уточняем значение индукции в стержне

B_с= = =1,55

Т.к. число витков целое, то W_1н=298

3.1.3. Для определения средней плотности тока (А/м²) в обмотках, обеспечивающих получение заданных потерь короткого замыкания воспользуемся формулой для медных обмоток

J_ср=0,746*K_д* *10⁴=0,746*0,93* *10⁴=4,2986*10⁶А/м²,

где S – полная мощность трансформатора, кВА,

K_д=0,93 – учитывает наличие добавочных потерь в обмотках, потери в отводах, стенках бака и других металлических конструкциях, от гистерезиса и вихревых токов, от воздействия поля рассеяния по таблице 3.6.

3.1.4. Ориентировочное сечение витка

П`₁= = =7,8776 мм²

 

Т.к. получившаяся плотность не соответствует нормам по ГОСТ, выбирается провод увеличенного сечения

Выбираем провод ПБ × , где 3.55 – d₁- диаметр провода без изоляции, мм

5.62 – d`₁- диаметр провода с изоляцией 2.07 мм. Сечение провода (П₁) = 9.895 мм²

Полное сечение витка П₁=9,895 мм², так как виток состоит из одного провода(n_в1=1).

3.1.5. Уточняем плотность тока

J₁= = =3.422*10⁶А/м²

3.1.6. Число витков в слое

W_сл1= = =56.121 Принимаем W_сл1=57

3.1.7. Число слоёв в обмотке

n_сл1= = =5,22 Принимаем n_сл1=6

3.1.8. Рабочее напряжение двух слоёв

U_мсл1=2*W_сл1*U_в1=2*57*10,598=1208.2 (В)

3.1.9. По рабочему напряжению двух слоёв по таблице 4.7 выбирается число слоёв и общая толщина δ_мсл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

Для 1000<U_мсл1<2000В δ_мсл1=3*0,12=0,36 мм

Выбираем выступ межслойной изоляции на торцах обмотки l_н1=16(мм).

3.1.10. В большинстве случаев по условиям охлаждения обмотка каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым масляным каналом между ними.

В случае использования цилиндрической многослойной обмотки из круглого провода на стороне НН число слоёв внутренней и наружной катушек принимается равным.

Минимальная ширина масляного канала между катушками а₁₁` выбирается по таблице 9.2.

a`₁₁=5 мм для l=0,31 м

3.1.11. Радиальный размер обмотки, состоящей из двух катушек без экрана по формуле

а₁=[d`<sub>1</sub>*n<sub>сл1</sub>+δ<sub>мсл1</sub>*(n<sub>сл1</sub>-1)+а`₁₁]*10^-3=[5,62*6+0,36*(6-1)+5]*10^-3=0,0405 м

3.1.12. Длина обмотки l₁=l=0,3154 м

3.1.13. Внутренний диаметр обмотки

D₁`=d+2*a₀₁*10^-3=0,21+2*15*10^-3=0,24(м)

Ширина канала между стержнем и обмоткой НН а₀₁ определяется по таблице 4.4.а₀₁=15 мм для U_исп1=18 кВ

3.1.14. Наружный диаметр обмотки

D₁``=D₁`+2*а₁=0,24+2*0,0405=0,321 м

3.1.15. Полная поверхность охлаждения

П₀₁=2*C*K_з*π*(D₁`+D₁``)*l₁=2*3*0,75*3,14*(0,24+0,321)*0,315=2,49 м²

3.2. Обмотка высокого напряжения ВН

3.2.1. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении

W_2н=W_1н* =361* =1893 (округлено до целых)

3.2.2. Число витков на одной ступени регулирования

W_р= = 48 (((округлено до целых)))

3.2.3. Число обмотки ВН на ответвлениях

Верхняя ступень W_2н+2*W_р=1892+2*48=1989

Средняя ступень W_2н+W_р=1892+49=1941

Номинальная ступень W_2н=1893

Средняя ступень W_2н-W_р=1893-48=1845

Нижняя ступень W_2н-2*W_р=1893-2*48=1797

3.2.4. Плотность тока

J₂=2*J_ср-J₁=2*4298*10⁶-3.422*10⁶=5.175*10⁶ А/м^{2 -} Не соответствует ГОСТ, поэтому будет выбран провод с большим сечением, чем ориентировочное

3.2.5. Ориентировочное сечение витка

П₂`= = =1.0306 (мм²)

3.2.6. По таблице 5.1 выбираем провод

ПБ × 1 ×  сечением П₂=1,77 мм², где 1.5 – d₂ - диаметр провода без изоляции, мм 5.62 – d`₂- диаметр провода с изоляцией 0.82 мм.

3.2.7. Уточняем плотность тока

J₂= = =3.0132*10⁶А/м²

3.2.8. Число витков в слое

W_сл2= = = 136 (округлено до целых)

l₂=l₁=l=0,3154 м

3.2.9. Число слоёв в обмотке

n_сл2= = =15 (округлено до целых)

3.2.10. Рабочее напряжение двух слоёв

U_мсл2=2*W_сл2*U_в1=2*136*10,598=2882.7 (В)

3.2.11. Толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки

δ_мсл2=4*0,12=0,48 мм

3.2.12. Обмотка каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым масляным каналом между ними.Число слоёв внутренней катушки при этом должно составлять не более 1/3 – 1/5 общего числа слоёв обмотки.

3.2.13. Радиальный размер обмотки

а₂=[d₂`*n<sub>сл2</sub>+δ<sub>мсл2</sub>*(n<sub>сл2</sub>-1)+а<sub>22</sub>`]*10^-3=[ *15+0,48*(15-1)+5]*10^-3=0,0465 (м),где а₂₂`=5 мм по таблице 9.2.

3.2.14. Внутренний диаметр обмотки

D₂`= D₁``+2*а₁₂=0,321+2*0,02=0,361 м

3.2.15. Наружный диаметр обмотки

D₂``=D₂`+2*а₂=0, 361+2*0,0465 =0,454 м

3.2.16. Полная поверхность охлаждения П₀₂=2*C*K_з*π*(D₂`+D₂``)*l₂=2*3*0,75*3,14*(0,454+0,361)*0,3154=3,634 м²