Расчет многослойной цилиндрической обмотки

из круглого провода (рис. 6.15)

 

Ориентировочное сечение витка П₂^’ определяется по (6.40). По этому сечению и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (см. табл. 6.1) подбирается провод подходящего сечения или в редких случаях два параллельных одинаковых провода с диаметрами провода без изоляции d ₂ и провода в изоляции d ', мм. Подобранные размеры провода записываются так:

 

Марка провода   n _в2  (d ₂/ d ₂′), мм,

где n _в2 – число параллельных проводов.

Полное сечение витка, мм²,

,                              (6.42)

где П ^''₂ – сечение одного провода, мм².

Полученная плотность тока, А/м²,

;                                  (6.43)

Число витков в слое

;                          (6.44)

Число слоев в обмотке

N _сл2 = ω ₂/ ω _cл2                          (6.45)

(N _сл2 округляется до ближайшего большего числа).

Рабочее напряжение двух слоев, В,

U _мсл = 2 ω _сл2 u _в                                          (6.46)

По рабочему напряжению двух слоев по табл. 5.1 в соответствии с указаниями главы 5 выбираются число слоев и общая толщина δ _мсл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

В большинстве случаев по условиям охлаждения обмотка каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым масляным каналом между ними. Число слоев внутренней катушки при этом должно составлять не более 1/3 – 2/5 общего числа слоев обмотки. В случае применения этого типа обмотки на стороне НН между двумя цилиндрами числа слоев внутренней и наружной катушек делаются равными.

Минимальная ширина масляного какала между катушками α₂₂' выбирается по табл. 6.7. В трансформаторах мощностью на один стержень не более 3 – 6 кВ·А возможно применение обмотки, состоящей из одной катушки без осевого канала.

Радиальный размер обмотки, мм:

одна катушка без экрана

           (6.47)

две катушки без экрана

       (6.48)

В обмотках классов напряжений 20 и 35 кВ под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран – незамкнутый цилиндр из алюминиевого листа толщиной 0,5мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычно междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со стороны масляного канала.

При наличии экрана радиальный размер обмотки определяется по формуле:

а _2экр = а ₂ +δ _экр + 2 δ _мсл,                   (6.49)

где а ₂ определяется по (6.47) или (6.48); δ _экр=0,5мм; δ _мсл по табл. 5.1

Для рабочего напряжения 35 кВ можно принять дополнительное увеличение радиального размера обмотки за счет экрана и двух слоев междуслойной изоляции на 3 мм.

Минимальный радиальный размер а ₁₂, мм, осевого канала между обмотками НН и ВН и толщина изоляционного цилиндра выбираются до испытательному напряжению обмотки ВН согласно главе 5 для масляных трансформаторов.

В обмотках с экраном радиальный размер а _2экр, определенный по (6.49), принимается в расчет только при определении размеров обмотки. При подсчете ЭДС рассеяния для этих обмоток следует в расчет вводить размер a ₂, определенный по (6.47) или (6.48), и соответственно увеличивать расчетную ширину масляного канала между обмотками, т. е. принимать.

а_2экр=а₁₂+δ_экр+2δ_мсл                   (6.50)

Внутренний диаметр обмотки (при наличии экрана – до его внутренней изоляции), мм,

D '₂= D₁ "+2 a ₁₂,                        (6.51)

Наружный диаметр обмотки:

без экрана

D "₂= D '₂+2 a ₂,                            (6.52)

с экраном

D "₂= D '₂+2 a _2экр,                             (6.53)

Изоляционное расстояние между наружными обмотками соседних стержней а₂₂ мм, находится по табл. 4.5 для масляных трансформаторов.

Поверхность охлаждения, м²,

П₀₂ = cnkπ (D '₂ + D "₂) l₂ ·10^-6,        (6.54)

где c – число стержней магнитной системы.

Для одной катушки, намотанной непосредственно на цилиндр, по рис. 6.16, а n =1,0; D '₂=0; k =l,0.

Для одной катушки по рис. 6.16, б n =1,0; k =0,88.

Для двух катушек по рис. 6.16, г n =1,5; k = 0,83 и по рис. 6.16, д n = 2; k = 0,8.

Рис. 6.16. Различные варианты выполнения многослойной цилиндрической обмотки:

а – обмотка ВН на цилиндре; б – обмотка ВН на рейках; в – обмотка НН; г – обмотка ВН на цилиндре с каналом; – обмотка ВН на рейках с каналом.

 

Коэффициент k в (6.54) учитывает закрытие части поверхностей обмотки изоляционными деталями и число внутренних и наружных поверхностей. Для внутренних поверхностей k =0,75. Для наружной поверхности при свободном доступе охлаждающего масла k =1,0. При применении этого типа обмотки на стороне НН (внутренняя обмотка, рис. 6.16, в) в (6.54) надлежит принимать k =0,75; n =2.