2018-02-14
483
5.1. Середня густина струму в обмотках, А/мм2,
,
де 
– коефіцієнт, що враховує питомий опір матеріалу обмотки, становить для мідних обмоток 0,746, для обмоток з алюмінію 0,463,
– коефіцієнт, що враховує додаткові втрати при короткому замиканні, визначається по табл. 5.1.
Рисунок 4.1 – Основні розміри трансформатора
Таблиця 5.1 – Значення коефіцієнта, що враховує додаткові втрати при короткому замиканні, 
в залежності від номінальної потужності 
| Номінальна потужність , кВ∙А
| Коефіцієнт 
|
| до 100 | 0,97 |
| 160–630 | 0,96–0,93 |
| 1000–6300 | 0,93–0,85 |
Отримане значення 
повинно задовольняти умові:
,
5.2. Попереднє значення площі поперечного перерізу витка обмотки нижчої напруги, мм2,
.
5.3. Кількість витків на одну фазу
.
Кількість витків 
для циліндричної обмотки повинна бути парною, для гвинтової та безперервної котушкової – цілою.
5.4. Уточнене значення ЕРС одного витка, В,
.
5.5. Уточнене значення магнітної індукції в стрижні, Тл,
.
5.6. За отриманими значеннями струму 
, напруги 
, площі поперечного перерізу 
обрати тип обмотки за табл. 5.2.
|
|
|
Найчастіше для обмоток нижчої напруги застосовуються циліндричні обмотки з проводу прямокутного перерізу з кількістю шарів від 2 до 4 або гвинтові обмотки. При номінальній напрузі, більшій за 3 кВ, застосовується спіральна безперервна обмотка.
Таблиця 5.2 – Основні властивості та нормальні межі застосування різних типів обмоток трансформатора
| Межі застосування, включно | Тип обмотки | Застосування | Матеріал обмоток | Площа поперечного перерізу витка, мм2 | Кількість паралельних віток | Схема регулювання напруги | Основні переваги | Основні вади | |||||
| , кВ∙А
|  або , А
|  або , кВ
| головне | допоміжне | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||
| до 630 | 15–800 | до 6 | Циліндрична одно- та двошарова з проводу прямокутного перерізу | обмотка нижчої напруги | обмотка вищої напруги | мідь | 5,04–250 | 1–8 | рис.2.1 а, б | проста технологія виготовлення, добре охолодження | мала механічна міцність | ||
| до 630 | 10–660 | до 6 | алюміній | 6,39–300 | |||||||||
| 630–80000 | 15–1200 | 10, 35 | циліндрична багатошарова з проводу прямокутного перерізу | обмотка вищої напруги | обмотка нижчої напруги | мідь | 5,04–400 | 1–8 | рис.2.1 а, б | добре заповнення вікна магнітної системи, проста технологія виготовлення | зменшена поверхня охолодження у порівнянні з обмотками, що мають радіальні канали | ||
| До 25000 | 10–1200 | 10, 35 | алюміній | 6,39–500 | |||||||||
| до 630 | 0,3–100 | до 35 | циліндрична багатошарова з проводу круглого перерізу | обмотка вищої напруги | обмотка нижчої напруги | мідь | 1,094–42,44 | 1–2 | рис.2.1 а, б | проста технологія виготовлення | погіршення тепловіддачі та зменшення механічної міцності зі зростанням потужності
| ||
| до 630 | 2–135 | до 35 | алюміній | 1,37–50,24 | 1 | ||||||||
Продовження таблиці 5.2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| від 160 | від300 | до 35 | гвинтова одно-, дво- та багатоходова з проводу прямокутного перерізу | обмотка нижчої напруги | – | мідь | від 75 від 75 | більше 4 | – | висока механічна міцність надійна ізоляція, добре охолодження | більш вища вартість у порівняння з циліндричною обмоткою |
| від 100 | від 150 | до 35 | алюміній | ||||||||
| від 160 | від 15 | 3–220 | безперервна котушкова з проводу прямокутного перерізу | обмотка вищої напруги | обмотка нижчої напруги | мідь | від 5,04 | 1–5 | рис. 2.1 в, г | висока електрична та механічна міцність, добре охолодження | необхідність перекладання половини котушок при намотуванні |
| від 100 | від 10 | 3–220 | алюміній | від 6,39 |
5.7. Розрахунок циліндричної обмотки з проводу прямокутного перерізу
5.7.1. Кількість шарів обмотки 
= 2.
5.7.1. Кількість витків в одному шарі
.
5.7.2 Попереднє значення осьового розміру витка обмотки нижчої напруги, мм,
.
5.7.3. Попереднє значення радіального розміру витка обмотки нижчої напруги, мм,
.
Отримане значення не повинно перевищувати гранично допустимого радіального розміру проводу, при якому додаткові втрати потужності не перевищують 5 %, визначається за табл. 4.3. При невиконанні умови перейти на більшу кількість шарів обмотки .
Таблиця 5.3 – Граничні розміри проводу прямокутного перерізу циліндричних обмоток, при якому додаткові втрати потужності не перевищують 5 %
| Кількість шарів обмотки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Матеріал обмотки – мідь | 9,0 | 6,3 | 5,3 | 4,5 | 4,0 | 3,75 | 3,55 | 3,35 | 3,15 | 3,0 |
| Матеріал обмотки – алюміній | 11,8 | 8,0 | 6,7 | 5,6 | 5,0 | 4,75 | 4,5 | 4,0 | 3,75 | 3,75 |
5.7.4 За отриманими значеннями 
, 
та 
за табл. 5.4 обрати стандартний провід з площею поперечного перерізу 
та розмірами без ізоляції 
та в ізоляції 
(рис. 5.1). Двобічна товщина ізоляції провода становить 0,5 мм.
Рисунок 5.1 – Розміри витка обмотки нижчої напруги
Якщо в табл. 5.4 провід відсутній, тоді виток розбивається на паралельні вітки кількістю 
. В цьому разі площа поперечного перерізу стандартного проводу
,
осьовий розмір проводу
.
Проводи паралельних віток розташовуються в осьовому напрямку.
При намотуванні циліндричної обмотки з проводу прямокутного перерізу на ребро кількість паралельних віток не повинна перевищувати 8, при намотуванні плазом – 6.
При намотуванні обмотки на ребро осьовим розміром витка є менший розмір проводу, при намотуванні плазом – більший розмір проводу.
Таблиця 5.4 – Розміри та площі поперечного перерізу прямокутного проводу
| b, мм | a, мм | |||||||||||||
| 1,40 | 1,50 | 1,60 | 1,70 | 1,80 | 1,910 | 2,00 | 2,12 | 2,24 | 2,36 | 2,50 | 2,65 | 2,80 | 3,00 | |
| Площа поперечного перерізу проводу | ||||||||||||||
| 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 | 13,0 |
| 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 | 14,5 |
| 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 | 16,3 |
| 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 | 18,4 |
| 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 | 20,8 |
| 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 | 23,5 |
| 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 | 26,5 |
| 9,50 | 13,1 | – | 15,0 | – | 16,7 | – | 18,6 | – | 20,9 | – | 23,2 | – | 26,1 | – |
| 10,0 | 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 | 29,5 |
| 10,6 | 14,6 | – | 16,8 | – | 18,7 | – | 20,8 | – | 23,4 | – | 26,0 | – | 29,1 | – |
| 11,2 | 15,5 | 16,6 | 17,7 | 18,7 | 19,8 | 20,9 | 22,0 | 23,4 | 24,7 | 25,9 | 27,5 | 29,1 | 3,08 | 33,1 |
| 11,8 | – | – | 18,7 | – | 20,9 | – | 23,2 | – | 26,1 | – | 29,0 | – | 32,5 | – |
| 12,5 | – | 18,5 | 19,8 | 20,9 | 22,1 | 23,4 | 24,6 | 26,1 | 27,6 | 29,0 | 30,7 | 32,6 | 34,5 | 37,0 |
| 13,2 | – | – | – | – | 23,4 | – | 26,0 | – | 29,2 | – | 32,5 | – | 36,4 | – |
| 14,0 | – | – | – | – | 24,8 | 26,2 | 27,6 | 29,3 | 31,0 | 32,5 | 34,5 | 36,6 | 38,7 | 41,5 |
| 15,0 | – | – | – | – | – | – | 29,6 | – | 33,2 | – | 37,0 | – | 41,5 | – |
| 16,0 | – | – | – | – | – | 31,6 | 33,6 | 35,5 | 37,2 | 39,5 | 41,9 | 44,3 | 47,5 | |
| 17,0 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 47,2 | – |
| 18,0 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 53,1 |
, мм2Закінчення табл. 5.4
|
|
|
| b, мм | a, мм | ||||||||||
| 3,15 | 3,35 | 3,55 | 3,75 | 4,00 | 4,25 | 4,50 | 4,75 | 5,00 | 5,30 | 5,60 | |
| Площа поперечного перерізу провідника Π, мм2 | |||||||||||
| 4,50 | 13,6 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 4,75 | 14,4 | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 5,00 | 15,2 | 16,2 | 17,2 | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 5,30 | 16,2 | – | 13,3 | – | – | – | – | – | – | – | – |
| 5,60 | 17,1 | 18,2 | 19,3 | 20,1 | 21,5 | – | – | – | – | – | – |
| 6,00 | 18,4 | – | 20,8 | – | 23,1 | – | – | – | – | – | – |
| 6,30 | 19,3 | 20,6 | 21,8 | 22,8 | 24,3 | 25,9 | 27,5 | – | – | – | – |
| 6,70 | 20,6 | – | 23,2 | – | 25,9 | – | 29,3 | – | – | – | – |
| 7,10 | 21,8 | 23,2 | 24,7 | 25,8 | 27,5 | 29,3 | 31,1 | 32,9 | 34,6 | – | – |
| 7,50 | 23,1 | – | 26,1 | – | 29,1 | – | 32,9 | – | 36,6 | – | – |
| 8,00 | 24,7 | 26,3 | 27,9 | 29,1 | 31,1 | 33,1 | 35,1 | 37,1 | 39,2 | 41,5 | 43,9 |
| 8,50 | 26,2 | – | 29,6 | – | 33,1 | – | 37,4 | – | 41,6 | – | 46,7 |
| 9,00 | 27,8 | 29,6 | 31,4 | 32,9 | 35,1 | 37,4 | 39,6 | 41,9 | 44,1 | 46,8 | 49,5 |
| 9,50 | 29,4 | – | 33,2 | – | 37,1 | – | 41,9 | – | 46,6 | – | 52,1 |
| 10,0 | 31,0 | 33,0 | 35,0 | 36,6 | 39,1 | 41,6 | 44,1 | 46,6 | 49,1 | 52,1 | 55,1 |
| 10,6 | 32,8 | – | 37,1 | – | 41,5 | – | 46,8 | – | 52,1 | – | 58,5 |
| 11,2 | 34,7 | 37,0 | 39,2 | 41,4 | 43,9 | 46,7 | 49,5 | 52,3 | 55,1 | 58,5 | 61,9 |
| 11,8 | 36,6 | – | 41,3 | – | 46,3 | – | 52,2 | – | 58,1 | – | 65,2 |
| 12,5 | 38,8 | 41,3 | 43,8 | 46,0 | 49,1 | 52,3 | 55,4 | 58,5 | 61,6 | 65,4 | 69,1 |
| 13,2 | 41,0 | – | 46,3 | – | 51,9 | – | 58,5 | – | 65,1 | – | 73,1 |
| 14,0 | 43,6 | 46,4 | 49,2 | 52,0 | 55,1 | 58,6 | 62,1 | 65,6 | 69,1 | 73,3 | 77,5 |
| 15,0 | 46,7 | – | 52,7 | – | 59,1 | – | 66,6 | – | 74,1 | – | 83,1 |
| 16,0 | 49,9 | 53,1 | 56,3 | 59,1 | 63,1 | 67,1 | 71,1 | 75,1 | 79,1 | 83,9 | 88,7 |
| 17,0 | 53,2 | – | 59,4 | – | 67,1 | – | 75,6 | – | 84,1 | – | 94,3 |
| 18,0 | 53,8 | 59,4 | 63,0 | 66,6 | 71,1 | 75,6 | 80,1 | 84,6 | 89,1 | 94,5 | 99,9 |
При намотуванні обмотки на ребро перевірити відношення радіального розміру проводу до осьового:
.
Отримані стандартні розміри витка записуються по формі: 
.
5.7.5. Осьовий розмір витка обмотки нижчої напруги, мм,
|
|
|
мм.
5.7.6. Уточнене значення густини струму обмотки нижчої напруги, А/мм2,
.
5.8. Осьовий розмір обмотки нижчої напруги, мм,
мм.
5.9. Ширина радіального каналу між шарами обмотки нижчої напруги 
обирається за табл. 3.3.
5.10. Радіальний розмір обмотки нижчої напруги, мм,
.
5.11. Густина теплового потоку на поверхні обмотки нижчої напруги, Вт/м2
.
Отримане значення густини теплового потоку на поверхні обмотки нижчої напруги не перевищує граничного значення 1400 Вт/м2.
5.12. Внутрішній діаметр обмотки нижчої напруги, мм,
.
5.13. Зовнішній діаметр обмотки нижчої напруги, мм,
.
5.14. Середній діаметр обмотки нижчої напруги, мм,
.
5.15. Маса міді обмотки нижчої напруги, кг,
,
де 
– щільність міді, становить 
кг/мм3.
