Продовження таблиці 4. 2

2 3 4 5 6 7 8

Ци-ліндрич-на багатоша-рова з круглого проводу

ВН

НН

Проста технологія виготовлен-ня

Погір-шення тепловід-дачі і зменшен-ня механіч-ної міцності із зростан-ням потуж-ності

Мідь

До 630

Від 0,3 до 100

До 35

Від 0,1134 до 42,44

Рис.5.1

а, б

Алюмі-ній

До 630

Від 2 до 135

До 35

Від 1,43 до 50,24

Гвинтова одно-, дво- і багато-ходова з прямо-кутного проводу

НН

Висока механічна міцність, надійна ізоляція, гарне охолоджен-ня

Більш висока вартість у порівнян-ні з циліндри-чною обмот-кою

Мідь

Від 160 і вище

Від 300 і вище

До

Від 75 і вище

12-16 і

більше

Алюмі-ній

Від 100 і вище

Від 150 і вище

До

От і вище

Безперер-вна котушко-ва з прямо-кутного проводу

ВН

НН

Висока електрична і механічна міцність, гарне охолоджен-ня

Необхі-дність переклад-ки половини котушок при намоту-ванні

Мідь

Від 160 і вище

Від 15 і вище

Від 3 до 110-220

Від 5,04 і вище

3-5

Рис.5.1

в, г

Алюмі-ній

Від 100 і вище

Від 10 і вище

Від 3 до 110-220

Від 7,21 і вище

Подальший розрахунок для кожного типу обмоток НН вибирається своїм особливим шляхом.

4.7 Розрахунок циліндричної обмотки з прямокутного проводу (число шарів - 2)

4.7.1 Число витків в одному шарі

. (4.7)

4.7.2 Орієнтований осьовий розмір витка, см,

, (4.8)

де - за п. 3.11.

4.7.3 За значеннями і (з п. 4.2) за сортаментом обмоткового проводу для трансформаторів (табл. 4.3, 4.4) підбираються відповідні проводи з дотриманням таких правил:

а) паралельні проводи розміщаються в осьовому напрямку;
число паралельних проводів не більше 4-6 при намотуванні плиском і не більш 6-8 при намотуванні на ребро;

б) число різних розмірів проводів не більше 2;

в) радіальні розміри всіх паралельних проводів витка рівні між собою;

г) радіальні розміри проводів не виходять за граничні
розміри за припустимими додатковими втратами (як правило, не більше - див. табл. 4.5);

д) при намотуванні на ребро відношення радіального розміру проводу до осьового його розміру не менше 1,3 і не більше 3;

е) розрахункова висота обмотки на 0,5-1,5 см
менше, ніж .

Можна використовувати таку послідовність дій при виборі проводів:

- визначаємо орієнтований радіальний розмір проводів, мм,

. (4.9)

Якщо , знайденого за табл. 4.5, необхідно перейти до тришарової або чотиришарової обмотки і повернутися до п. 4.7.1 з урахуванням зауважень п. 4.7.8;

- за табл. 4.3 або 4.4 підбираємо провід перетином і
висотою . Якщо такого проводу в таблиці немає, то перетин витка розбивають на паралельні проводи. Розміри паралельних проводів підбирають з табл. 4.3 або 4.4 за значеннями і

Підбір можна починати з =2. Для більшої точності відповідності реального осьового розміру витка й орієнтовані осьові розміри паралельних проводів можна підбирати неоднаковими. Осьовий розмір проводу, що дорівнює , може відповідати розмірові "у" у табл. 4.3, 4.4 при намотуванні плиском або розмірові "а" при намотуванні на ребро.

Таблиця 4.3 – Нормальні розміри і перетини прямокутного обмотувального мідного проводу марки ПБ

а у	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80	1,90	2,00	2,12	2,24	2,36	2,60	2,65	2,80	3,00	3,15	3,33	3,55	3,75	4,00	4,25	4,50	4,75	5,00	5,30	5,60
3,75	5,84	-	5,79	-	6,39	-	7,14	-	8,04	-	8,83	-
4,00	5,89	5,79	6,19	6,44	6,84	7,84	7,64	8,12	8,60	8,89	9,45	10,1	10,7
4,25	5,14	-	6,59	-	7,289	-	8,14	-	9,16	-	10,1	-	11,4
4,50	6,09	6,54	6,93	7,29	7,74	8,19	8,64	9,18	9,72	10,1	10,7	11,4	12,1	13,0	13,6
4,75	6,44	-	7,38	-	8,19	-	9,14	-	10,3	-	11,3	-	12,8	-	14,4
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	15,2	16,2	17,2
5,30	7,21	-	8,27	-	9,18	-		-	11,5	-	12,7	-	14,3	-	16,2	-	18,3
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	17,1	18,2	19,3	20,1	21,5
6,00	8,19	-	9,39	-	10,4	-	11,6	-	13,5	-	14,5	-	16,3	-	18,4	-	20,8	-	23,1
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	19,3	20,6	21,8	22,8	24,3	25,9	27,5
6,70	9,17	-	10,5	-	11,7	-	13,0	-	14,7	-	16,2	-	18,2	-	20,6	-	23,2	-	25,9	-	29,3
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,	20,8	21,8	23,2	24,7	25,8	27,5	29,3	31,1	32,9	34,6
7,50	10,3	-	11,8	-	13,1	-	14,6	-	16,4	-	18,2	-	20,5	-	23,1	-	26,5	-	29,1	-	32,9	-	36,6
8,00	11,6	11,2	12,6	13,2	14,0	14,8	15,6	16,6	17,6	18,3	19,5	20,7	21,9	23,5	24,7	25,3	27,9	29,1	31,1	33,1	35,1	37,1	39,2	41,5	43,9
8,50	11,7	-	13,4	-	14,9	-	16,6	-	18,7	-	20,9	-	23,3	-	26,2	-	29,6	-	33,1	-	37,4	-	41,6	-	46,7
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	27,8	92,6	31,8	32,9	35,1	37,4	39,6	41,9	44,1	46,8	49,5
9,50	13,1	-	15,0	-	16,7	-	18,7	-	20,9	-	23,2	-	26,1	-	29,4	-	33,2	-	37,1	-	41,9	-	46,6	-	52,3
10,00	13,8	14,8	15,8	16,6	17,6	18,6	19,6	20,8	22,0	23,4	24,5	26,0	27,5	29,5	31,0	33,0	35,0	36,6	39,1	41,6	44,1	46,6	49,1	52,1	56,1
10,60	14,8	-	16,8	-	18,7	-	20,5	-	23,4	-	26,0	-	29,1	-	32,8	-	37,1	-	41,3	-	46,8	-	52,1	-	58,5
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	30,8	33,1	34,7	37,0	39,2	41,4	43,9	46,7	49,5	52,5	55,1	58,5	61,9
11,8		-	18,7	-	20,9	-	23,2	-	26,1	-	29,0	-	32,5	-	36,6	-	41,3	-	46,3	-	52,2	-	58,1	-	65,2
12,5		18,5	19,8	20,9	22,1	23,4	24,6	26,1	27,6	29,0	30,7	32,6	-	37,0	39,8	41,3	43,6	46,0	49,1	52,3	55,4	58,5	61,6	65,4	69,1
13,2					23,4	-	26,0	-	29,2	-	32,5	-	36,4	-	41,0	-	46,3	-	51,9	-	58,5	-	65,1	-	73,1
14,0					24,6	26,2	27,6	29,3	31,0	32,5	34,5	36,6	38,7	41,5	43,6	46,4	49,2	52,0	55,1	58,6	62,1	65,6	69,1	73,3	77,5
15,0							29,6	-	33,2	-	37,0	-	41,5	-	46,7	-	52,7	-	58,1	-	66,6	-	74,1	-	83,1

Таблиця 4.4 – Нормальні розміри і перетини прямокутного обмотувального алюмінієвого проводу марки АПБ

а у	1,81	1,95	2,1	2,26	2,44	2,63	2,83	3,05	3,28	3,53	3,8	4,1	4,4	4,7	5,1	5,5	6,0	6,5	7,0
4,1	7,21	7,79	8,13	8,79	9,52	10,3	11,1	12,0	13,0	14,0	15,1
4,4	7,75	8,37	8,76	9,46	10,2	11,1	12,0	12,9	13,9	15,0	16,2	17,1
4,7	8,3	8,96	9,39	10,1	11,0	11,9	12,8	13,8	14,9	16,1	17,4	18,4
5,1	9,02	9,74	10,2	11,0	11,9	12,9	13,9	15,1	16,2	17,5	18,9	20,0	21,5
5,5	9,75	10,5	11,1	11,9	12,9	14,0	15,1	16,3	17,5	18,9	20,4	21,7	23,3	25,0	27,2
5,9	10,5	11,3	11,9	12,8	13,9	15,0	16,2	17,5	18,9	20,3	21,9	23,3	25,1	26,8	29,2
6,4	11,4	12,3	12,9	14,0	15,1	16,3	17,6	19,0	20,5	22,1	23,8	25,3	27,3	29,2	31,7	34,3	37,5
6,9	12,3	13,3	14,0	15,1	16,3	17,7	19,0	20,6	22,1	23,9	25,7	27,4	29,5	31,5	34,3	37,1	40,5
7,4	13,3	14,2	15,0	16,2	17,6	19,0	20,4	22,1	23,6	25,6	27,6	29,4	31,7	33,9	36,8	39,8	43,3	47,2	50,0
8,0	14,4*	15,4*	16,3	17,6	18,9	20,5*	22,1	23,9	25,7	27,7*	29,9	31,9*	34,3	36,7	39,9	43,1*	47,1	51,1	55,1
8,6	15,5	16,6	17,6	18,9	20,5	22,1	23,8	25,7	27,7	29,9	32,2	34,4	36,9	39,5	43,0	46,4	50,7	55,0	59,3
9,3	16,6	17,9	19,0	20,5	22,2	24,0*	25,8	27,9	30,0	32,3	34,8	37,2	40,0*	42,8	46,5	50,3	54,9	59,6	64,2
10,0	17,9*	19,3*	20,5*	22,1*	23,9	25,8*	27,8	30,0	32,3	34,8*	37,5	40,1	43,1*	46,1*	50,1*	54,1*	59,1	64,1	69,1
10,8	19,3	20,9	22,2	23,9	25,9	27,9	30,1	32,4	34,9	37,6	40,5	43,4	46,6	49,9	54,2	58,5	63,9	69,3	74,7
11,6			23,9	25,7	27,8	30,0	32,3	34,9	37,5	40,5	43,6	46,7	50,1	53,6	58,3	62,9	68,7	75,5	80,4
12,5			25,8	27,8	30,0	32,4*	34,9	37,6	40,5	43,6*	47,0	50,4	54,1	57,9*	62,9	67,9*	74,1	80,4	86,6
13,5					32,4	35,0	37,7	40,7	43,8	47,2	50,8	54,4	58,5	62,6	68,0	73,4	80,1	86,9	93,6
14,5					34,9		40,5	43,7	47,1	50,6	54,6	58,6	62,9	67,3	74,1	78,9	86,1	93,4	100,6
15,6							43,7	47,1	50,7	54,6	58,8	63,1	67,6	72,4	79,7	84,9	62,7	100,5	108,3
16,8							47,0	50,7	54,6	58,8	63,3	68,0	73,0	78,1	84,8	91,5	99,9	108,3	116,7
18,0									58,5	63,0	67,9	72,9	78,3	83,7	90,9	98,1	107,1	116,1	125,1

Таблиця 4.5 - Орієнтовані граничні розміри проводу, см, циліндричних обмоток із прямокутного проводу при додаткових втратах, що не перевищують 5 %

Число шарів обмотки
Мідь	1,0	0,71	0,56	0,475	0,4	0,375	0,355	0,335	0,315	0,3
Алюміній	1,16	0,86	0,64	0,59	0,51	0,47	0,44	0,41	0,38	0,38

Підібрані розміри проводу, мм записуються так:

число паралельних розміри голого проводу,

проводів ^х розміри проводу з ізоляцією.

або .

Розрахункова товщина ізоляції на 2 сторони: 2δ= 0,5мм.

Повний перетин витка з паралельних проводів, мм , визначається за формулою

де - перетин одного проводу.

Осьовий розмір витка (висота) , см, визначається згідно з рис.4.1 а, б.

Якщо осьові розміри паралельних проводів рівні між собою, то

4.7.4 Уточнюємо густину струму, А/мм²,

, (4.10)

де П₁ – за п.4.7.3.

4.7.5 Осьовий розмір обмотки, см,

, (4.11)

де h_в1 – за п.4.7.3.

а) б) в) г)

Рисунок 4.1 – Визначення розмірів витка і радіального розміру циліндричної обмотки

4.7.6 Радіальний розмір обмотки, см,

а₁=0,2а'+а₁₁, (4.12)

де - радіальний розмір витка, мм (рис. 4.1 а,б).

Радіальний розмір каналу між шарами (див. рис. 4.1 в) при ≤1кВ вибирається за умовами відводу тепла з табл. 4.6 (канали вертикальні, довжина каналу дорівнює ).

Таблиця 4.6 – Мінімальні розміри охолодних каналів в обмотках, см

Вертикальні канали				Горизонтальні канали
Довжина каналу, см	Обмотка- обмотка	Обмотка- циліндр	Обмотка- стрижень	Довжина каналу, см	Обмотка- обмотка
До 30	0,4-0,5	0,4	0,4-0,5	До 4,0	0,4
30-50	0,5-0,6	0,5	0,5-0,6	4-6,0	0,5
50-100	0,6-0,8	0,5-0,6	0,6-0,8	6-7,0	0,6
100-150	0,8-1,0	0,6-0,8	0,8-1,0	7-8,0	0,7

Якщо дійсний радіальний розмір проводу "а" дорівнює половині або менше половини граничного розміру, знайденого за граничним питомим тепловим потоком q (для q =1200 Вт/м по кривих рис. 4.2), то канал між шарами може бути замінений твердою міжшаровою ізоляцією - двома шарами електрокартона по 0,5 мм. У цьому випадку =0,1 см.

а) б)

Рисунок 4.2 - Графіки для визначення орієнтованого розміру металу обмотки між двома охолоджувальними каналами

4.7.7 Густина теплового потоку на поверхні обмотки, Вт/м :

а) за наявності охолоджувального каналу між шарами:

, (4.13)

б) обмотка без охолоджувального каналу:

. (4.14)

Розміри а, - за п. 4.7.3, коефіцієнт К =15 для мідного проводу і К =24 - для алюмінієвого проводу. Отримане значення повинне бути ≤ (1200 - 1400) Вт/м.

4.7.8 Циліндрична обмотка з прямокутного проводу для сторони НН може бути намотана в три-чотири шари. Розрахунок такої обмотки проводиться також за пп.4.7.1-4.7.7 з урахуванням дійсного числа шарів і внесення відповідних виправлень у пп.4.7.1, 4.7.6, 4.7.7. Наприклад, при 4 з одним охолоджвальним каналом і двома шарами міжшарової ізоляції см (рис. 4.1 г):

визначається за п. 4.7.7 б.

Розрахунок обмотки завершується визначенням її діаметрів за пп. 4.9-4.11.

4.8 Розрахунок гвинтової обмотки

У гвинтовій обмотці паралельні проводи розміщуються в радіальному напрямку. Обмотка може бути виконана з радіальними каналами між витками і групами проводів (при Δ >2,5 А/мм для мідного проводу і Δ > 1,8 А/мм для алюмінієвого проводу) і без радіальних каналів із щільним приляганням витків (при Δ <2,5 А/мм для міді і Δ < 1,8 А/мм для алюмінію).

4.8.1 Розрахунок обмотки з радіальними каналами

1 Орієнтований осьовий розмір витка для одноходової обмотки, см,

, (4.10)

де - за п. 3.11;

- за п. 4.4;

- осьовий розмір масляного охолоджувального каналу між витками, орієнтовно може бути прийнятий ≈0,1 , але не менше 0,4 см, де - за п. 3.10.

2 Найбільший осьовий розмір проводу визначається по кривих рис. 4.2 для припустимої щільності теплового потоку

=1500 Вт/м.

3 Робимо порівняння орієнтованого осьового розміру витка , найбільшого розміру проводу і граничного розміру проводу за сортаментом (табл. 4.3, 4.4, для міді =1,55 см, для алюмінію =1,85 см). Якщо > (при < ) або > (при < ),то може бути застосована двоходова обмотка або чотириходова (при >2 + ). Для дво- і чотириходової обмоток орієнтований осьовий розмір витка може бути визначений більш точно за формулою

4 До отриманих орієнтованих значень перетину витка (за п. 4.2) і за сортаментом обмоткового проводу (табл. 4.3, 4.4) підбираються відповідні перетини проводу з дотриманням таких вимог:

- мінімальне число паралельних проводів в одноходовій
обмотці – 4, у двоходовій – 8, у чотириходовій – 16;

- усі паралельні проводи мають однакові розміри і площі поперечного перерізу;

- осьовий розмір проводу .

Можна використовувати таку послідовність дій при виборі проводів:

1 Осьовий розмір проводу, мм, беремо таким, що приблизно дорівнює в одноходовій обмотці (рис. 4.3 а);

у двоходовій обмотці (рис. 4.3 б);

у чотириходовій обмотці (рис. 4.3 в).

Якщо знайдений розмір < 0,5 , то можна зменшити число радіальних каналів у 2 рази. В одноходовій обмотці канали можна зробити через 2 витки (рис. 4.3 г), при цьому

Тут δ - товщина прокладки між здвоєними витками, як правило, дорівнює 0,1 см.

У двоходовій обмотці масляний канал між двома групами проводів витка можна замінити прокладкою з товщиною δ = 0,1 см (рис. 4.3 д), тоді

У чотириходовій обмотці 2 канали з трьох всередині витка замінюються прокладками (рис. 4.3 е), при цьому

Рисунок 4.3 - Визначення розмірів витка гвинтової обмотки з радіальними каналами

2 Задаємося числом паралельних проводів з урахуванням наведеного вище зауваження і визначаємо перетин одного проводу, мм :

за і підбираємо відповідний провід (за табл. 4.3, 4.4).

Підібрані розміри проводів, мм, записуються так:

число паралельних розміри проводу без ізоляції,

проводів розміри проводу з ізоляцією

або .

Розрахункова товщина ізоляції на 2 сторони:

2δ = 0,5 мм, тобто

, .

Повний перетин витка, мм ,

де - перетин одного проводу (з таблиці 4.2).

Уточнюємо густину струму, А/мм :

3 Осьовий розмір витка і радіальний розмір обмотки , см, визначаються відповідно до рис.4.3:

- для одноходової обмотки (рис. 4.3 а, г)

=0,1 , ;

- для двоходової обмотки (рис. 4.3 б) з каналами між групами проводів:

=0,2 + , ;

- для двоходової обмотки (рис. 4.3 д) з прокладками між

групами проводів:

=0,2 + , ;

- для чотириходової обмотки з каналами між усіма групами

проводів (рис. 4.3 в):

=0,4 +3 , ;

- для чотириходової обмотки з I каналом і 2 прокладками у

групі проводів (рис. 4.3е):

=0,4 + +2 , .

4 Осьовий розмір (висота) обмотки, спресованої після сушіння трансформатора, , см, визначається за такими формулами.

Для одноходової обмотки (рис. 4.3 а) із трьома транспозиціями (за схемою рис. 4.4 а)

Коефіцієнт k враховує усадку міжкотушкових прокладок після сушіння й обпресування обмотки і може бути прийнятий k =0,94 - 0,96.

Для одноходової обмотки з каналами через один виток (рис. 4.3 г) із трьома транспозиціями

де - товщина прокладки між здвоєними витками, як правило,
дорівнює 0,1 см.

Рисунок 4.4 – Схеми транспозиції

Для двоходової обмотки на рис. 4.3 б з рівномірно розподіленою транспозицією за схемою рис. 4.4 б

Для двоходової обмотки без каналу між двома групами проводів на рис. 4.3 д

Для чотириходової обмотки з каналами між усіма групами проводів на рис. 4.3 в

Для чотириходової обмотки з 1 каналом і 2 прокладками у групі проводів на рис. 4.3 е

Якщо обмотка ВН - спіральна безперервна, то у гвинтовій обмотці НН бажано зробити 2 канали по 1,0 см для зменшення осьових механічних сил.

5 Щільність теплового потоку на поверхні обмотки, Вт/м :

а) з каналами між усіма витками і групами проводів (рис. 4.3 а, б, в):

;

б) для обмоток із здвоєними витками (рис. 4.3 г) або групами проводів (рис. 4.3 д, е):

Коефіцієнт К =1,5 для мідного проводу і К=2,4 - для алюмінієвого проводу; = I для одноходових обмоток, = 0,5 для двоходових обмоток і =0,25 для чотириходових обмоток; - за п. 4.8.4, - за п. 4.8.5.

Потім визначаються діаметри обмотки за пп.4.9-4.11.

4.8.2 Розрахунок гвинтової обмотки без радіальних каналів

1 Сумарний радіальний розмір проводів, необхідний для одержання повного перетину усіх витків обмотки, см,

2 Найбільший сумарний радіальний розмір металу проводів обмотки між двома осьовими охолоджувальними каналами, см,

де =1200-1500 Вт/м ; К =107 для мідного проводу і К =172 для алюмінієвого проводу.

Порівнюємо і . Якщо < , виконується
одношарова обмотка ( ), якщо 2 > > , то =2, тобто виконується двошарова обмотка.

3 Орієнтований осьовий розмір витка, см,

Якщо ≤ (граничного розміру проводу за сортаментом табл. 4.3, 4.4), то виконується одноходова обмотка.

Якщо < ≤2 , виконується двоходова обмотка і, якщо >2 , виконується чотирьохходова обмотка. У двоходовій і чотириходовій обмотках осьовий розмір витка визначається за формулою

4 Осьовий розмір проводу, мм, беремо таким, що приблизно дорівнює:
- в одноходовій обмотці (рис. 4.5 а) ;

- у двоходовій обмотці (рис. 4.5 б)

- у чотириходовій обмотці (рис.4.5 в) .

За розрахованим значенням знаходимо близьке значення за сортаментом проводів (табл. 4.3, 4.4).

Рисунок 4.5 - Визначення розмірів у гвинтовій обмотці без радіальних каналів

5 Визначаємо число паралельних проводів у групі і радіальний розмір проводу за значеннями з п.5 і значенням з п. 4.2 так, щоб додаткові втрати в обмотці не вийшли за рівень 5%.