Частота 50 гц

Тип трансфор-матора

Частота 400 гц

Напряжение, В

Напряжение, В

ВН

НН

ВН

НН

0,25

ОВ-0,25

127, 220, 380, 660

26, 127, 133-115

ОВ-0,25-0,4

220, 380, 660

26, 36, 133-115, 220, 230

0,63

ОВ-0,63

127, 220, 380, 660

26, 127, 133-115

ОВ-0,63-0,4

220, 380, 660

26, 36, 133-115, 220, 230

1,0

ОВ-1,0

127, 220, 380, 660

26, 127, 133-115, 230

ОВ-1,0-0,4

220, 380

26, 36, 133-115, 220, 230

1,6

ОВ-1,6

127, 220, 380, 660

26, 127, 133-115, 230

ОВ-1,6-0,4

220, 380, 660

26, 36, 133-115, 220, 230

2,5

ОВ-2,5

127, 220, 380, 660

26, 127, 133-115, 230

ОВ-2,5-0,4

220, 380, 660

26, 36, 133-115, 220, 230

4,0

ОВ-4,0

127, 220, 380, 660

26, 127, 133-115, 230

ОВ-4,0-0,4

220, 380, 660

133, 230

6,3

ОЗ-6,3

127, 220, 380, 660

26, 127, 133-115, 230

ОВ-6,3-0,4

220, 380, 660

133, 230

10

ОЗ-10

127, 220

127, 133-115, 230

ОВ-10-0,4

220, 380, 660

133-115, 230

16

ОЗ-16

220, 380, 660

133-115, 230

ОЗ-16-0,4

220, 380

133-115, 230

25

ОЗ-25

220, 380, 660

133-115, 230

ОЗ-25-0,4

220, 380

133-115, 230

40

ОЗ-40

220, 380, 660

133-115, 230

ОЗ-40-0,4

220, 380

133-115

63

ОЗ-63

380

133-115

-

-

-

Срок службы трансформаторов в зависимости от температуры окружающего воздуха и перегрева обмоток можно определить

,

где t - срок службы при температуре T; Т - температура старения изоляции в градусах абсолютной шкалы; А, b - постоянные величины, зависящие от свойств материалов и рода окружающей среды для кремнийорганической изоляции b = 14 200; е - основание натуральных логарифмов.

Если известна температура T₂ и срок службы t₂, то при сроке службы t₁

Температура

.

Среднее превышение температуры обмоток определяется выражением

°С,

где Вт/м².

Типы судовых трехфазных трансформаторов Таблица 2.

Мощность, кВ·А	Тип трансфор-матора	Частота 50 гц	Тип трансфор-матора	Частота 400 гц
		Напряжение, В		Напряжение, В
		ВН	НН		ВН	НН
1,6	ТВ-1,6	220, 380, 660	133, 230	ТВ-1,6-0,4	220, 380	133, 230
2,5	ТВ-2,5	220, 380, 660	133, 230	ТВ-2,5-0,4	220, 380, 660	133, 230
4,0	ТВ-4,0	220, 380, 660	133, 230	ТВ-4,0-0,4	220, 380, 660	133, 230
6,3	ТЗ-6,3	220, 380, 660	133, 230	ТЗ-6,3-0,4	220, 380, 660	133, 230
10	ТЗ-10	220, 380, 660	133, 230	ТЗ-10-0,4	220, 380, 660	133, 230
16	ТЗ-16	220, 380, 660	133, 230	ТЗ-16-0,4	220, 380, 660	133, 230
25	ТЗ-25	220, 380, 660	133, 230	ТЗ-25-0,4	220, 380, 660	133, 230
40	ТЗ-40	380, 660	133, 230	ТЗ-40-0,4	380, 660	133, 230
63	ТЗ-63	380, 660	133, 230	ТЗ-63-0,4	380, 660	133, 230
100	ТЗ-100	380, 660	133, 230	ТЗ-100-0,4	380, 660	230

Допустимый коэффициент перегрузки можно определить

,

где I₁ и I₂ -- токи, соответствующие температурам T₁ и T₂; ?? -- среднее превышение температуры обмоток, измеренное методом «нагретого сопротивления», °С; S_обм -- эффективная поверхность охлаждения обмоток трансформатора, м².

Трансформаторы допускают работу в условиях периодической качки с наклоном до 45° и длительных наклонов в любую сторону до 15°, а также эпизодических наклонов до 45° продолжительностью до 6 час. Опыт эксплуатации показал, что из всего электрооборудования трансформаторы имеют самую высокую вероятность безотказной работы и ремонт их в судовых условиях, как правило, не требуется. Параметры судовых трансформаторов приведены в таблице 3.

Примечание: Значения P_K, e_к, и ?U, приведены к температурам обмотки: для трансформаторов водозащищенного исполнения (кроме типов ТВ-6,3-0,4 и ТВ-10-0,4) - 100°С; для трансформаторов брызгозащищенного исполнения и типов ТВ-6,3-0,4, ТВ-10-0,4 водозащищенного исполнения - 150°С.

Параметры судовых трансформаторов Таблица 3.

	№ пп.	Тип трансфор-матора	Мощность потерь, Вт	?U при cos ?2 = 1	eк, %	I0, %	?, %
			P0	PK
Однофазные	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	ОВ-0,25 ОВ-0,63 ОВ-1,0 ОВ-1,6 ОВ-2,5 ОВ-40 ОЗ-6,3 ОЗ-10 ОЗ-16 ОЗ-25 ОЗ-40 ОЗ-63	6 11,0 15,0 18,2 28,0 37,0 48,0 65,0 90 180 260 320	15 35,0 45,0 62,0 72,0 90,0 230 315 590 830 1100 1800	5,85 5,3 4,45 3,9 2,9 2,5 3,6 3,2 3,65 3,35 2,85 3,0	5,9 5,4 4,5 4,0 3,0 2,6 3,7 3,5 3,7 3,8 3,7 4,7	22 18 14 11 10 8,5 7,0 5,5 5,0 8,9 8,5 5,8	93,0 93,7 94,5 95,5 96,0 97,5 96,0 96,3 96,0 96,3 96,5 96,5
Трехфазные	13 14 15 16 17 18 19 20 21 22	ТВ-1,6 ТВ-2,5 ТВ-4 ТЗ-6,3 ТЗ-10 ТЗ-16 ТЗ-25 ТЗ-40 ТЗ-63 ТЗ-100	36 46 61 84 107 146 225 300 400 475	67,0 80,0 105 210 340 470 830 1140 1700 2500	4,1 3,2 2,6 3,4 3,4 3,0 3,3 2,85 2,6 2,7	4,2 3,4 2,7 3,5 3,5 3,4 3,45 3,5 3,7 4,7	14,5 11,5 10,5 9,0 7,0 5,5 14,0 11,0 8,5 5,8	94,0 95,5 96,0 96,0 96,0 96,5 96,0 96,5 97,2 97,2
Однофазные	23 24 25 26	ОВ-0,25 ОВ-1,0 ОВ-1,0 ОВ-1,6	6 11,0 15,0 18,2	19,2 48 51 70	7,7 7,6 5,1 4,4	7,7 7,7 5,2 4,5	22 18 14 11	91,0 91,5 93,5 95,0
Трехфазные	27 28	ТВ-1,6 ТВ-2,5	36 46	80 96	5,0 3,85	5,1 4,0	14,5 11,5	93,5 95,0
Однофазные	29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39	ОВ-0,25-0,4 ОВ-0,63-0,4 ОВ-1,0-0,4 ОВ-1,6-0,4 ОВ-2,5-0,4 ОВ-40-0,4 ОЗ-6,3-0,4 ОЗ-10-0,4 ОЗ-16-0,4 ОЗ-25-0,4 ОЗ-40-0,4	8,5 14 20 32 42 56 75 102 127 170 200	10,5 10,3 21,5 32,5 37,0 51,0 66,0 81,0 212 283 630	4,1 3,05 2,15 2,0 1,5 1,28 1,05 0,8 1,35 1,13 1,5	4,5 4,7 2,9 2,9 2,8 2,7 2,7 3,0 3,6 2,65 2,8	12 6,0 6,5 4,0 3,5 2,7 2,1 1,9 1,3 1,2 0,7	93,0 95,0 96,0 96,2 97,2 97,4 98,0 98,2 98,0 98,0 98,0
Трехфазные	40 41 42 43 44 45 46 47 48 49	ТВ-1,6-0,4 ТВ-2,5-0,4 ТВ-4-0,4 ТЗ-6,3-0,4 ТЗ-10-0,4 ТЗ-16-0,4 ТЗ-25-0,4 ТЗ-40-0,4 ТЗ-63-0,4 ТЗ-100-0,4	50 75 95 110 155 216 285 370 375 561	35,5 40,0 53,0 80,0 110 208 290 505 1040 1310	2,22 1,6 1,35 1,3 1,15 1,3 1,18 1,3 1,55 1,35	3,0 2,5 2,26 3,1 3,0 2,95 3,02 3,4 3,13 2,96	6,0 5,5 4,2 3,0 2,5 2,0 1,5 1,3 0,85 0,7	95,5 96,0 96,8 97,5 97,5 98,0 98,0 98,0 98,0 98,0

• 3. Мегнитопроводы и обмотки силовых трансформаторов и дросселей
• Магнитопроводы силовых трансформаторов и дросселей сглаживающих фильтров подразделяют в зависимости от конфигурации на броневые (Ш-образные), стержневые (О-образные) и тороидальные.

а)	б)	в)	г)
Рис. 1. Магнитопроводы и размещение обмоток на магнитопроводах

Схематическое устройство таких магнитопроводов и расположение обмоток на них показано на рис. 1, а - в. В свою очередь, некоторые из этих магнитопроводов можно еще различать по технологии их производства: штампованные, витые, литые и т. д. Например, тороидальные магнитопроводы могут быть набраны из тонких шайб трансформаторной стали (рис. 1, г). Наряду с этим могут быть тороидальные магнитопроводы, витые из ленты, и литые из соответствующего магнитного материала (например, отформованные и отожженные ферритовые магнитопроводы).

Штампованные магнитопроводы набираются .в пакет нужной толщины из тонких; пластин (0,15--0,50 мм), изолированных друг от друга лаком, бумагой или кремнийорганической пленкой. Иногда применяется в качестве изолирующего вещества смесь фосфатов железа и марганца с лаком. Для удобства сборки магнитопровода пластины делаются составными и собираются в пакет уже после того, как на сердечник магнитопровода надеты обмотки. Весь пакет магнитопровода стягивается шпильками или скобой. Конструкции магнитопровода уделяется особое внимание: с одной стороны, при недостаточном сжатии пластин пакета создается излишний шум (дребезжание), с другой стороны, при сильном стягивании пакета шпильками и плохой их изоляции от пакета возможно короткое замыкание пластин и увеличение потерь в магнитопроводе, вследствие чего повышается его нагревание.

Ленточные магнитопроводы изготавливаются двумя основными способами: гибки или разрезания. В первом случае пакет тонкой ленты сгибается по нужной форме, склеивается и его края шлифуются так, чтобы две части магнитопровода плотно соприкасались. Во втором случае на оправку наматывается непрерывная лента до получения нужного сечения магнитопровода, затем последний виток ленты приваривается к пакету. После чего полученный замкнутый магнитопровод разрезается на две части и торцевые края шлифуются с тем, чтобы при сборке магнитопровода с наложенными на него обмотками торцевые поверхности ярма магнитопровода плотно соприкасались между собой.

Ленточные магнитопроводы по сравнению со штампованными допускают магнитную индукцию на 20--30% выше, потери в них меньше, заполнение объема магнитопровода активными материалами выше и к. п. д. трансформатора больше.

Тороидальные магнитопроводы существенно отличаются от штампованных и ленточных тем, что в них все магнитные силовые линии замыкаются через тор и поэтому магнитное рассеяние мало. Прессованные тороидальные магнитопроводы могут иметь формы с различными сечениями (круглые, прямоугольные, эллиптические). Так как технология изготовления обмоток при полностью замкнутом торе сложна, то часто предусматривается разрезание тора с последующим его закреплением после расположения на его частях отдельно изготовленных обмоток.

Магнитопроводы дросселей сглаживающих фильтров выпрямителей почти такие же, как и у трансформаторов. Отличие в тем, что у них есть «воздушный» зазор на пути магнитных потоков. На практике в зазор вставляется изоляционная (диэлектрическая) прокладка, с помощью которой длина зазора фиксируется механически. Если используется штампованный магнитопровод Ш- или П-образной формы, то сборка листов производится встык, чем обеспечивается наличие минимально необходимого воздушного зазора. В трансформаторах сборка листов производится внахлест.

Зазор в магнитопроводе дросселя сглаживающего фильтра необходим для сохранения величины индуктивности дросселя Lдр на почти одинаковой величине при двукратном изменении тока в обмотке от I₀ до 2 I₀. Практически встречаются и другие ограничения пределов тока I₀, при которых должна сохраняться индуктивность дросселя неизменной.



Рис. 2. Диаграмма режимов работы дросселя сглаживающего фильтра при разных токах I0

На диаграмме режима работы магнитопровода дросселя сглаживающего фильтра (рисунок 2) показаны отдельные циклы перемагничивания, происходящие под воздействием переменной составляющей тока I~ и перемещении рабочей точки по характеристике намагничивания магнитопровода в зависимости от тока I0.

Из рисунка 2 видно, что величина 2Фмакс при одном и том же значении I~ меняется в зависимости от местоположения рабочей точки на характеристике намагничивания магнитопровода. Если учесть, что индуктивность дросселя

,

а отношение Ф_макс/I_~ можно выразить через tg ?, то легко показать также, что

 Гн,

где ? -- угол наклона оси гистерезисной петли, изменяющийся в зависимости от тока I0.

Наличие воздушного зазора в магнитопроводе увеличивает общее магнитное сопротивление цепи и уменьшает нелинейность характеристики, вследствие чего величина индуктивности дросселя не очень резко меняется с изменением тока подмагничивания I₀.

4. Расчёт трансформатора малой мощности

4.1 Методика расчета

Исходными данными для конструктивного расчета трансформатора являются напряжение первичной обмотки U1, частота сети f, напряжение U2 и ток вторичной обмотки I2.

Расчет трансформатора производят по так называемой типовой мощности РТ, равной полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток: РТ = 0,5 (Р1 + Р2). Обычно эта мощность может быть принята равной мощности вторичной обмотки (кроме случая однополупериодного выпрямления). Типовая мощность трансформаторов для выпрямителей при различных схемах выпрямления приведена в таблице ниже.

Рис. 3. Магнитопровод трансформатора Ш - образной формы.

При расчете трансформатора определяют размеры его сердечника, количество витков и площадь поперечного сечения проводов обмоток. Сердечники трансформаторов выполняют из типовых пластинчатых магнитопроводов, которые изготовляются из электротехнической стали марок Э42, Э310 и др.

На рис. 3 показан магнитопровод Ш - образной формы.

Расчет трансформаторов мощностью до 1 кВт производят в следующей последовательности.

1. Для сердечника трансформатора выбирают сталь марки Э42 толщиной 0,35 мм; коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью при этом kст = 0,91.

По номинальной типовой мощности РТ, из таблице 4, находят ориентировочные значения магнитной индукции В в сердечнике трансформатора, плотности тока ?, коэффициента заполнения обмотки медью kМ и к. п. д. трансформатора ?.

2. Определяют величину, равную произведению площади поперечного сечения сердечника SCT на площадь поперечного сечения окна магнитопровода SОK, по формуле

см4.	(56)

3 Пользуясь данными таблице 5, по величине SCT SОK выбирают тип магнитопровода.

В обозначениях магнитопровода первое число указывает ширину стержня сердечника (см. рис. 3, а, мм), второе -- толщину набора пластин (b, мм).

4. Определяют число витков обмоток

; ,	(57)

где ?U1, % и ?U2, % -- относительные падения напряжения в обмотках, определяемые по таблице ниже.

5. Определяют площадь поперечного сечения проводов обмоток по формулам

и

где ? -- плотность тока в обмотках, определяемая по таблице 4, в зависимости от величины РТ.

Выбирают стандартные величины сечений и диаметров изолированных проводов из таблицы 6.

В заключение расчета следует проверить, разместятся ли обмотки на сердечнике. Для этого надо определить число витков в одном ряду, число рядов, толщину всех обмоток с учетом изоляции и сопоставить ее с размером окна сердечника.

Рис. 4. Размещение обмоток трансформатора на Ш - образном сердечнике

Размещение обмоток показано на рис. 4. Ширина окна однофазного трансформатора с одной прямоугольной катушкой определяется по формуле

,

где ?₀ = 1--2 мм -- толщина изоляции между катушкой и стержнем;

a₁₂ = 0,1 -- 1 мм -- толщина изоляции между обмотками;

?₃ = 3 -- 5 мм -- расстояние от катушки до боковых стержней;

a₁ и a₂ -- толщина соответствующих обмоток, мм.

Толщина первичной обмотки определяется по формуле

,

где d1П -- диаметр изолированного провода, мм;

?1 = 0,03 -- 6,1мм -- толщина изоляционной прокладки между слоями. Прокладку применяют, если напряжение между слоями более 50 В;

m1 -- число слоев первичной обмотки.

Число слоев обмотки определяется по формуле

и округляется до ближайшего целого числа. В этой формуле n1 - число витков первичной обмотки в одном слое, определяемое по формуле

где ?1 = 2 -- 5 мм -- расстояние от обмотки до ярма;

Н -- высота окна сердечника, мм.

Аналогично определяются размеры вторичной обмотки:

, ,

При расчете выпрямителя необходимо выбрать вентили (диоды) так, чтобы ток, протекающий через вентиль, не превышал номинального тока вентиля, а обратное напряжение на вентиле было ниже допустимого значения.

4.2 Пример расчета трансформатора малой мощности

Произвести расчет трансформатора для однофазного мостового выпрямителя с силовыми вентилями Ud = 24 В, Id = 5 А при напряжении питающей сети U1 = 220 В и частоте f = 50 гц.

1. Определим элементы выпрямителя. В однофазном мостовом выпрямителе (см. таблицу ниже) средний ток вентиля составляет 0,5Id, т. е. в данном случае 0,5?5 = 2,5 А; обратное напряжение l,57Ud= 1,57?24 = 37,7 В.

Для выпрямителя подходят кремниевые диоды Д214Б на ток 5 А с обратным напряжением 100 В. Падение напряжения на диоде Д214Б составляет 1,5 В. В мостовой схеме ток последовательно протекает через два диода поэтому падение напряжения на вентилях составит 2?1,5=3 В.

Трансформатор необходимо рассчитывать на Ud = 24 + 3 = 27 В.

2. Определим типовую мощность трансформатора и напряжение на вторичной обмотке. В соответствии с таблицей 7, для однофазной мостовой схемы

 В·А,

В.

3 По типовой мощности РТ == 166 ВА возьмем значения В = 1,35 Вб/м2; kМ = 0,35; ? = 0,9; ? = 1,8 А/мм2; ?U1 = 4%; ?U2 = 8%.

4. Определим произведение SCTSOK c учетом kcт = 0,91 (толщина пластины 0,35 мм).

см⁴.

5 Из таблицы 5 выбираем магнитопровод Ш32Х25:

SCTSОK = 205 см4, b = 32 мм, Н = 80 мм, SСТ = 7,28 см2, 65 пластин.

6. Определим число витков обмоток

;

Коэффициент трансформации .

7.Определим токи обмоток и площади поперечного сечения проводов. Для трансформатора однофазного мостового выпрямителя

А,

А,

мм², мм².

Выбираем провода марки ПЭВ-2: для первичной обмотки площадью поперечного сечения 0,4657 мм², d_1П = 0,86 мм; для вторичной обмотки площадью поперечного сечения 3,205 мм², d_2П = 2,14 мм.

8. Определим число витков в слое каждой обмотки

9.

,

10. Определим число слоев обмоток и напряжение между слоями

, m₁ = 12,

, m₂ = 5.

Напряжение между соседними слоями первичной обмотки в режиме холостого хода определяется из выражения

 В.

Поскольку это напряжение меньше 50 В, то изоляция между слоями первичной обмотки не требуется и можно принять ?1 = 0. Так как n2<n1, напряжение между слоями вторичной обмотки еще меньше и ?2 = 0.

10. Определим толщину обмоток

мм,

мм.

11. Определим ширину окна, необходимую для размещения обмотки:

Поскольку ширина окна принятого магнитопровода 32 мм, обмотки в окне размещаются.Зависимость основных параметров от мощности трансформатора

Табл. 4.

Основные параметры	РТ, В·А
	15-50	50-150	150-300	300-1000
Магнитная индукция В, Вб/м2	1,3	1,3-1,35	1,35	1,2-1,3
Плотность тока в обмотках ?, А/мм2	3,8-5	1,9-3,8	1,3-1,9	1,1-1,3
Коэффициент заполнения обмотки медью kМ	0,22-0,28	0,28-0,34	0,34-0,36	0,36-0,38
К п. д. трансформатора ?	0,5-0,8	0,8-0,9	0,9-0,93	0,93-0,95
Падение напряжения в обмотках трансформатора:
?U1, %	5-15	4-5	3-4	1-3
?U2, %	10-20	8-10	6-9	2-6

Данные магнитопроводов

Табл. 5.

Обозначение магнито- провода	Размер окна b ? H, мм2	Толщина набора пластин b, мм	Площадь сечения среднего стержня SСТ, см2	Площадь сечений стали и окна SCTSОК, см4	Количество пластин n, шт.
Ш20?12 16 20 25 32 40 50	20?50	12 16 20 25 32 40 50	2,18 2,91 3,64 4,55 5,82 7,28 9,10	24 32 40 50 64 80 100	31 42 52 65 83 104 130
Ш25?16 20 25 32 40 50 64	25?62,5	16 20 25 32 40 50 64	3,64 4,55 5,68 7,28 9,10 11,40 14,50	62,5 78 97,5 125 156 195 250	42 52 65 83 104 130 166
Ш32?20 25 32 40 50 64 80	32?80	20 25 32 40 50 64 80	5,82 7,28 9,32 11,65 14,56 18,63 23,29	164 205 261 328 410 522 656	52 65 83 104 130 166 208
Ш40?25 32 40 50 64 80 100	40?100	25 32 40 50 64 80 100	9,10 11,65 14,56 18,20 23,29 29,12 36,40	400 512 640 800 1025 1280 1600	65 83 104 130 166 208 260

Данные обмоточных проводов круглого сечения Таблица 6.

Номинальный диаметр проволоки по меди, мм	Площадь поперечного сечения проволоки, мм2	Вес 1 м медной проволоки, г	Диаметр провода с изоляцией, мм
			ПЭЛ	ПЭВ-1	ПЭВ-2	ПБД
0,03	0,00071	0,0063	0,050	0,045	--	--
0,04	0,00126	0,0112	0,060	0,055	--	--
0,05	0,00196	0,0175	0,065	0,080	--	--
0,06	0,00283	0,0251	0,075	0,085	0,09	--
0,07	0,00385	0,0342	0,0842	0,095	0,10	--
0,08	0,00503	0,0447	0,095	0,105	0,11	--
0,09	0,00636	0,0565	0,105	0,115	0,12	--
0,10	0,00785	0,0698	0,120	0,125	0,13	--
0,11	0,00950	0,0845	0,130	0,135	0,14	--
0,12	0,11310	0,101	0,140	0,145	0,15	--
0,13	0,01327	0,118	0,150	0,155	0,16	--
0,14	0,01539	0,137	0,160	0,165	0,17	--
0,15	0,01767	0,157	0,170	0,18	0,19	--
0,16	0,02011	0,179	0,180	0,19	0,20	--
0,17	0,02270	0,202	0,190	0,20	0,21	--
0,18	0,02545	0,226	0,200	0,21	0,22	--
0,19	0,02835	0,252	0,210	0,22	0,23	--
0,20	0,03142	0,279	0,225	0,23	0,24	--
0,21	0,03464	0,308	0,235	0,24	0,25	--
0,23	0,04155	0,369	0,255	0,27	0,28	--
0,25	0,04909	0,436	0,275	0,29	0,30	--
0,27	0,05726	0,509	0,310	0,31	0,32	--
0,29	0,06605	0,587	0,330	0,33	0,34	--
0,31	0,07548	0,671	0,350	0,35	0,36	--
0,33	0,08553	0,760	0,370	0,37	0,38	--
0,35	0,09621	0,855	0,390	0,39	0,41	--
0,38	0,1134	1,010	0,420	0,42	0,44	0,61
0,41	0,1320	1,180	0,450	0,45	0,47	0,64
0,44	0,1521	1,350	0,490	0,48	0,50	0,67
0,47	0,1735	1,540	0,520	0,51	0,53	0,70
0,49	0,1886	1,680	0,540	0,53	0,55	0,72
0,51	0,2043	1,820	0,560	0,56	0,58	0,74
0,53	0,2206	1,960	0,580	0,58	0,60	0,76
0,55	0,2376	2,110	0,600	0,60	0,62	0,78
0,57	0,2552	2,270	0,620	0,62	0,64	0,80
0,59	0,2734	2,430	0,640	0,64	0,66	0,82
0,62	0,3019	2,680	0,670	0,67	0,69	0,85
0,64	0,3217	2,860	0,690	0,69	0,72	0,87
0,67	0,3526	3,130	0,720	0,72	0,75	0,90
0,69	0,3739	3,320	0,740	0,74	0,77	0,92
0,72	0,4072	3,600	0,780	0,77	0,80	0,96
Номинальный диаметр проволоки по меди, мм	Площадь поперечного сечения проволоки, мм2	Вес 1 м медной проволоки, г	Диаметр провода с изоляцией, мм
			ПЭЛ	ПЭВ-1	ПЭВ-2	ПБД
0,74	0,4301	3,820	0,800	0,80	0,83	0,98
0,77	0,4657	4,140	0,830	0,83	0,86	1,01
0,80	0,5027	4,470	0,860	0,86	0,89	1,04
0,83	0,5411	4,810	0,890	0,89	0,92	1,07
0,86	0,5809	5,160	0,920	0,92	0,95	1,10
0,90	0,6362	5,660	0,960	0,96	0,99	1,14
0,93	0,6793	6,04	0,990	0,99	1,02	1,17
0,96	0,7238	6,44	1,020	1,02	1,05	1,20
1,00	0,7854	6,98	1,070	1,08	1,11	1,29
1,04	0,8495	7,55	1,120	1,12	1,15	1,33
1,08	0,9161	8,14	1,160	1,16	1,19	1,37
1,12	0,9852	8,76	1,20	1,20	1,23	1,41
1,16	1,0570	9,40	1,24	1,24	1,27	1,45
1,20	1,1310	10,10	1,28	1,28	1,31	1,49
1,25	1,2270	10,90	1,33	1,33	1,36	1,54
1,30	1,3270	11,80	1,38	1,38	1,41	1,59
1,35	1,4310	12,70	1,43	1,43	1,46	1,64
1,40	1,5390	13,70	1,48	1,48	1,51	1,69
1,45	1,6510	14,70	1,53	1,53	1,56	1,74
1,50	1,7670	15,70	1,58	1,58	1,61	1,79
1,56	1,9110	17,00	1,64	1,64	1,67	1,86
1,62	2,0610	18,30	1,71	1,70	1,73	1,91
1,68	2,2170	18,70	1,77	1,76	1,79	1,98
1,74	2,3780	21,10	1,83	1,82	1,85	2,04
1,81	2,5730	22,90	1,90	1,90	1,93	2,11
1,88	2,7760	24,70	1,97	1,97	2,00	2,18
1,95	2,9870	26,50	2,04	2,04	2,07	2,25
2,02	3,2050	28,50	2,12	2,11	2,14	2,32
2,10	3,4640	30,80	2,20	2,20	2,23	2,40
2,26	4,0120	35,70	2,36	2,36	2,39	2,62
2,44	4,6760	41,60	2,54	2,54	2,57	2,80
2,63	5,4330	48,30	--	--	--	2,99
2,83	6,2900	55,90	--	--	--	3,19
3,05	7,3060	65,0	--	--	--	3,42
3,28	8,4500	75,1	--	--	--	3,65
3,53	9,7870	37,0	--	--	--	3,90
3,80	11,3400	10,10	--	--	--	4,17
4,10	13,2000	117,0	--	--	--	4,47
4,50	15,9000	142,0	--	--	--	4,88
4,80	18,1000	161,0	--	--	--	5,18
5,20	21,2400	189,0	--	--	--	5,53

Табл. 7. Соотношения между токами и напряжениями в основных схемах выпрямления

Схема выпрямления	Типовая мощность транс- форматора	Среднее значение выпрям- ленного напряжения Ud	Амплитудное значение выпрям- ленного напряжения Ud max	Амплитуда обратного напряжения на вентиле Uобр. max	Ток, протекающий через вентиль (среднее значение) IВ	Ток вторичной обмотки транс- форматора I2	Ток первичной обмотки транс- форматора I1	Примечание
Однофазная однополу-периодная	(3,4-3,6) ? ? UdId	0,45U2	1,41U2	1,41U2 = = 3,14Ud	Id	1,57Id		с учетом намагничи-вающего тока
Однофазная двухполу- периодная со средней точкой транс- форматора	1,48UdId	0,9U2	1,41U2	2,82U2 = = 3,14Ud	0,5Id	0,785Id		U2 - напря- жение между средней точкой и крайним выводом
Однофазная двухполу- периодная мостовая	1,23UdId	0,9U2	1,41U2	1,41U2 = = 1,57Ud	0,5Id	1,11Id		-
Трехфазная однополу- периодная с нулевым выводом	1,35UdId	1,17U2	1,41U2	2,44U2 = = 2,09Ud	0,33Id	0,587Id		U2 - фазное напряжение
Трехфазная двухполу- периодная мостовая	1,045UdId	2,34U2	2,44U2	2,44U2 = = 1,045Ud	0,33Id	0,815Id

5. Расчёт трансформатора средней и большой мощности

Порядок расчета трансформатора

1. Вначале определяются линейные и фазные токи и напряжения обмоток высокого (ВН) и низкого напряжения (НН).

2. Затем рассчитываются основные размеры трансформатора:

а) выбираются схемы и конструкции магнитной системы;

б) выбираются марки и толщины листов стали и типа изоляции пластин. Выбираются индукции в магнитной системе;

в) выбирается материал обмоток;

г) осуществляется предварительный выбор конструкций обмоток;

д) выбирается конструкция и определяются размеры основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток;

е) выполняется предварительный расчет трансформатора и выбираются соотношения основных размеров, выраженного коэффициентом ? с учетом заданных значений u_K, Р_K и Р_X;

ж) определяется диаметр стержня магнитопровода и высота обмоток, что завершает предварительный расчет магнитной системы трансформатора.

3. Рассчитываются обмотки НН и ВН:

а) выбирается тип обмоток НН и ВН;

б) рассчитываются обмотки НН;

в) рассчитываются обмотки ВН.

4. Выполняется окончательный расчет магнитной системы, который включает:

-- Определение параметров XX:

а) определение размеров пакетов и активных сечений стержня и ярма;

б) определение массы стержней и ярм и массы стали.

5.1 Расчет основных электрических величин

Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин -- мощности на одну фазу и стержень, номинальных токов на стороне ВН и НН, фазных токов и напряжений.

Мощность одной фазы трансформатора, кВ·А,

,	(58)

где m -- число фаз; S -- мощность трехфазного трансформатора, кВ·А.

Номинальный (линейный) ток обмотки ВН, СН и НН трехфазного трансформатора, А, определяется по формуле

,	(59)

где U -- номинальное линейное напряжение обмотки, В.

Для трехфазного трансформатора фазный ток обмотки одного стержня определяется при соединении обмоток в звезду или зигзаг по формуле

,	(60)

при соединении обмоток в треугольник

,	(61)

Фазные напряжения трехфазного трансформатора при соединении в звезду или зигзаг определяются по формуле

,	(62)

а при соединении в треугольник

,	(63)

Для определения изоляционных промежутков между обмотками и другими токоведущими частями и заземленными деталями трансформатора существенное значение имеют испытательные напряжения, при которых проверяется электрическая прочность изоляции каждой обмотки трансформатора (см. таблицу 8) по ее классу напряжения.

Нормы испытательных напряжений Таблица 8.

Класс напряжения, кВ	Испытательное напряжение
	приложенное действующее Uисп, кВ	импульсное амплитудное (кВ) при волне
		полной	срезанной
3 6 10 15 20 35 110 150 220 330 500	18 25 35 45 55 85 200 230 325 460 630	44 60 80 108 130 200 480 550 750 1050 1550	50 70 90 120 150 225 550 600 835 1150 1650

5.2 Закон роста мощности

Предположим, что в пределах всей серии трансформаторов соотношения между отдельными размерами трансформаторов сохраняются постоянными, т. е. магнитные системы и обмотки всех трансформаторов данной серии представляют собой геометрически подобные фигуры. Примем также, что электромагнитные нагрузки активных материалов -- индукция в магнитной системе и плотность тока в обмотках трансформатора в пределах всей серии трансформаторов также остаются неизменными. Тогда, в соответствии с общей теорией трансформаторов, полную мощность обмотки одного стержня трансформатора (одной фазы) можно найти как

,

где U -- напряжение обмотки на одном стержне; I -- ток обмотки на одном стержне. Заменяя и I=JП_В, где u_В-- ЭДС одного витка; ? -- число витков обмотки стержня; J -- плотность тока в обмотках и П_В -- сечение одного витка обмотки, получаем

.

Далее, учитывая, что , где В_С -- магнитная индукция в стержне, Тл;; D₀ -- диаметр стержня, м; П_С -- активное сечение стержня, м²

,

находим полную мощность обмотки одного стержня трансформатора, как

.

Первая и вторая скобки правой части этого выражения могут быть заменены постоянным коэффициентом k_пр.

Тогда мощность трансформатора, имеющего с активных, т. е. несущих обмотки, стержней может быть найдена из выражения

.

Произведение ?·П_В представляет собой площадь сечения всех витков обмотки, т. е. величину, пропорциональную квадрату линейного размера трансформатора. Таким образом, все выражение, стоящее в скобках , оказывается пропорциональным любому линейному размеру трансформатора взятому в четвертой степени, например

.

Отсюда следует, что линейные размеры трансформатора возрастают пропорционально корню четвертой степени из мощности

.

Электродвижущая сила одного витка обмотки u_B пропорциональна первой степени активного сечения стержня (П_С) или второй степени диаметра стержня (D₀) или второй степени длины магнитопровода или , т. е. возрастает с ростом мощности трансформатора.

Масса активных материалов трансформатора (стали М_ст и металла обмоток М_о) возрастают пропорционально кубу его линейных размеров, или

.

Расход активных материалов на единицу мощности трансформатора изменяется пропорционально

,

т. е. падает с ростом мощности. Потери в активных материалах стали магнитной системы и металле обмоток ?Р при сохранении неизменных электромагнитных нагрузок пропорциональны их массам или объемам и, следовательно, полные потери

.

Потери на единицу мощности

,

т. е. потери на единицу мощности (1 кВ·А) падают вместе с ростом мощности трансформатора, а КПД трансформатора соответственно возрастает.

Внешняя, охлаждаемая воздухом поверхность трансформатора естественно растет пропорционально квадрату линейных размеров , а потери q, отнесенные к единице поверхности, также возрастают:

Указанные выше пропорциональные зависимости показывают, что увеличение мощности трансформатора в одной единице является экономически выгодным потому, что приводит к уменьшению удельного расхода материала на 1 кВ·А мощности и к повышению КПД. В то же время из них следует, что естественный рост охлаждаемой поверхности трансформатора отстает от роста его потерь и, следовательно, с ростом мощности трансформатора усложняется решение проблемы его охлаждения.

Современные серии трансформаторов хорошо подчиняются законам роста

5.3 Определение основных размеров трансформатора

Магнитная система трансформатора является основой его конструкции. Выбор размеров магнитной системы совместно с основными размерами обмоток определяет главные размеры активной части и всего трансформатора. Рассмотрим двухобмоточный трансформатор с плоской магнитной системой стержневого типа со стержнями, имеющими сечение в форме симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность и с концентрическим расположением обмоток. Магнитная система такого трехфазного трансформатора схематически изображена на рис. 3.

Диаметр D_о окружности (на рисунке не показан), в которую вписано ступенчатое сечение стержня, является одним из его основных размеров. Вторым основным размером трансформатора является осевой размер H_о (высота) его обмоток. Обычно обе обмотки трансформатора имеют одинаковую высоту. В случае различия в высоте за размер Н_о принимают их среднее арифметическое значение. Третьим основным размером трансформатора является средний диаметр витка двух обмоток, или диаметр осевого канала между обмотками D₁₂, связывающий диаметр стержня с радиальными размерами обмоток а₁ и а₂ и осевого канала между ними a₁₂ (см. рисунок 4).

Если эти три размера выбраны или известны, то остальные размеры, определяющие форму и объем магнитной системы и обмоток, например высота стержня H_с, расстояние между осями соседних стержней А и т. д., могут быть найдены, если известны допустимые изоляционные расстояния от обмоток ВН до заземленных частей и до других обмоток (a₁₂, a₂₂, h_о).

Два основных размера, относящихся к обмоткам D₁₂ и H_о могут быть связаны отношением средней длины окружности канала между обмотками ?D₁₂ к высоте обмотки Н_о

.	(64)

Приближенно произведение можно приравнять к средней длине витка двух обмоток , или .

Диаметр стержня определяем по формуле

.	(65)

Расчет и выбор величин, входящих в (9), рекомендуется производить в следующем порядке:

Мощность обмоток одного стержня трансформатора, кВ·А,

,	(66)

где S -- мощность трансформатора по заданию; с -- число активных (несущих обмотки) стержней трансформатора.

2. Ширина приведенного канала рассеяния трансформатора

a_p = a₁₂ + (а₁ + а₂)/3 при определении диаметра стержня еще неизвестна. Размер а₁₂ канала между обмотками ВН и НН определяется как изоляционный промежуток по испытательному напряжению обмотки ВН (таблица 9).

Табл. 9. Изоляционные расстояния для обмоток ВН

Мощность транс- форматора S, кВ·А	Испытательное напряжение ВН, кВ	ВН от ярма, мм	Между ВН и НН, мм	Выступ цилиндра hц2, мм	Между ВН и ВН
		hо2	?ш	a12	?12		a22	?22
25-100 160-630 1000-6300 630 и выше 630 и выше 160-630 1000-6300 10000 и выше	18, 25 и 35 18, 25 и 35 18, 25 и 35 45 55 85 85 85	20 30 50 50 50 75 75 80	- - - 2 2 2 2 3	9 9 20 20 20 27 27 30	2,5 3 4 4 5 5 5 6	10 15 20 20 30 50 50 50	8 10 18 18 20 20 30 30	- - - 2 3 3 3 3

Размер (а₁ + a₂)/3 предварительно определяют по формуле

,	(67)

где k_кр -- коэффициент канала рассеяния, определяется по таблице 10.

Табл. 10.Значение коэффициента k_кр в формуле (11) для трехфазных двухобмоточных трансформаторов с обмотками из алюминиевого провода

Габарит трансформатора	Мощность S, кВ·А	Класс напряжения
		10 кВ	35 кВ
I II III IV	До 100 160-1000 1600-6300 Свыше 6300	1-0,75 0,81-0,65 0,64-0,54 -	- 0,81-0,73 0,67-0,58 0,60-0,56

Примечание. Для обмоток из медного провода значение k_кр следует разделить на 1,25.

Во всех последующих расчетах следует пользоваться реальными радиальными размерами обмоток рассчитываемого трансформатора.

3. Значение ? приближенно равно отношению средней длины витка двух обмоток l_в трансформатора к их высоте Н_о и определяет соотношение между шириной и высотой трансформатора (таблица 11).

Табл. 11. Рекомендуемые пределы варьирования ?

Металл обмоток	? при мощности, кВ·А
	25-630	1000-6300
Медь Алюминий	1,2-2,7 0,8-2,1	1,2-2,7 0,8-2,1

4 Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) при определении основных размеров можно приближенно принять: к_р = 0,95.

5. Частота f подставляется из задания на расчет трансформатора.

6. Индукция В_с в стержне для рулонной электротехнической стали согласно рекомендациям равна 1,60--1,65 Тл.

7. Коэффициент заполнения сталью к_с -- отношение активного сечения стержня к площади круга с диаметром, равным диаметру стержня трансформатора, предварительно можно принять к_c = 0,9.

Полученный размер диаметра D₀ округляют до ближайшего по нормализованной шкале СЭВ (см. таблицу 13), где указывается также сечение стержня и ярма П_ф.с и П_ф.я.

Активное сечение стержня, см²,

где П_ф.с -- сечение ступенчатой фигуры стержня по нормалям СЭВ;

к_з -- коэффициент заполнения сечения стержня (ярма).

Табл. 12. Коэффициент заполнения для рулонной холоднокатаной стали

Марка стали	Толщина, мм	Вид изоляционного покрытия	кз
3404, 3405, 3406, 3407, 3408	0,35	Нагревостойкое	0,97
	0,30		0,96 0,95
3405, 3406, 3407, 3408	0,27

Электродвижущая сила одного витка, В,-- см. (10),

.	(68)

Второй основной размер трансформатора -- высота обмотки определяется по формуле, см,

,	(69)

где D₁₂ -- средний диаметр между обмотками, может быть приближенно определен по формуле, см,

,

где а_ср= 1,3 - 1,35 для медных обмоток и а_ср= 1,4 - 1,45 для алюминиевых проводов.

5.4 Расчет обмоток НН

Расчет обмоток трансформатора начинают с обмотки низшего напряжения, располагаемой между стержнем и обмоткой ВН.

Число витков на одну фазу обмотки НН определяется по формуле

.	(70)

Полученное значение ?_HH округляется до целого числа. После округления числа витков уточняем напряжение одного витка, В,

	(71)

и действительную индукцию в стержне, Тл,

.

Ориентировочное сечение витка, мм2,

,	(72)

где J -- средняя плотность тока по таблице ниже.

Как правило, П_В,НН отличается от сечения стандартного провода (проводов), и действительная плотность тока J_НН уточняется согласно таблице 15. Внутренний диаметр обмотки, см,

,	(73)

где а₀₁ -- ширина канала между обмоткой НН и стержнем (таблица 14).

Табл. 13. Толщина пакетов, см, поперечных сечений и ярм магнитопроводов (нормаль СЭВ)

Диа-метр стер- жня, см	Гео- мет-риче- ское сече- ние стер-жня, см2	Гео- мет- риче- ское сече-ние ярма, см2	Объ-ем уг-ла, дм3	Ширина пластин, см
				4	5,5	6,5	7,5	8,5	9,5	10,5	12	13,5	15,5	17,5	19,5	21,5	23	25	27	29,5	31	32,5	35	36,8	38,5
8 9 10 11 12,5 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40	43,3 56,7 72 86,2 112,3 141,5 183,5 233 278 342 408 478 556 645 733 829 910 1020 1143	44,8 58,2 73,2 89,7 115,3 144 188,3 238 279 344 409 484 567 654 744 837 917 1038 1150	0,292 0,426 0,596 0,790 1,157 1,618 2,42 3,45 4,69 6,32 8,27 10,54 13,28 16,30 20,0 23,9 27,5 32,7 38,5	0,5 0,5 0,4 0,7 0,6 0,5	0,6 0,4 0,4 0,8	0,9 0,6 0,5	1,4 1,0 0,7 0,6	1,5 1,0 0,7 0,6 0,9	1,6 1,1 0,6	1,6 1,6 1,0 0,7	1,8 1,7 1,0 0,8	1,9 2,3 1,3 1,1 0,9	2,0 2,5 1,5 1,2 0,9	2,1 2,6 1,5 1,2 1,0	2,2 2,8 1,7 1,3 1,1	2,3 1,9 1,3 0,9 0,8 0,7	3,4 2,5 1,7 1,3 1,1 1,0 0,9	3,5 2,6 1,8 1,4 1,2 1,0 2,3 0,9	3,7 3,7 2,4 1,9 1,6 1,2	2,8 2,2 1,5 2,6 1,0 1,9	4,0 1,9 1,2	5,0 3,5 2,4 2,0	4,2 2,7 1,8	4,7 2,4	5,4
						0,4 0,7 0,7 0,8
								0,7
									0,9	0,5 0,4
											0,6 0,5 0,5 0,9
												0,8 1,3 1,2
													0,8 1,4 1,1 0,9 1,5
														0,9 1,8 0,6
															0,8 1,4 1,3 0,6
																1,3 1,2

Табл. 14. Изоляционные расстояния для обмотки НН

Мощность трансформа- тора S,кВ·А	Испытательное напряжение НН, кВ	Обмотка НН от ярма hо1, мм	Обмотка НН от стержня, мм
			?01	a11	a01	hц1
25-250 400-630 400-630 1000-2500 630-1600 2500-6300 630 и выше 630 и выше Все мощно-сти	5 5 5 5 18, 25 и 35 18, 25 и 35 45 55 85	15 hо2 по табл. выше То же « « « « « « « « « « « «	2?0,5 2?0,5 4 4 4 4 5 5 6	- - 6 6 6 8 10 13 19	4 5 15 15 15 17,5 20 23 30	- - 18 18 25 25 30 45 70

Табл. 15. Средняя плотность тока в обмотках J, A/мм², для трансформаторов с нормированными потерями

Материал обмотки	Сухие трансформаторы мощностью, кВ·А/ напряжением, кВ
	10-160/0,5	160-1600/10
	Внутренняя обмотка НН	Наружная обмотка ВН	Внутренняя обмотка НН	Наружная обмотка ВН
Медь Алюминий	2,0-1,4 1,3-0,9	2,2-2,8 1,3-1,8	2,0-1,2 1,2-0,8	2,1-2,6 1,4-1,7

Примечание. 1. Плотность тока в обмотках из транспонированного провода выбирается так же, как и для медного или алюминиевого провода.

2. Плотность тока в обмотках из алюминиевой фольги выбирается как для алюминиевого провода.

Наружный диаметр обмотки, см,

,	(74)

где а₁ -- радиальный размер обмотки НН.

Дальнейший расчет для каждого типа обмоток НН производится своим особым путем.

5.6 Расчет обмотки ВН

Расчет обмоток ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения и напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле

.	(75)

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду равно:

,	(76)

где U_р -- напряжение на одной ступени регулирования обмотки, В;

u_B -- напряжение одного витка обмотки, В.

Обычно ступени регулирования напряжения делаются равными между собой. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях при четырех ступенях равно:

· на верхних ступенях; ;

· на номинальном напряжении ?_BH;

· на нижних ступенях ; .

Плотность тока J_ВН, А/мм², в обмотке ВН предварительно определяется по формуле

.

Сечение витка обмотки ВН, мм², предварительно определяется подобно (74).

Предварительное определение числа катушек для многослойной цилиндрической катушечной и катушечной обмоток производится с таким расчетом, чтобы:

· число катушек было четным;

· при номинальном напряжении ВН 35 кВ витки, служащие для регулирования напряжения, были размещены в отдельных катушках.

Внутренний диаметр обмотки, см,

,	(77)

где а₁₂ -- ширина канала между обмотками НН и ВН (таблица 9). Наружный диаметр обмотки, см.

,	(78)

где а₂ -- радиальный размер обмотки ВН.

5.7 Расчет цилиндрических обмоток НН, двухслойных и однослойных из прямоугольного провода

Число слоев обмотки выбирается обычно равным двум, в отдельных случаях обмотка может быть в один слой. Число витков в одном слое:

для однослойной обмотки

,

для двухслойной обмотки

.

Ориентировочный осевой размер витка, см,

.	(79)

Ориентировочное сечение витка, мм²,

где J -- предварительное значение по таблице 15.

К полученным величинам П_В,НН и h_B по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (таблица 16) подбираются подходящие провода с соблюдением следующих правил:

· число параллельных проводов n_пр не более 4--6;

· все провода имеют одинаковые размеры.

Подобранные размеры провода записываются так:

марка провода ? n_пр ? ,

где a' и b' -- размеры провода в изоляции.

Полное сечение витка из n_пр параллельных проводов определяется по формуле

,

где П_пр -- сечение одного провода, мм².

Осевой размер h_В витка (высота) определяется согласно рис. 5.

Полученная плотность тока, А/мм²,

Осевой размер обмотки, см,

.	(80)

Радиальный размер обмотки (обозначения по рис. 5 и 6), см:

однослойной

,	(81)

двухслойной

.	(82)

Радиальный размер канала а₁₁ при кВ выбирается по условиям изоляции не менее 0,4 см. Внутренний диаметр обмотки, см,

.

Наружный диаметр обмотки, см,

.



Рис. 5. Определение высоты витка	Рис. 6. К определению радиальных размеров обмотки

5.8 Расчет многослойной цилиндрической обмотки ВН из круглого провода

По сечению и по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов подбирается провод подходящего сечения или в отдельных случаях два-три параллельных одинаковых провода с диаметрами провода без изоляции d и провода в изоляции d'. Подобранные размеры провода записываются так:

марка провода ? n_пр ? d/d',

где n_пр -- число параллельных проводов;

полное сечение витка, мм²,

,

где П_пр -- сечение одного провода;

полученная плотность тока, А/мм²,

;

число витков в слое

;	(83)

Табл. 16. Сечения, мм², прямоугольного обмоточного алюминиевого провода марки АПБ

Номи-нальный размер прово-локи по стороне b, мм	Номинальный размер алюминиевой проволоки по стороне a
	1,80	1,90	2,00	2,12	2,24	2,36	2,50	2,65	2,80	3,00	3,15	3,35	3,55	3,75	4,00	4,25	4,50	4,75	5,00	5,30	5,60
4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,30 5,60 6,00 6,30 6,70 7,10 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 10,60 11,20 11,80 12,50 13,20 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00	6,837 7,287 7,737 8,188 8,637 9,177 9,717 10,44 10,98 11,70 12,42 13,14 14,04 14,94 15,84 16,74 17,64 18,72 -- -- -- -- -- -- -- -- --	7,237 -- 8,187 -- 9,137 -- 10,28 -- 11,61 -- 13,13 -- 14,84 -- 16,74 -- 18,64 -- -- -- -- -- -- -- -- -- --	7,637 8,137 8,637 9,137 9,637 10,24 10,84 11,64 12,24 13,04 13,84 14,64 15,64 16,64 17,64 18,64 19,64 20,84 -- -- -- -- -- -- -- -- --	8,117 -- 9,177 -- 10,24 -- 11,51 -- 12,99 -- 14,69 -- 16,60 -- 18,72 -- 20,84 -- 23,38 -- 26,14 -- -- -- -- -- --	8,597 9,157 9,717 10,28 10,84 11,51 12,18 13,08 13,75 14,65 15,54 16,44 17,56 18,68 19,80 20,92 22,04 23,38 24,73 26,07 27,64 -- -- -- -- -- --	8,891 -- 10,07 -- 11,25 -- 12,67 -- 14,32 -- 16,21 -- 18,33 -- 20,69 -- 23,05 -- 25,88 -- 28,95 -- 32,49 -- -- -- --	9,451 10,08 10,70 11,33 11,95 12,70 13,45 14,45 15,20 16,20 17,20 18,20 19,45 20,70 21,95 23,20 24,45 25,95 27,45 28,95 30,70 32,45 34,45 36,95 -- -- --	10,05 -- 11,38 -- 12,70 -- 14,29 -- 16,15 -- 18,27 -- 20,65 -- 23,30 -- 25,95 -- 29,13 -- 32,58 -- 36,55 -- 41,85 -- --	10,65 11,35 12,05 12,75 13,45 14,29 15,13 16,25 17,09 18,21 19,33 20,45 21,85 23,25 24,65 26,05 27,45 29,13 30,81 32,49 34,45 36,41 38,65 41,45 44,25 47,05 --	12,95 -- 14,45 -- 16,25 -- 18,35 -- 20,75 -- 23,45 -- 26,45 -- 29,45 -- 33,05 -- 36,95 -- 41,45 -- 47,45 -- 53,45	13,63 14,41 15,20 16,15 17,09 18,35 19,30 20,56 21,82 23,08 24,65 26,23 27,80 29,38 30,95 32,84 34,73 36,72 38,83 41,03 43,55 46,70 49,85 53,00 56,15	16,20 -- 18,21 -- 20,56 -- 23,24 -- 26,25 -- 29,60 -- 32,95 -- 36,97 -- 41,33 -- 46,35 -- 53,05 -- 59,75	17,20 18,27 19,33 20,75 21,82 23,24 24,66 26,08 27,85 29,63 31,40 33,18 34,95 37,08 39,21 41,34 34,83 46,31 49,15 52,70 56,25 29,80 63,35	20,14 -- 22,77 -- 25,77 -- 29,14 -- 32,89 -- 36,64 -- 41,14 -- 46,02 -- 51,95 -- 59,14 -- 66,64	21,54 23,14 24,34 25,94 27,54 29,14 31,14 33,14 35,14 37,14 39,14 41,54 43,94 46,34 49,14 51,94 55,14 59,14 63,14 67,14 71,14	25,92 -- 29,32 -- 33,14 -- 37,39 -- 41,64 -- 46,74 -- 52,27 -- 58,64 -- 67,14 -- 75,64	27,49 29,29 31,09 32,89 35,14 37,39 39,64 41,89 44,14 46,84 49,54 52,24 55,39 58,54 62,14 66,64 71,14 75,64 80,14	32,87 -- 37,11 -- 41,84 -- 46,64 -- 52,34 -- 58,52 -- 65,64 -- 75,14 -- 84,64	34,64 36,64 39,24 41,64 44,14 46,64 49,14 52,14 55,14 58,14 61,64 65,14 69,14 74,14 79,14 84,14 89,14	41,54 -- 46,84 -- 52,14 -- 58,50 -- 65,39 -- 73,34 -- 83,94 -- 94,54	43,94 46,74 49,54 52,34 55,14 58,50 61,86 65,22 69,14 73,06 77,54 83,14 88,74 94,34 99,94

число слоев в обмотке

	(84)

(n_сл округляется до большего числа).

Рабочее напряжение двух слоев, В,

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 17 выбирается число слоев и общая толщина ?_м,сл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

Табл. 17. Межслойная изоляция

Суммарное рабочее на-пряжение двух слоев обмотки, В	Число слоев кабельной бумаги (толщиной 0,12 мм), мм	Высота меж-слойной изо-ляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм	Суммарное рабочее на-пряжение двух слоев обмотки, В	Число слоев кабельной бумаги (толщиной 0,12 мм), мм	Высота меж-слойной изо-ляции на торцах обмотки (на одну сторону), мм
До 1000 1000-2000 2000-3000 3000-3500	2?0,12 3?0,12 4?0,12 5?0,12	10 16 16 16	3500-4000 4000-4500 4500-5000 5000-5500	6?0,12 7?0,12 8?0,12 9?0,12	22 22 22 22

По условиям охлаждения обмотка каждого стержня часто выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым вентиляционным каналом между ними. Число слоев внутренней катушки при этом должно составлять не более 1/3--2/5 общего числа слоев обмотки.

Минимальная ширина канала между катушками выбирается 0,4 см.

Радиальный размер обмотки, см:

одной катушки

,	(85)

двух катушек

.	(86)

При наличии латунного экрана (толщиной 0,5 мм) экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки межслойной изоляцией или листом картона толщиной 0,1 см.

В этом случае радиальный размер обмотки находится по формуле

.	(87)

где а₂ определяется по (27) или (27а); ?_экр = 0,05 см; ?_м,сл-- см. табл.17.

Радиальный размер a₁₂ см. табл. «Изоляционные расстояния для обмотки ВН».

В обмотках с экраном радиальный размер а'₂ принимается в расчет только при определении размеров обмотки.

Внутренний диаметр обмотки (при наличии экрана -- до его внутренней изоляции), см, определяется как

.

Наружный диаметр обмотки: без экрана

,

с экраном

.

5.9 Расчет винтовых обмоток

Выбор одноходовой или двухходовой (многоходовой) обмотки зависит от осевого размера (высоты) одного витка (в см), ориентировочно он определяется по формуле для одноходовой обмотки

;	(88)

для двухходовой обмотки с равномерно распределенной транспозицией

,	(89)

где h_кан -- осевой размер масляного охлаждающего канала между витками. Ориентировочно h_кан = 0,4 см.

Максимально возможный осевой размер витка одноходовой обмотки равен максимальному размеру обмоточного провода в изоляции, т. е. не может превышать 1,55 для медного провода. Поэтому при получении для медного провода следует применять одноходовую обмотку. При получении см (или 1,85 см) по аналогичным соображениям может быть применена двухходовая обмотка. Более точное определение h_B в этом случае дает формула (91).

После окончательного выбора конструкции обмотки к полученным ориентировочным значениям П_В и h_B по сортаменту обмоточного провода (подбираются подходящие сечения провода с соблюдением следующих требований:

· минимальное число параллельных проводов в одноходовой обмотке -- четыре, в двухходовой -- восемь;

· все параллельные провода одинаковые;

· расчетная высота обмотки при выбранных размерах проводов и радиальных каналов равна предварительно рассчитанному значению.

·

Рис. 7. Определение размера осевого витка и радиального размера для винтовой обмотки: а - для одноходовой; б - для двухходовой

Подобранные размеры проводов записываются так:

марка провода ? n_пр ? ;

полное сечение витка

,

где П_пр -- сечение одного провода;

плотность тока, А/мм²,

Осевой размер витка h_B обмотки для одно- и двухходовой обмоток определяется по рис. 7.

Осевой размер (высота) обмотки, опрессованной после сушки трансформатора, Н_о,НН, см, определяется по следующим формулам:

для одноходовой обмотки (рис. 7, а) с тремя транспозициями

,	(90)

для двухходовой обмотки (рис. 7, б) с равномерно распре-1 деленной транспозицией

,	(91)

Коэффициент к_У учитывает усадку межкатушечных прокладок после сушки и опрессовки обмотки и может быть принят равным 0,94 - 0,96 (в некоторых случаях 0,9).

Радиальный размер обмотки а₁, см, определяется по рис. 7,

внутренний диаметр обмотки, см,

,

наружный диаметр обмотки, см,

.

5.10 Расчет непрерывных обмоток

Сечению витка П_В в сортаменте обмоточного провода обычно соответствует несколько близких сечений провода с различным соотношением сторон b/а, что дает возможность широкого варьирования при размещении витков в катушке. Для получения более компактной конструкции обмотки рекомендуется выбирать из сортамента более крупные сечения при меньшем числе параллельных проводов и сечения с большим возможным размером b. При этом должны соблюдаться следующие требования:

· общая высота (осевой размер) обмотки Н_о.ВН после сушки и опрессовки должна совпадать с высотой обмотки НН Н_о.НН;

· регулировочные витки и витки с усиленной изоляцией должны быть уложены в отдельные катушки;

· общее количество катушек должно быть четным;

· число витков в катушке может быть целым или дробным, в последнем случае знаменателем дроби должно быть число реек по окружности обмотки.

Выбранные размеры записываются так:

марка провода ? n_пр ? ;

принятое сечение провода П_пр, мм²;

полное сечение витка, мм²,

,

плотность тока, А/мм²,

.

Высота катушки h_кат в этой обмотке равна большему размеру провода в изоляции.

Число катушек на одном стержне ориентировочно определяется по формуле для случая, когда каналы сделаны между всеми катушками,

,	(92)

Число витков в катушке определяется ориентировочно:

,	(93)

Осевой размер (высота) канала h_кан в трансформаторах мощностью от 160 до 630 кВ·А и рабочим напряжением не более 660 В колеблется от 0,4 до 0,6 см.

Для обмотки с каналами между всеми катушками высота H_о, см,

,	(94)

Высота канала в месте разрыва обмотки и размещения регулировочных витков Н_кан,р выбирается по изоляционным соображениям. Коэффициент к_У, учитывающий усадку изоляции после сушки и прессовки обмотки, равен 0,94 - 0,96 (в отдельных случаях 0,9).

Радиальный размер обмотки, см,

,	(95)

где w_кат - число витков катушки, округляем до целого числа.

5.11 Определение размеров и массы магнитопровода

Расстояние между осями соседних стержней плоских шихтованных магнитных систем равно сумме внешнего диаметра наружной обмотки (регулировочной в трансформаторах с РНП и высшего напряжения -- в двухобмоточных трансформаторах с ПБВ) и изоляционного расстояния а₂₂ между наружными обмотками смежных стержней, т. е.

,	(96)

Длина магнитопровода l_м равна сумме расстояний между осями крайних стержней и диаметра стержня:

для трехстержневого магнитопровода

,	(97)

для двухстержневого магнитопровода

,	(98)

где А -- расстояние между осями соседних стержней, см;

Dо -- диаметр стержня, см.

Для определения массы стали магнитную систему мысленно делят на части, масса которых легко рассчитывается.

Определим массу одного из углов магнитной системы. Угол можно представить себе как ступенчатое тело, образованное в результате пересечения ступенчатых тел стержня и ярма.

Масса одного угла, кг,

,	(99)

где VУ-- объем угла (см. таблицу «Толщина пакетов, см, поперечных сечений и ярм магнитопроводов (нормаль СЭВ)»), дм3; кз -- коэффициент заполнения сечения сталью; ?ст -- плотность электротехнической стали, равная 7,65 кг/дм3 для холоднокатаной стали.

Магнитопроводы современных трансформаторов из рулонной стали с жаростойким покрытием имеют коэффициент заполнения 0,96.

Масса стержней, кг,

,	(100)

где с -- число стержней магнитной системы; ПФ,с -- площадь поперечного сечения стержня [площадь многоугольника (фигуры) за вычетом площади охлаждающих каналов], см2; Н -- высота окна, см; hя -- высота ярма, см, равная ширине наибольшего листа ярма.