Электрические машины

     Найденное число витков округляется до ближайшего целого числа w₁, после чего уточняются напряжение на один виток, В/виток,:

                                                                                                (3.6) 
 
 
 

и  индукция в стержне, Тл,:

                                              ,                                        (3.7) 
 
 
 
 

которые используются во всех дальнейших расчетах. 
 
 
 

     Ориентировочное сечение витка определяется по фазному  току обмотки и средней плотности тока:

                                                                                                   (3.8) 
 
 
 
 

     После выбора проводников необходимо рассчитать реальную (уточненную) плотность тока первичной обмотки, которая и  должна использоваться в ходе дальнейших расчетов.   
 
 
 
 
 

     Зная число витков и ориентировочное сечение витка, можно выбрать тип  обмотки  и  приступить  к  ее  конструктивному расчету (см. подразд. 3.5 – 3.8). 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.3. Расчет обмотки  ВН

     К выполнению данного расчета можно  приступить только после выполнения конструктивного расчета обмотки НН.

     Число витков обмотки ВН при номинальном  напряжении

                                               (3.9)

где   – уточненное число витков обмотки НН. 
 
 
 
 
 

     Ориентировочная плотность тока в обмотке ВН, А/мм²,

                                                  ,                                     (3.10)

где   – уточненная в ходе расчета обмотки НН плотность тока, А/мм².  
 
 
 
 

     Ориентировочное сечение витка, мм,

                                                                                    (3.11) 
 

     По  полученным значениям выбираются тип  обмотки, реальные размеры проводников, уточняются сечение витка и плотность  тока. Однако прежде чем приступить к конструктивному расчету обмотки ВН нужно рассчитать систему регулирования напряжения.

3.4.  Регулирование напряжения

     В практике отечественного трансформаторостроения принято регулирование напряжения на стороне ВН. В настоящей работе предлагается выполнить расчет системы ПБВ (переключение без возбуждения)  .

     При  ПБВ  обычно  выполняется  пять  ступеней  регулирования:  от +5 до –5 % через 2,5 % от номинального напряжения. Приемлемые  для заданного ряда мощностей схемы регулирования приведены на рис. 3.1. Существуют и другие схемы [1].  

      Схемы, изображенные на рис. 3.1, а и б, используются при цилиндри-ческих многослойных обмотках из круглого провода; схемы, приведенные на рис. 3.1, в и г,  – при катушечных обмотках. Обратите внимание на то, что схема, приведенная  на рис. 3.1, в, не применяется при соединении  обмотки ВН в треугольник.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 

     Рис. 3.1. Схемы регулирования 
 

     Число витков на одной ступени регулирования

                                                                                 (3.12)

где – фазное напряжение одной ступени регулирования, В, ;

            –  уточненное по формуле (3.5) значение напряжения на виток, В. 
 
 
 

     Число витков обмотки ВН на ответвлениях:

           1,05 U_2н –            U_2н + 2 DU = ...  , w₂ + 2w_2р = ...; 

         1,025 U_2н –              U_2н + DU = ...  ,   w₂ + w_2р = ...; 

                   U_2н –                        U_2н  = ..  ,            w₂ = ...; 

         0,975 U_2н –                U_2н + DU = ... ,   w₂ + w_2р = ...; 

           0,95 U_2н –             U_2н + 2 DU = ... ,   w₂ + 2w_2р = ...   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.5. Расчет цилиндрических  одно- и двухслойных  обмоток

из  прямоугольного провода

     Найдем  ориентировочный допустимый осевой размер витка, мм:

                                                                                            (3.13)

где – высота обмотки, предварительно рассчитывается по формуле (2.11), мм;

     – число витков в слое, при однослойной обмотке , при двухслойной – (округление   в этом случае ведется до четного числа).

     По  величине и найденному по формуле (3.7) ориентировочному сечению витка   подбираются подходящие провода по таблице сортамента обмоточных проводов (табл. 3.2)  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Реальное (уточненное) сечение витка обмотки НН , мм²,

                                              ,                                               (3.14)

  где – число  параллельных проводов в витке;                                

      – сечение одного проводника (таблица сортамента проводов), мм².   
 
 
 
 
 
 

     Уточненная  плотность тока в проводниках  обмотки НН, А/мм²,

                                                                                      (3.15) 
 
 
 
 
 

     Реальный  осевой размер обмотки, м,

                            

,                                       (3.16)

где    –  реальная высота витка, определяется по эскизу витка обмотки (см. рис. 3.2),  мм;

     – число витков в слое;

     – технологический зазор, 5 – 15 мм. 
 
 
 
 

     Радиальный  размер (толщина) однослойной обмотки, мм,

                                                                                                     (3.17)

(при  намотке на ребро   ),  
 
 

       двухслойной обмотки, мм, –

                                                                                        (3.18)

(при  намотке на ребро  ),

где – ширина охлаждающего канала между слоями, = 4 – 8 мм.  
 
 
 
 
 

     Внутренний  диаметр обмотки, мм,

                                         

.                                               (3.19) 
 
 
 
 

     Наружный  диаметр обмотки, мм,

                                         .                                    (3.20) 
 
 
 
 

     Поверхность охлаждения однослойной обмотки, м²,

             ,                                              (3.21)             

где  = 0,75 – коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмотки рейками.

     Поверхность охлаждения двухслойной обмотки вдвое больше найденной по формуле (3.21). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            3.6. Расчет винтовых обмоток

     При расчете винтовых обмоток следует  выдерживать следующие условия:

     1) осевой размер проводника b не должен существенно отличаться от ориентировочного размера витка и не должен превышать максимально допустимого значения, вычисленного по формуле (3.1);

     2) количество проводов в витке  одноходовой обмотки должно быть  не менее четырех,  в витке  двухходовой обмотки  –   не менее  восьми;

     3)  все провода должны иметь одинаковые  размеры;

     4)  суммарное сечение витка должно  быть близким к расчетному. 
 

Ориентировочный осевой размер витка одноходовой  винтовой обмотки , мм:

                                                 ,                                     (3.22)

где – ширина осевого ох-лаждающего канала, = 4 – 8 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Ориентировочный осевой размер проводника  при наличии канала между ходами, мм,

                                         , (3.23) 
 
 
 
 

при отсутствии канала (сдвоенные витки), мм,

                                      ,                                     (3.24)

где – толщина прокладки, обычно принимают = 1 – 1,5 мм. 
 
 
 
 
 

      Реальные осевой и радиальный размеры витка определяются по эскизу витка (рис. 3.4), наличие которого в пояснительной записке обязательно.

     Рис. 3.4. Осевые и радиальные размеры витка 
 
 

     Радиальный  размер (толщина) обмотки, мм,

                                                                                                (3.25)

где – число параллельных проводников в витке (при двухходовой обмотке –   0,5 ).