КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕТАЛИ ОБМОТОК И ИХ ИЗОЛЯЦИЯ

Основным элементом всех обмоток трансформаторов является виток (см. § 2.1). В зависимости от тока нагруз­ки виток может быть выполнен одним проводом круглого сечения, или проводом прямоугольного сечения, или, при достаточно больших токах, группой параллельных прово­дов круглого или, чаще, прямоугольного сечения. На рис. 5.1, а—е представлены различные варианты поперечных сечений одного витка обмотки при различных токах на­грузки. Эти варианты не являются исчерпывающими.

Рис. 5.1. Формы сечения витка обмотки при различном числе парал­лельных проводов

Ряд витков, намотанных на цилиндрической поверхно­сти, называется слоем. В некоторых типах обмоток слой может состоять из нескольких десятков или сотен витков, в других — из нескольких витковх или даже из одного витка.

Отдельные витки обмотки группируются в катушки. Ка­тушкой называется группа последовательно соединенных витков обмотки, конструктивно объединенная и отделенная от других таких же групп или от других обмоток трансфор­матора. Обмотка стержня может состоять из одной, двух или многих катушек. Катушка может состоять из ряда сло­ев или только из одного слоя витков. Число витков в ка­тушке может быть различным — как целым, так и дроб­ным, однако должно быть больше единицы. На рис. 5.2 представлены поперечные сечения нескольких различных типов катушек.

Для обеспечения надлежащей электрической прочности обмотки между ее витками, катушками, а также между обмоткой и другими частями трансформатора должны быть выдержаны определенные изоляционные расстояния, зави­сящие от рабочего напряжения и гарантирующие обмотку от пробоя изоляции как при рабочем напряжении, так и при возможных перенапряжениях. В этих промежутках могут быть установлены изоляционные конструкции или детали из твердого диэлектрика либо промежутки могут быть заполнены только твердым диэлектриком — кабель­ной бумагой, электроизоляционным картоном и т. д. или только изолирующей средой — маслом, воздухом и т. д.

Рис 5.2. Различные типы катушек:

а - катушка из шестнадцати витков; б – катушка из шести витков; в – катушка из семи витков; г – катушка из шести витков (четыре параллельных провода)

Для нормального охлаждения между обмоткой и другими частями трансформатора, между катушками, в некоторых конструкциях и между витками делают масляные или воз­душные охлаждающие каналы. В одних случаях охлаж­дающие каналы обеспечивают одновременно и надежную изоляцию обмотки, в других — для усиления изоляции применяются специальные изоляционные детали — прос­тые и угловые шайбы, изоляционные цилиндры, перегород­ки и т. д.

Во всех типах обмоток принято различать осевое и ра­диальное направления. Осевым считается направление, па­раллельное оси стержня трансформатора, на котором ус­танавливается данная обмотка. Радиальным считается на­правление любого радиуса окружности обмотки. В силовых трансформаторах с вертикальным расположением стерж­ней осевое направление совпадает с вертикальным, а ради­альное — с горизонтальным. В этом смысле принято гово­рить также об осевых и радиальных — вертикальных и горизонтальных — каналах обмоток.

По направлению намотки подобно резьбе винта разли­чают обмотки правые и левые (рис. 5.3). Однослойные об­мотки, имеющие в одном слое более одного витка (рис. 5.3, а), остаются левыми или правыми в зависимости от того, как они намотаны, но независимо от того, какой ко­нец — верхний или нижний -считается входным. В об­мотках, состоящих из нескольких таких слоев, с перехода ми из слоя в слой (рис. 5.3, б) направление намотки слоев будет чередоваться. Если первый (внутренний) слой левый, то все другие нечетные слои также будут левыми, а все четные — правыми. Для таких обмоток за начало при опре­делении направления намотки обычно принимается начало первого (внутреннего) слоя и направление намотки всей обмотки считается по направлению намотки этого слоя.

Рис 5.3. обмотки левой и правой намоток:

а – цилиндрическая однослойная; б – цилиндрическая многослойная; в – одинарные катушки катушечной обмотки; г – двойные катушки катушечной обмотки.

Отдельные катушки, имеющие форму плоской спирали, будут условно считаться правыми или левыми в зависимо­сти от того, какой конец — внутренний или наружный — считать входным, а также от того, с какой стороны на них смотреть. Нетрудно убедиться, что такая катушка «левой» намотки, изображенная на рис. 5.3, в, станет «правой», ес­ли ее повернуть к наблюдателю другой стороной. Если по технологическим соображениям обмотка составляется из таких отдельно наматываемых одинаковых катушек, то одного указания «правая» или «левая» обмотка недоста­точно. В этом случае во избежание ошибок указания по направлению обмотки лучше всего давать в виде эскиза. Обычно такие катушки применяются парами (двойная ка­тушка). При этом входными и выходными являются наруж­ные концы, а переход из катушки в катушку производится внутри катушек (рис. 5.3, г) и направление намотки явля­ется определенным и независимым от точки наблюдения. Обмотка, составленная из любого числа последовательно соединенных двойных катушек одинаковой намотки, будет иметь то же направление намотки, что и отдельные двой­ные катушки. Это положение остается справедливым для непрерывных катушечных обмоток, где каждые две сосед­ние катушки могут рассматриваться как одна двойная ка­тушка, а также для многослойных цилиндрических кату­шечных обмоток, где входным обычно считают наружный слой катушки.

Правильный выбор направления намотки имеет сущест­венное значение для получения заданной группы соедине­ния обмоток, а в однофазных трансформаторах — также для правильного соединения частей обмоток, расположен­ных на разных стержнях. Большинство обмоток трансфор­маторов обычно выполняется левой намоткой, более удоб­ной для обмотчика, работающего в основном правой рукой.

Обмотки масляных и сухих трансформаторов изготов­ляются из медных и алюминиевых обмоточных проводов, а также из медной и алюминиевой ленты или фольги. Мед­ные и алюминиевые провода могут иметь эмалевую, хлоп­чатобумажную или бумажную изоляцию класса нагревостойкости А, а провода, предназначенные для обмоток су­хих трансформаторов, могут также иметь изоляцию более высоких классов нагревостойкости из стекловолокна, кремнийорганического лака и т. д. Собственная изоляция про­вода обычно обеспечивает достаточную электрическую прочность изоляции между соседними витками.

Таблица 5.1 Номинальные значения сечения и изоляция круглого медного алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2 δ=0,30 (0,40 мм)

Диаметр, мм Сечение,мм2 Увеличение массы, % Диаметр, мм Сечение, мм2 Увеличение массы, % Диаметр, мм Сечение, мм2 Увеличение массы, %
Марка ПБ - медь 2,00 3,14 3,0 4,00 12,55 1,5
2,12 3,53 3,0 4,10 13,2 1,5
1,18 1,094 6,0 2,24 3,94 3,0 4,25 14,2 1,5
1,25 1,23 5,5 2,36 4,375 2,5 4,50 4,75 15,9 17,7 1.5 1,5
Марка ПБ – медь Марка АПБ – алюминий 2,50 4,91 2,5 5,00 19,63 1,5
2,65 5,515 2,5 5,20 21,22 1,5
2,80 6,16 2,5      
1,32 1,37 5,0 3,00 7,07 2,5 Марка АПБ - алюминий
1,40 1,51 5,0      
1,50 1,77 4,5 3,15 7,795 2,0
1,60 2,015 4,0 3,35 8,81 2,0 5,30 22,06 1,5
1,70 2,27 4,0       6,00 28,26 1,5
1,80 2,545 3,5 3,55 9,895 2,0 8,00 50,24 1,0
1,90 2,805 3,5 3,75 11,05 1,5      

Примечания: 1. провод марок ПБ и АПБ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной 2δ=0,3 (0,40); 0,72 (0,82); 0,96 (1,06) и 1,20 (1,35) мм; провод диаметром от 2, 24мм и выше - также с изоляцией 1,68 (1,83) и 1,92 (2,07), а провод диаметром от 3,75мм и выше – также с изоляцией 2,88 (3,08); 4,08 (4,33) и 5,76 (6,11)мм.

2. Без скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

3. Увеличение массы провода за счет изоляции дано для медного провода. Для алюминиевого провода марки АПБ данные таблицы по увеличению массы умножить на 3,3

4. Увеличение массы провода марок ПБ и АПБ с усиленной изоляцией принимать по табл 5.4 с учетом прим.3 к табл 5.1

5. Провод марок ПСД и ПСДК выпускается в пределах диаметров от 1,18 до 5,0 мм и провод марок АПСД и АПСДК – от 1,32 до 5,0 мм.

6. Толщина изоляции провода марок ПСД, ПСДК, АПСД и АПСДК при диаметрах до 2,12мм 2δ=0,29мм (в расчете принимать 0,3мм) при диаметрах от 2,24 до 5,0мм. 2δ=0,35-0,38мм (в расчете принимать 0,40мм)

7. Для провода марок ПСД и ПСДК данные таблицы по увеличению массы умножить на 1,75 для диаметров от 1,18 до 2,12 мм и на 2,1 для диаметров от 2,24 мм и выше. Для алюминиевого провода марок АПСД и АПСДК учитывать прим.3.

Таблица 5.2 Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ (размеры а и б - в мм, сечение – в мм2)

Медный провод марки ПБ – все размеры таблицы, за исключением проводов с размером b 17 и 18мм

Алюминиевый провод марки АПБ – все размеры таблицы вправо вверх от жирной черты.

a b 1,40 1,50 1,60 1,70 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 a/b
3,75 5,04 - 5,79 - 6,39 - 7,14 - 8,04 - 8,83 - - - - - - - - - - - - - - 3,75
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 - - - - - - - - - - - - 4,00
4,23 5,74 - 6,59 - 7,29 - 8,14 - 9,16 - 10,1 - 11,4 - - - - - - - - - - - - 4,25
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 13,6 - - - - - - - - - - 4,50
4,75 6,44 - 7,39 - 8,19 - 9,14 - 10,3 - 11,3 - 12.8 - 14,4 - - - - - - - - - - 4,75
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 11,5 15,2 16,2 17,2 - - - - - - - - 5,00
5,30 7,21 - 8,27 - 9,18 - 10,2 - 11,5 - 12,7 - 14,3 - 16,2 - 18,3 - - - - - - - - 5,30
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 - - - - - - 5,60
6,00 8,19 - 9,39 - 10,4 - 11,6 - 13,1 - 14,5 - 16,3 - 18,4 - 20,8 - 23,1 - - - - - - 6,00
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 35,9 27,5 - - - - 6,30
6,70 9,17 - 10,5 - 11,7 - 13,0 - 14,7 - 16,2 - 18,2 - 20,6 - 23,2 - 25,9 - 29,3 - - - - 6,70
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 21,8 23,2 24,7 25,8 27,5 29,3 31,1 32,9 34,6 - - 7,10
7,50 10,3 - 11,8 - 13,1 - 14,6 - 16,4 - 18,2 - 20,5 - 23,1 - 26,1 - 29,1 - 32,9 - 36,6 - - 7,50
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 24,7 26,3 27,9 29,1 31,1 33,1 35,1 37,1 39,2 41,5 43,9 8,00
8,50 11,7 - 13,4 - 14,9 - 16,6 - 18,7 - 20,7 - 23,3 - 26,2 - 29,6 - 33,1 - 37,4 - 41,6 - 46,7 8,50
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 29,6 31,4 32,9 35,1 37,4 39,6 41,9 44,1 46,8 49,5 9,00
9,50 13,1 - 15,0 - 16,7 - 18,6 - 20,9 - 23,2 - 26,1 - 29,4 - 33,2 - 37,1 - 41,9 - 46,6 - 52,1 9,50
10,00 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 31,0 33,0 35,0 36,6 39,1 41,6 44,1 46,6 49,1 52,1 55,1 10,00
10,60 14,6 - 16,8 - 18,7 - 20,8 - 23,4 - 26,0 - 29,1 - 32,8   37,1 - 41,5 - 46,8 - 52,1 - 58,5 10,60
                                                     
11,20 15,5 16,6 17,7 18,7 19,8 20,9 22,0 23,4 24,7 23,9 27,5 29,1 30,8 33,1 34,7 37,0 39,2 41,4 43,9 46,7 49,5 52,3 55,1 58,5 61,9 11,20
11,80 - - 18,7 - 20,9 - 23,2 - 26,1 - 29,0 - 32,5 - 36,6 - 41,3 - 46,3 - 52,2 - 58,1 - 65,2 11,80
12,50 - 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 38,8 41,3 43,8 46,0 49,1 52,3 55,4 58,5 61,6 65,4 69,1 12,50
                                                     
13,29 - - - - 23,4 - 26,0 - 29,2 - 32,5 - 36,4 - 41,0 - 46,3 - 51,9 - 58,5 - 65,1 - 73,1 13,20
14,00 - - - - 24,8 26,2 27,6 29,3 31,0 32,5 34,5 36,6 38,7 41,5 43,6 45,4 49,2 52,0 55,1 58,6 62,1 65,6 69,1 73,3 77,5 14,00
                                                     
15,00 - - - - - - 29,6 - 33,2 - 37,0 - 41,5 - 43,7 - 52,7 - 59,1 - 66,6 - 74,1 - 83,1 15,00
                                                     
16,00 - - - - - - 31,6 33,6 35,5 37,2 39,5 41,9 44,3 47,5 49,9 53,1 56,3 59,1 63,1 67,1 71,1 75,1 79,1 83,9 88,7 16,00
                                                     
17,00 - - - - - - - - - - - - 47,2 - 53,2 - 59,4 - 67,1 - 75,6 - 84,1 - 94,3 17,00
                                                     
18,00 - - - - - - - - - - - - - 53,1 55,8 59,4 63,0 66,6 71,1 75,6 80,1 84,6 89,1 94,5 99,9 18,00

Медный и алюминиевый обмоточный провод марок ПБ и АПБ, изолированный лентами кабельной бумаги класса нагревостойкости А (105°С), выпускается в соответствии с ГОСТ 16512-80. Медный провод круглого сечения марки ПБ имеет диаметры проволоки от 1,18 до 5,20 мм с номи­нальной толщиной изоляции на две стороны от 0,30 до 5,76 мм при площади поперечного сечения от 1,094 до 21,22 мм2. Сортамент медного круглого провода приведен в табл. 5.1,

Алюминиевый провод круглого сечения марки АПБ с проволокой диаметрами от 1,32 до 8,0 мм и площадью се­чения от 1,37 до 50,24 мм2 выпускается с той же толщиной изоляции, что и медный провод (табл. 5.1).

Медный провод прямоугольного сечения марки ПБ используемый в силовых трансформаторах, имеет размеры поперечного сечения проволоки — меньший от 1,4 до 5,60 и больший от 3,75 до 16,0 мм при площади сечения от 5,04 до 83,1 мм2 и толщине изоляции от 0,45 до 1,92 мм. В тран­сформаторах классов напряжения от 220 кВ и выше при­меняется также медный провод марки ПБУ, изолирован­ный лентами кабельной высоковольтной уплотненной бу­маги с номинальной толщиной изоляции на две стороны от 1,35 до 4,40 мм. Размеры поперечного сечения проволоки в проводах ПБУ — меньший от 1,80 до 5,60 и больший от 6,70 до 16,0 мм. Сортамент медного прямоугольного провода приведен в табл. 5.2.

Алюминиевый провод прямоугольного сечения марки АПБ имеет размеры поперечного сечения проволоки — меньший от 1,80 до 5,60 мм и больший от 3,75 до 18,0 мм при площади поперечного сечения от 6,39 до 99,9 мм2 и номинальной толщине изоляции на две стороны такой же, как и у медного провода (табл. 5.2).

В сухих трансформаторах может применяться провод тех же марок, что и в масляных. Однако при необходимо­сти получения пожаробезопасной установки, а также при расчете обмоток на работу при повышенной температуре обычно применяют провода других марок с изоляцией по­вышенной нагревостойкости по ГОСТ 7019-80. К этим мар­кам относятся: медный провод марки ПСД с изоляцией из стеклянных нитей, наложенных двумя слоями, с подклей­кой и пропиткой нагревостойким лаком или компаундом класса нагревостойкости F (155 °С) и марки ПСДК с та­кой же стеклянной изоляцией, но с подклейкой и пропиткой кремнийорганическим лаком класса нагревостойкости Н (180 °С). Эти провода выпускаются как круглого попереч­ного сечения в сортаменте по табл. 5.1, так и прямоуголь­ного сечения в сортаменте табл. 5.3 с номинальной толщи­ной изоляции на две стороны от 0,27 до 0,48 мм.

Алюминиевый провод марок АПСД и АПСДК с круг­лым и прямоугольным поперечным сечением выпускается с такой же изоляцией, как и медный, в пределах сортамен­та алюминиевого провода по табл. 5.1 и 5.3.

Медные и алюминиевые провода имеют различную це­ну. Так, если среднюю цену 1 кг медного провода прямо­угольного сечения марки ПБ принять за 100 %, то цена 1 кг алюминиевого провода марки АПБ с такой же изоля­цией составит в среднем 85, медного провода марки ПСД— 110 и алюминиевого провода марки АПСД—150 %.

Электрическая прочность изоляции обмоточного прово­да, являющейся в большинстве обмоток трансформаторов витковой изоляцией, в значительной мере определяет на­дежность продольной изоляции обмоток. Для обеспечения достаточной прочности изоляции провода существенное значение имеет отделка поверхности проволоки, из кото­рой изготовлен провод, — отсутствие на ней неровностей и заусенцев, а также равномерное наложение лент кабельной бумаги. Плотное наложение бумажной изоляции провода гарантирует получение реальных размеров обмоток, близ­ких к расчетным. В расчетные формулы при расчете тран­сформатора обычно входит масса металла провода обмот­ки без изоляции, но количество провода при заказе и стоимость провода должны рассчитываться с учетом изоляции.

Таблица 5.3 Номинальные размеры и сечение прямоугольного медного обмоточного пр овода марок ПСД и ПСДК (предпочтительные размеры) (размеры а и б – в мм, сечения - мм2)

b\a 1,40 1,60 1,80 2,00 2,24 2,50 2,80 3,15 3,55 4,00 4,50 5,00 5,60 a/b
4,00 5,39 6,19 6,84 7,64 8,60 9,45 10,7 - - - - - - 4,00
4,50 6,09 6,99 7,74 8,64 9,72 10,7 12,1 13,6 - - - - - 4,50
5,00 6,79 7,79 8,64 9,64 10,80 12,0 13,5 15,2 17,2 - - - - 5,00
5,60 7,63 8,75 9,72 10,80 12,20 13,5 15,1 17,1 19,3 21,5 - - - 5,60
6,30 8,61 9,87 10,40 12,20 13,80 15,2 17,1 19,3 21,8 24,3 27,5 - - 6,30
7,10 9,73 11,20 12,40 13,80 15,50 17,2 19,3 21,8 24,7 27,5 31.1 34,6 - 7,10
8,00 11,00 12,60 14,00 15,60 17,60 19,5 21,9 24,7 27,9 31,1 35,1 39,2 43,9 8,00
9,00 12,40 14,20 15,80 17,60 19,80 22,0 24,7 27,8 31,4 35,1 39,6 44,1 - 9,00
10,00 13,80 15,80 16,60 19,60 22,00 24,5 27.5 31,0 35,0 39,1 44,1 49,1 - 10,00
11,20 - - - - 24,70 27,5 30,8 34,7 39,2 43,9 49,5 55,1 - 11,20
12,50 - - - - 27,60 - - - - - - - - 12,50

Таблица 5.4. Ориентировочное увеличение в процентах массы медного провода марки ПБ и алюминиевого марки АПБ (см. прим. 1) за счет изоляции

Диаметр провода, мм При толщине изоляции 2δ, мм
0,72 1,29 1,92 4,08 5,76
1,18 - - -
1,40 - - -
1,60 - - -
1,80 - - -
2,00 - - -
2,12 8,5 - - -
2,50 7,5 12,5 - -
3,00 - -
3,55 - -
4,00 4,5
4,50
5,20

Примечания: 1. Для алюминиевого провода марки АПБ данные таблицы умножить на 3,3

2. Для промежуточных значений диаметра провода и толщины изоляции можно пользоваться линейной интерполяцией.

Таблица 5.5. Ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции для марки ПБ и алюминиевого марки АПБ (см. прим. 3) при номинальной толщине изоляции на две стороны 2δ = 0,45 мм

b,мм \ a,мм 1,40 – 1,80 1,90 – 2,65 2,80 – 3,75 4,00 – 7,00
3,75 – 7,50 3,5 2,5 2,0
8,0 – 18,0 2,5 2,0 1,5

Примечания: 1. При другой толщине изоляции данные из таблицы умножать при 2δ=0,96мм на 2,5; при 2δ=1,92мм на 5,0

2. Для провода марок ПСД и GCLR данные из таблицы умножать при 2δ=0,45мм на 1,7; при 2δ=0,50мм на 2,0

3. Для алюминиевого провода данные, полученные из таблицы или с учетом прим 1 и 2 умнодат на Vм/γа=3,3

провода должны рассчитываться с учетом изоляции. Для определения массы изолированного провода обычно увеличивают массу металла обмотки в соответст­вии с данным табл. 5.1, 5.4 и 5.5. Это увеличение массы зависит от толщины изоляции провода, материала изоляции и плотности металла обмотки.

Рис. 5.4 Транспонированный провод:

а-поперечное сечение провода (1-параллельные проводники с эмалевой изоляцией; 2- прокладка из кабельной бумаги; 3-общая изоляция из кабельной бумаги); б – пример схемы транспозиции семи проводников.

В современных трансформаторах больших мощностей (от 160 000 до 630 000 кВ*А) номинальный ток, да­же

в обмотках высшего напряжения ПО и 220 кВ, достигает 1000—3000 А и сечение витка таких обмоток, а тем

более обмоток низшего напряжения этих и трансформаторов меньших мощностей составляется из сечений многих параллельных мед­ных проводов с одинаковыми размерами и площадью поперечного се­чения. Поскольку изоляция между параллельными проводами одного витка требуется минимальная, а изоляция между соседними витками может быть обеспечена общей изоляцией всех проводов витка, возник­ла идея создания комбинированного провода, состоящего из нескольких параллельных медных проводников, имеющих тонкую эмалевую изоля­цию на каждом проводе и общую изоляцию из кабельной бумаги на всех параллельных проводах (рис. 5.4).

Для выравнивания полных сопротивлений параллельных проводни­ков и равномерного распределения тока между ними эти проводники неоднократно транспонируются по длине провода, т. е. меняются места­ми, например по схеме, показанной на рис. 5.4, б для семи проводников. Расстояние между двумя транспозициями (на рис. 5.4, б между двумя соседними расположениями проводников) по длине провода составляет для проводов различного сечения от 40 до 250 мм. Провода такого ти­па называются транспонированными.

Провода, заказ на которые не требует предварительного согласова ния с поставщиком, имеют следующие данные.

Таблица 5.6. Число элементарных проводников в транспонированных проводах

Меньшая сторона сечения а, мм Большая сторона сечения проводника без изоляции, b
3,75 4,50 4,75 5,00 5,30 5,60 6,00 6,30 6,70 7,10 7,50 8,00 8,50
2,00 - 11-21 11-23 11-23 11-25 11-27 11-29 11-29 11-31 11-33 11-33 - -
2,24 11-19 11-19 11-21 11-23 11-23 11-25 11-27 11-29 11-31 11-31 11-35 -
2,50 - - 9-19 9-21 9-19 9-21 9-23 9-23 9-25 9-29 9-29 9-31 9-33
2,80 - - - 9-17 9-17 9-19 9-21 9-21 9-23 9-23 9-25 9-27 9-29
3,15 - - - - - 7-15 7-17 7-19 7-19 7-21 7-23 - -

Число элементарных проводников в таком проводе должно быть нечетным и составляет обычно от 7 до 31 проводника. Провод медный прямоугольного сечения эмалированный высокопрочный марки ПЭМП. Размеры проводников — меньшая сторона от 2,00 до 3,15 мм; большая сторона от 3,75 до 8,00 мм. Между двумя рядами элементарных проводников прокладыва­ется лента кабельной бумаги толщиной 0,24 мм (2x0,12 мм). Общая изоляция провода марки ПТБ состоит из кабельной обычной или много­слойной бумаги и марки ПТБУ из кабельной высоковольтной бумаги.

Число элементарных проводников с одинаковыми размерами и сечением в транспонированном проводе показано в табл. 5.6. Общее се­чение провода может быть получено путем суммирования сечений эле­ментарных проводников, взятых из табл. 5.2.

Удвоенная номинальная толщина общей изоляции провода может быть равной для провода марки ПТБ 2δ = 0,72(0,82); 0,96(1,06); 1,36 (1,51) и 1,92(2,07); для провода марки ПТБУ 2δ = 2,00(2,10); 2,48 (2,63); 2,96(3,11) и 3,60(3,80). При этом в скобках указана макси­мальная удвоенная толщина изоляции 2δт<maх.

Размеры А и В, мм, провода можно ориентировочно определить по формулам

А = 2b + 2δЭМ + δпрокл + 2δmax + δтехн (5.1)

где b — размер неизолированного проводника по рис. 5.4, а, мм; 2δэм — удвоенная толщина эмалевой изоляции проводника (2δэм = 0,2 мм); δпрокл — толщина прокладки (δпрокл = 0,24 мм); 2δmax— максимальная удвоенная толщина изоляции провода, мм; δтехн — возможное увеличе­ние размера по технологическим причинам. Можно принять для провода марки ПТБ δТехн=1,7 мм при размере провода а = 2,00-2,44 мм и 2,00 мм при размере а=2,50-3,15 мм. Для провода марки ПТБУ δтепл=1,7 мм при размере а=2,00-2,50 мм; 2,05 мм при размере а = 2,80 мм и 2,20 мм при размере а=3,15 мм;

(5.2)

где а — размер неизолированного проводника по рис. 5.4, а, мм; n— число проводников в проводе.

Применение транспонированных проводов позволяет уменьшить объем и массу металла обмоток, упростить процесс намотки обмоток и уменьшить добавочные потери в обмотках.

В трансформаторах мощностью от 25 до 1000 кВ-А в качестве обмоточного материала для обмоток низшего напряжения при напряжениях до 690 В находит при­менение неизолированная алюминиевая лента по ГОСТ 13726-78. В качестве изоляции между витками служит по­лоса кабельной бумаги, вматываемой при намотке обмот­ки. В силовых трансформаторах реально может быть ис­пользована отожженная лента толщиной от 0,25 до 3,0 мм и шириной от 40 до 1000 мм. Предельные отклонения по толщине ленты от —20 до —5 %. В стандарте не установ­лены требования к удельному электрическому сопротивле­нию ленты, и этот параметр должен оговариваться при за­казе ленты.

В качестве проводникового материала для обмоток выс­шего напряжения силовых трансформаторов не исключено применение неизолированной алюминиевой фольги, изго­тавливаемой по ГОСТ 618—73. Поскольку эта фольга не предусмотрена как обмоточный материал для трансформа­торов, к ней не предъявляется требование определенного удельного электрического сопротивления. Поэтому некото­рые партии фольги с повышенным удельным сопротивлени­ем не могут применяться для изготовления обмоток. Также может оказаться необходимой отбраковка ленты, прокатан­ной с предельным отклонением от номинала до —15 %.

Одним из важнейших требований, предъявляемых к об­моточному проводу, является требование определенного удельного электрического сопротивления. Для всех круг­лых и прямоугольных медных проводов, включенных в табл. 5.1—5.3, согласно стандартам это сопротивление при 20 °С для отрезка проволоки длиной 1 м с сечением 1 мм2 должно быть не более 0,01724 Ом. Для алюминиевого пря­моугольного провода по табл. 5.2 и для круглого провода диаметром 1,80 мм и более по табл. 5.1 это сопротивление должно быть не более 0,0280 Ом, а для круглого диаметром от 1,35 до 1,70 мм — не более 0,0283 Ом.

В сравнительно редких случаях, например во входных катушках обмоток на ПО—500 кВ, может применяться до­бавочная изоляция витков путем обмотки их лентой из ка­бельной бумаги или лакоткани.

Между витками, состоящими из нескольких параллель­ных проводов, в обмотках некоторых типов могут быть сде­ланы радиальные (горизонтальные) каналы, основное на­значение которых состоит в том, чтобы обеспечить свобод­ный доступ масла или воздуха для надлежащего охлаж­дения всех параллельных проводов витка. Эти каналы обеспечивают также надежную, с большим запасом изоля­цию между витками.

В обмотках, состоящих из нескольких слоев круглого или прямоугольного провода, собственная изоляция виткон может оказаться недостаточной, и возникает необходи­мость введения добавочной изоляции между слоями, тем большей, чем больше суммарное рабочее (а следовательно, и испытательное) напряжение двух соседних слоев. Междуслойная изоляция может осуществляться прокладкой меж­ду слоями витков обмотки полос кабельной или телефонной бумаги, электроизоляционного картона или оставлением между слоями осевого масляного или воздушного канала, обеспечивающего как достаточную изоляцию, так и сво­бодный доступ к обмотке охлаждающего масла, или возду­ха, или другого теплоносителя. Различные виды междуслойной изоляции показаны на рис. 5.5.

При разделении обмотки на катушки возникает необхо­димость в надлежащей междукатушечной изоляции. Эта изоляция для катушек, расположенных в осевом направле­нии обмотки, как это видно из рис. 5.6, б—г, требуется то у наружного, то у внутреннего края катушки. Обычно изо­ляция между катушками выполняется в виде радиальных или осевых каналов, служащих для лучшего охлаждения обмотки.

В трансформаторах мощностью на один стержень до ПО кВА, в которых вопрос охлаждения обмотки еще не играет существенной роли, оказывается возможным вообще не делать радиальных междукатушечных каналов. В обмотках трансформаторов от 1000 до 6300 кВА с потеря­ми короткого замыкания по ГОСТ 11920-85 часто бывает возможно заменить шайбами половину масляных каналов. Такая замена вследствие малой толщины шайб (1—2 мм) по сравнению с масляными каналами (4—6 мм) позволяет

Рис. 5.5. Междуслойная изоляция

а – кабельная бумага; б – кабельная или телефонная бумага; в и г – картон электроизоляционный; г – масляный канал.

Рис. 5.6. Различные виды междукатушечной изоляции:

а – осевой канал; б – радиальный канал; в – шайбы; г – радиальный канал и шайбы.

получить некоторую экономию места по высоте (осевому размеру) обмотки (рис. 5.6, в).

Наружный диаметр междукатушечных шайб принима­ется обычно больше наружного диаметра катушки, для то­го чтобы удлинить путь возможного разряда по поверхно­сти между катушками. Сделать такой же выступ шайбы внутрь обмотки не представляется возможным ввиду того, что при отсутствии внутреннего осевого канала обмотка на­матывается непосредственно на цилиндр, а при наличии канала выступ шайбы будет закрывать канал и тем самым сводить к нулю его охлаждающее действие.

Изоляция между обмотками, а также обмоток от маг­нитной системы при рабочем напряжении не выше 35 кВ может быть осуществлена путем применения изоляционных цилиндров (рис. 5.7, а). Высота (осевой размер) цилиндра в этом случае делается больше высоты обмотки, чем удли­няется возможный путь разряда по поверхности между об­мотками. В трансформаторах с рабочим напряжением ПО

Рис. 5.7 Изоляция между обмотками и обмоток от магнитной системы:

а – изоляция при помощи жестких цилиндров; б – комбинация цилиндров и угловых шайб; в – отбортованные цилиндры из кабельной бумаги

и. 220 кВ и более для изоляции обмоток ВН обычно при­меняется комбинация изоляционных цилиндров с угловы­ми шайбами (рис. 5.7, б).

Изоляционные цилиндры применяются или жесткие бумажно-бакелитовые, или так называемые мягкие, состав­ленные из намотанных один на другой листов электроизо­ляционного картона. Угловые шайбы также могут быть жесткими — бумажно-бакелитовыми, или прессованными из электроизоляционного картона, или мягкими, свернуты­ми из полос картона. Для мягких цилиндров и угловых шайб в трансформаторах классов напряжения 110 кВ и бо­лее рекомендуется применять мягкий электроизоляционный картон марки А по ГОСТ 4194-83 с плотностью 900— 1000 кг/м3.

Некоторые иностранные фирмы выполняют главную изо­ляцию обмоток классов напряжения ПО кВ и выше из ка­бельной бумаги. На внутреннюю обмотку НН наматывает­ся большое число слоев кабельной бумаги с шириной по­лотна большей, чем высота обмотки НН, и общей толщиной до 40 мм и более. Затем наматывается многослойная ци­линдрическая обмотка ВН из прямоугольного провода с междуслойной изоляцией также из кабельной бумаги. Осевые масляные каналы делаются только для охлаждения внутренних слоев обмотки. После окончания намотки части цилиндров, образованных слоями кабельной бумаги, высту­пающие за длину обмотки, отбортовываются вручную, т. е. разрываются по образующим цилиндра на полоски шири­ной 40—50 мм, которые затем отгибаются под углом 90° в радиальном направлении, образуя плоские шайбы, перпен­дикулярные оси обмотки (рис. 5.7, в).

Рис. 5.8 Различные формы поперечного сечения реек

Рис. 5.9. Форма поперечного сечения реек и междукатушечных прокладок

Для образования в обмотках и между обмотками и изо­ляционными цилиндрами осевых каналов чаще всего при­меняются рейки, склеенные бакелитовым или другим лаком из полос электроизоляционного картона или изготовлен­ные из дерева твердой породы, например белого или крас­ного бука. При намотке рейки укладываются по образую­щим цилиндра и плотно прижимаются проводами к цилин­дру или ранее намотанной катушке. Толщина рейки при этом определяет ширину (радиальный размер) осевого ка­нала (рис. 5.8).

Рейки формы, показанной на рис. 5.8, а и б, применя­ются для образования осевых каналов в обмотках, не имеющих радиальных каналов. Рейки формы по рис. 5.8, в и г применяются в обмотках с радиальными каналами вме­сте с прокладками по форме рис. 5.9. Деревянные рейки ис­пользуются в обмотках класса напряжения не выше 10 кВ (испытательное напряжение 35 кВ). Полоски электроизо­ляционного картона, прикрепленные к деревянным рейкам (pиc. 5.8, а), служат для защиты изоляции обмотки от повреждений при нажиме ребром рейки при забивании рейки в обмотку.

Радиальные (горизонтальные) каналы между катушка­ми или между витками в обмотках с большим числом па­раллельных проводов обычно образуются междукатушеч­ными прокладками, выштампованными из электроизоляци­онного картона (рис. 5.9). Каждая междукатушечная или междувитковая прокладка набирается из нескольких пла­стин толщиной от 0,5—3 мм до нужной толщины, соответ­ствующей осевому размеру радиального канала. При на­личии картона большей толщины можно штамповать про­кладки и вырезать рейки из листов картона толщиной, со­ответствующей осевому или радиальному размеру канала.

Рис. 5.10 Расположение реек и междукатушечных прокладок:

1 – цилиндр; 2 – катушки; 3 –рейки; 4 – междукатушечные прокладки

Рис 5.10. обмотка с замковыми прокладками без реек

Для того чтобы связать рейки с междукатушечными прокладками, в картонных прокладках проштамповывают­ся просечки по рис. 5.9. Этими просечками междукатушеч­ные прокладки надеваются на крайнюю широкую полосу рейки (рис. 5.10) при намотке на станке или сборке об­мотки на стержне.

В обмотках некоторых типов, например в чередующих­ся, или в обмотках, наматываемых отдельными катушками, применение реек иногда оказывается неудобным. В этом случае применяются так называемые замковые междука­тушечные прокладки. Одна из конструкций замковой про­кладки изображена на рис. 5.11. Осевой канал между обмоткой и цилиндром в этом случае образуется специальны­ми прокладками со сквозной просечкой (деталь 1 на рис. 5,11). Эти прокладки 1 и прокладки, образующие между­катушечные радиальные каналы 2, прошиваются полоской картона 3, отгибаемой в междукатушечный канал,

Ввиду того, что стандартные толщины листов электро­изоляционного картона кратны 0,5 мм, расчетные толщины прокладок (и размеры каналов) должны быть также кратны 0,5 мм. Это соображение относится также к рей­кам, склеенным из полосок картона. Для упрощения на­мотки обмотки желательно размеры всех радиальных и осевых каналов выбирать кратными одному из значений стандартной толщины картона (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 мм). Существенное усложнение в комплектование реек и прокладок перед намоткой обмотки вносит набор прокла­док из картона разной толщины (например, канал 5,5 мм = = 2X2 мм - 1,5 мм) или чередование каналов 5 = 2+2+1 мм и 6 = 3+3 мм.

После установки обмоток и сборки отводов активная часть трансформатора обычно подвергается сушке под ва­куумом при температуре около 100 °С. В результате сушки междукатушечные прокладки и шайбы дают усадку, по толщине достигающую 4—6 %. При расчете всех типов об­моток, имеющих радиальные каналы или шайбы, следует учитывать, что действительный суммарный осевой размер междукатушечной (междувитковой) изоляции после сушки и опрессовки обмоток будет меньше расчетного размера на значение усадки.

Число реек по окружности для трансформаторов до 630 кВА выбирают обычно исходя из условий удобства намотки, для более мощных трансформаторов — из усло­вий механической прочности. Для ориентировки при выбо­ре числа реек могут служить следующие данные для транс­форматоров мощностью:

До 100 кВА 6 реек
От 100 до 630 кВА 8 реек
От 1000 до 1600 кВА 8-12 реек
От 2500 до 10000 кВА 12-16 реек
От 16000 до 63000 кВА 16-24 реек

В трансформаторах от 10 000 кВА и выше число реек должно быть таким, чтобы расстояние между их осями по среднему витку внешней обмотки было равно 150—180 мм. Ширина b прокладок обычно принимается равной от 40 до 60 мм, длина (см. рис. 5.9) определяется радиальным раз­мером обмотки.

Все обмотки трансформаторов по характеру намотки можно подразделить на следующие основные типы: 1) ци­линдрические; 2) винтовые; 3) катушечные.

Эти типы обмоток в свою очередь могут подразделять­ся по ряду второстепенных признаков: числу слоев или хо­дов, наличию параллельных ветвей, наличию транспозиций и т. д.








Дата добавления: 2015-01-02; просмотров: 2468;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.098 сек.