Методические указания по выполнению работы "восстановительный расчет трансформатора"

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ  СИЛОВОГО

ТРЕХФАЗНОГО ТРЕХСТЕРЖНЕВОГО   ТРАСФОРМАТОРА

С  ЕСТЕСТВЕННЫМ МАСЛЯНЫМ  ОХЛАЖДЕНИЕМ

Исходные данные.

Номинальные данные:

S_н – полная мощность трансформатора, кВ×А

U_ВН – номинальное высшее линейное напряжение, кВ

U_НН – номинальное низшее линейное напряжение, кВ

U_к – напряжение короткого замыкания, %

Схема и группа соединения обмоток.

Данные из каталога:

d – диаметр стержня магнитопровода, см

С – расстояние между осями стержней, см

 – высота стержня, см

П_я – площадь активного поперечного сечения ярма, см²

Р₀ – потери мощности холостого хода (т.е. потери  мощности на перемагничивание магнитопровода при номинальном напряжении), Вт

Р_к – потери мощности при коротком замыкании при номинальном токе, Вт

I₀ –  сила тока холостого хода, %

Марка стали с лаковой межлистовой изоляцией.

 

Задание:

1.    Провести расчет обмотки  низкого напряжения.

2.    Провести расчет обмотки  высшего  напряжения.

3.    Определить потери короткого замыкания.

4.    Провести тепловой расчет обмоток трансформатора.

Для трансформаторов мощностью до 630 кВА  используются в основном цилиндрические обмотки, поэтому в методических указаниях рассмотрены именно эти обмотки. Винтовые, непрерывные катушечные применяются для более мощных трансформаторов, расчет их  см. [3].

 

1  Расчет  обмоток низшего напряжения   (НН)

Расчет обмоток трансформатора начинают с обмотки НН, располагаемой у большинства трансформаторов ближе к стержню.

Число витков на одну фазу обмотки НН

                                        ,              (1.1)

где  - номинальное фазное напряжение обмотки НН, В, (см. соотношение между линейным и фазным напряжениями при схемах соединения обмотки Y и Δ из курса ТОЭ);

         = 50 Гц – частота тока;

          - магнитная индукция в стержнях, Тл  (таблица 1),

П_с- площадь активного поперечного сечения стержня, м²:

 .

При схеме соединения обмоток низшего напряжения в зигзаг необходимо число витков W₁ увеличить в 1,155 раз.

 

Таблица 1 -  Рекомендуемые значения магнитной индукции  В_С в стержнях силовых масляных трансформаторов, Тл [3]

 

 

 

 

Рисунок 1 – Основные размеры трансформатора

 

Площадь активного поперечного сечения стержня, м²:

                                      (1.2)

где  - диаметр стержня магнитопровода, м;

К_р = (0,91…0,93) – коэффициент заполнения круга при расчете площади сечения стержня для трансформаторов от 40 до 630 кВ×А.

После округления числа витков необходимо найти напряжение одного

витка, В:

,              (1.3)

Для обмотки НН принимаем простую по технологии изготовления цилиндрическую обмотку одно- или двухслойного  прямоугольного провода (рисунок 2). Число слоев обычно выбирается равным двум. Для трансформаторов мощностью на один стержень до 6-10 кВА обмотка может быть уложена в один слой, в основном изготавливают в два слоя и в редких случаях для более   мощных     трансформаторов – в три слоя.

Число витков в одном слое:

для однослойной обмотки  ,

для двухслойной обмотки  .

Осевой размер обмотки, м:

,                            (1.4)

где – расстояние от обмотки НН  до ярма для трансформаторов, м; определяется по таблице 2;

        - высота стержня, м.

Ориентировочный осевой размер витка, м

,                            (1.5)

 

 

Ориентировочное сечение витка, мм²

^,                                          (1.6)

где  - ориентировочная средняя плотность тока, А/м²  для медного и алюминиевого провода определяется по формулам  1.7 и 1.8;

 - номинальный фазный ток обмотки НН, А (необходимо рассчитать самостоятельно).

 

Таблица  2 -  Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния       обмоток НН с учетом конструктивных требований

Мощность трансформатора, кВА	Uисп для НН, кВ	НН от ярма , мм	НН от стержня,  мм
25—250 400—630 1000—2500 630-1600 2500—6300 630 и выше 630 и выше	5 5     5 18; 25, 35 18; 25и 35 45 55	15 Принимается рав­ным  (табл.4),   най­денному по ис­пыта­тельному напряжению об­мотки ВН (табл.3)	Картон 2×0,5 То же 4 4 4 5 5 6	- - 6 6 8 10 13 19	4 5 15 15 17,5 20 23 30	- - 18 25 25 30 45 70

 

Таблица 3 - Испытательные напряжения  промышленной частоты (50Гц)     для масляных силовых трансформаторов

Класс напряжения  трансформатора, кВ	3	6	10	20	35
Испытательное  напряжение, кВ	18	25	35	55	85

 

Главная изоляция обмоток определяется электрической прочностью при 50 Гц и соответствующими испытательными напряжениями, определяемыми по таблице 3. На рисунке 3 показана конструк­ция главной изоляции обмоток масляных трансформаторов классов напряжения от 1 до 35 кВ (испытательные напря­жения от 5 до 85 кВ).

Изоляция между обмотками ВН и НН осуществляется жесткими бумажно-бакелитовыми цилиндрами или мягки­ми цилиндрами, намотанными при сборке трансформатора из электроизоляционного картона. Размер выступа цилинд­ра за высоту обмотки (и ) обеспечивает отсутствие разряда по поверхности цилиндра между обмотками или с обмотки на стержень. Между об­мотками ВН соседних стержней устанавливается междуфаз­ная перегородка из электроизоляционного картона.

Минимально допустимые изоляционные расстояния от обмотки до стержня и ярма, между обмотками, а также главные размеры изоляционных деталей с учетом конструк­тивных требований и производственных допусков в зависи­мости от мощности трансформатора для испытательных на­пряжений      5 - 85 кВ приведены в таблицах 2 и 4.

 

Таблица  4 - Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН (СН) с учетом конструктивных требований

Мощность трансформа-гора Sн, кВА	Uисп для  ВН, кВ	ВН от ярма,		Между ВН и НН, мм		Выступ цилиндра , мм	Между ВН и ВН, мм
		мм
25—100	18; 25 и 35	20	-	9	2,5	10	8	- -
160—630	18; 25 и 35	30	-	9	3	15	10	-
530 и выше	45	50	2	20	4	20	18	2
630 и выше	55	50	2	20	5	30	20	3
160—630	85 (прим. 1)	75	2	27	5	50	20	3

Примечание 1. Для цилиндрических обмоток минимальное изоляционное  расстояние = 27 мм. Электростатический экран с изоляцией 3 мм.

 

Рисунок 3 - Главная изоляция обмоток ВН и НН для испытательных  напряжений от 5 до 85 кВ

Ориентировочная средняя плотность тока, А/м²:

                                  ,        (1.7)

                                  ,        (1.8)

где - мощность трансформатора, кВА;

       - напряжение одного витка, В;

– коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках            (в отводах, стенках бака от гистерезиса и вихревых токов);

        =0,97 - для трансформаторов до 100 кВА; 

                =(0,96 - 0,93) - для 160-630 кВА.

          Средняя плотность тока должна входить в пределы, указанные в таблице 5.

Таблица 5 - Средняя  плотность тока  в  обмотках , МА/м², для современных масляных трансформаторов с потерями короткого замыкания по гост

Мощность трансформатора, кВА	25 - 40	63 - 630
Медь	1,8 - 2,2	2,2 - 3,5
Алюминий	1,1-1,8	1,2-2,5

 

Средний диаметр витка двух обмоток:

                                                    ,                          (1.9)

где  =1,36 для трансформаторов с напряжением до 10 кВ;

=1,40 для трансформаторов с напряжением до 35 кВ.

Для обмоток из алюминиевого провода значения  умножить на 1,06.

По полученным значениям П₁^' и h_в1 по сортаменту обмо­точного провода для трансформаторов (см. приложение 1 и 2) подбираются подходящие провода с соблюдением сле­дующих правил:

а) число параллельных проводников n _в1  не более 4—6 при намотке плашмя и не более 6—8 при намотке на ребро;

б) все провода имеют одинаковые размеры поперечно­го сечения;

в) радиальные размеры всех параллельных проводов витка равны между собой;

г) радиальные размеры проводов не выходят за   предельные размеры, найденные по формулам,   кривым. по предельному q (обычно для масляных трансформаторов q ≤ 1200 Вт/м² и в редких случаях q ≤ 1400 Вт/м²);

_Д) при намотке на ребро отношение радиального раз­мера провода к осевому его размеру не менее 1,3 и не бо­лее 3;

е) расчетная высота обмотки    на 5-15 мм меньше  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Способы намотки:

а) намотка плашмя,

б) намотка на ребро.

 

 

 

В обмотках масляного трансформатора из прямоуголь­ного провода, каждый провод  которых с двух сторон омыва­ется маслом (в одно- и двухслойных цилиндрических с на­моткой на ребро), значение большего из двух размеров поперечного сечения провода  может быть определено по формулам:

для медного провода:

,                                      (1.10)

для алюминиевого провода:

,                                    (1.11)

где  = 0,8.

Найденный размер провода следует рассматривать как предельно допустимый для заданного значения  q. При выборе провода  по сорта­менту он может быть принят и меньшим.

При изготовлении  обмоток  трансформатора  применяются  провода следующих марок: ПБ, АПБ, ПСД, ПСДК. Их характеристики приведены ниже.

ПБ – провод медный с изоляцией из кабельной бумаги.

АПБ – провод алюминиевый, изолированный лентами кабельной бумаги, класс нагревостойкости «А».

ПСД – провод медный с изоляцией из бесщелочного стекла, наложенного двумя  слоями  с  подклейкой  и пропиткой нагревостойким лаком. Класс нагревостойкости «В».

ПСДК – провод медный с той же изоляцией, но с подклейкой и пропиткой кремнийорганическим лаком.

Провода ПСД и ПСДК применяются обычно при изготовлении и ремонте сухих трансформаторов.

Стандартное значение диаметра проводника без  изоляции можно найти в приложении А. Толщина изоляции для проводов различных марок приведена в приложении Г, выбирается в зависимости от испытательного напряжения обмотки.

Подобранные размеры провода, мм записываются так:

 Площадь сечения провода: =

Полное сечение витка из   п_в1  параллельных   проводников, м², определяется по формуле:

,                  (1.12)

где  –  сечение одного проводника, мм²;

       п_в1 – число параллельных проводников.

Полученная плотность тока, А/м²:

                                    (1.13)

Осевой размер витка, м:

,                            (1.14)

где  - осевой размер проводника с изоляцией, мм.

Необходимо изобразить поперечное сечение одного витка обмотки трансформатора, показав размеры (см. рисунок 6).

Осевой размер обмотки, м:                                           (1.15)

В каждом слое обмотки сделать разгон вмоткой полосок электроизоляционного картона с общим размером h (5….15 мм).

Осевой размер обмотки должен быть близок к найденному ранее, но не превышать его.

При подборе реальных сечений проводов по сортаменту обмоточного провода всегда возможны отклонения истинных значений J₁ и J₂ от найденного J_ср. Для того чтобы эти отклонения не привели к существенному изменению Р_к, рекомендуется не допускать их более (5 – 10%)  J_ср так, чтобы полусумма действительных значений J₁ и J₂ была практически равна J_ср, поскольку обмотка ВН, как наружная обмотка, всегда по объему и массе больше обмотки НН, то при  J₂> J₁ потери короткого замыкания будут отклоняться от заданных Р_к в большую сторону и при   J₂< J₁ –  в меньшую сторону.

 

Радиальный размер обмотки (обозначения на рисунке 5 и 6), м:

однослойной                                                    (1.16)

двухслойной                                   (1.17)

Радиальный размер канала а₁₁  выбира­ется по условиям изоляции в зависимости от длины обмотки по таблице 7. Если действительный радиальный размер провода а равен или меньше половины предельного размера, найденного по предельному значению q , то канал между слоями может быть заменен жесткой междуслойной изоляцией — двумя слоями электроизоляционного картона по 0,5 мм. В этом случае в формуле вместо размера канала а₁₁  подставляется толщина междуслойной изоляции 1 мм.

Внутренний диаметр обмотки, м:

                                              ,                 (1.18)

где  - диаметр стержня магнитопровода,м;

        - ширина канала между обмоткой НН и стержнем определяется из условий изоляции обмотки, м (таблица 2).

Наружный диаметр обмотки, м:

                                                                            (1.19)

          Средний диаметр обмотки, м:

                                                                        (1.20)

Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала между слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждае­мая поверхность обмотки НН, м², для всего трансформато­ра в этом случае:

                                            (1.21)

Двухслойная обмотка с каналом между слоями шириной не менее, чем указано в таблице 8, имеет четыре охлаж­даемые поверхности:

                                 ,         (1.22)

где с - число активных  (несущих обмотки) стержней.

Коэффициент k₃ учитывает закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями. При предварительном расчете может быть принято  k₃ = 0,8.

Далее следует найти плотность теплового потока, Вт/м², на поверхности обмотки:

                                                      ,                         (1.23)

 где  - основные потери в обмотке НН;

- коэффициент добавочных потерь в обмотке:

для меди                                   (1.24)    

для алюминия                               (1.25)

В этих выражениях  для прямоугольного провода может быть подсчитано по формуле:    (значение для изолированного провода всегда меньше единицы),

где – размер проводника, в направлении перпендикулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния, м;

– размер проводника, в направлении параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния, м;

  -  число   проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линии магнитной индукции поля рассеяния;

- число слоев обмотки;

- осевой размер обмотки, м;

=0,95.

Основные потери в обмотке НН, Вт

-       для медного провода    ,        (1.26)

-       для алюминиевого провода  ,   (1.27)

где J₁-плотность тока в обмотке НН, А/м²,

 - масса обмоток НН.

Масса об­моток НН из медных и алюминиевых проводов соответственно, кг

                                     ,         (1.28)

                                     ,         (1.29)

где с — число активных (несущих об­мотки) стержней трансформатора;

— средний диаметр обмотки, м;

 — число витков обмотки; 

 — сече­ние витка без изоляции, мм².

Для масляных трансформаторов плотность теплового потока q₁ в обмотках не должна превышать 800-1000Вт/м² при медном проводе и 600-800Вт/м²  – при алюминиевом.

Полученное значение q₁ во избежание чрезмерного по­вышения температуры обмотки необходимо выдерживать в пределах.

Цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода для стороны НН может быть намотана и в три-четыре слоя. Расчет такой обмотки проводится так­же с учетом дейст­вительного числа слоев и внесения соответствующих поправок.

2 РАСЧЕТ ОБМОТОК

высшего напряжения (ВН)

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

,        (2.1)

          где  - номинальное фазное напряжение обмотки ВН, В.

После определения числа витков необходимо проверить коэффициенты трансформации:

 и ,

где U_ВНф - фазное напряжение ВН;

U_ННф  - фазное напряжение НН;

 - число витков обмотки высокого напряжения;

 - число витков обмотки низкого напряжения.

Если это необходимо, то следует подкорректировать число витков в обмотках. Расхождение  между значениями К_трU и К_трW не должно превышать 1%.

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

 ,                                                   (2.2)

где — напряжение одного витка обмотки, В (определено ранее по формуле 1.3);

— напряжение на одной ступени регулирования об­мотки или разность напряжений двух соседних ответвле­ний (линейное), В.

В масляных трансформаторах  мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ предусмотрено выполнение в обмотках ВН  четырех ответвлений  на +5; +2,5;  -2,5; -5%  номинального, помимо основного зажима  с номинальным напряжением, поэтому ΔU определяется из расчета 2,5 % от номинального значения  обмотки ВН.

Обычно ступени регулирования напряжения выполня­ются равными между собой, чем обуславливается равенство числа витков на ступенях.

В этом случае число витков обмотки на ответвлениях:

На пяти ступенях:

 

верхние ступени напряжения       ,

                                                                    

при номинальном напряжении:         

нижние ступени напряжения:        ,       

                                                          

Для трехфазного трансформатора най­денное число витков                      =  является чис­лом витков на один стержень.

Осевой размер обмотки ВН ₂ принимается равным ра­нее определенному осевому размеру обмотки НН ₁.

Плотность тока в обмотке ВН, А/м² предварительно определяется по формуле:                             ,                                            (2.3)

где  - средняя плотность тока обмотки, А/ м² (определяется по        формулам 1.7 и 1.8).

       -  плотность тока  обмотки НН,  А/м².

Сечение витка обмотки ВН, мм² предварительно опре­деляется по формуле:

                                                  ,                      (2.4)

где  - номинальный фазный ток обмотки ВН,  А.

Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода. По ориентировочному сечению витка  и сортаменту обмоточного про­вода (приложение В) для трансформаторов подбирается провод подходящего сечения или в редких случаях два параллельных одинаковых провода с диаметрами провода без изоляции  и провода в изоляции ,мм. Толщина изоляции выбирается по приложению Г.  Подобран­ные размеры провода записываются так:

,

Площадь проводника =

где  — число параллельных проводников.

Полное сечение витка, м²

                                         ,               (2.5)

где  -  сечение одного проводника, мм².

Полученная плотность тока, А/м²:            (2.6)

Число витков в слое:                      (2.7)

Число слоев в обмотке:                              (2.8)

 (  округляется до ближайшего большего числа).

Необходимо распределить все витки обмотки ВН по слоям, показать на рисунке, как расположены ответвления, через сколько витков (см. рис. 9).

Рабочее напряжение двух слоев, В:

                                               .                     (2.9)

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 6 выбираются число слоев и общая толщина , кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

Таблица  6 - Нормальная междуслойная изоляция в многослойных цилиндрических обмотках

 

 

Таблица 7 - Минимальная ширина охлаждающих каналов в обмотках

 для масляных трансформаторов

 

Радиальный размер обмотки, м.

одна катушка (без  канала):                                  (2.10)

катушки   с каналом:                                                                                                           (2.11)

где  -  толщина междуслойной изоляции, мм (таблица 6);

 - ширина масляного канала между катушками, выбирается в зависимости от длины канала  по таблице 7. Способы размещения  каналов приведены на рисунке 9.

Рисунок 9 - Различные варианты выполнения многослойной цилиндриче­ской обмотки:  а — обмотка  ВН  на  цилиндре,  б — обмотка   ВН  на  рейках; 

в — обмотка  ВН  на  цилиндре  с  каналом

 

В большинстве случаев по условиям охлаждения об­мотка каждого стержня выполняется в виде двух концент­рических катушек с осевым масляным каналом между ни­ми (рисунок 9 в). Число слоев внутренней катушки при этом должно со­ставлять не более 1/3—2/5 общего числа слоев обмотки.

В трансформаторах мощностью на один стержень не более 3-6 кВ-А возмож­но применение обмотки, состоящей из одной катушки без осевого канала (рисунок 9 а).

В обмотках классов напряжений 20 и 35 кВ для защиты от импульсных перенапряжений под внутренним  слоем обмотки устанавливается экран — незамкнутый цилиндр из алюминиевого листа толщи­ной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычно межслойной изо­ляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со сто­роны масляного канала.

При наличии экрана радиальный размер обмотки:

                                 ,     (2.12)

где  = 0,5 мм, толщина экрана.

Для рабочего напряжения 35 кВ можно принять допол­нительное увеличение радиального размера обмотки за счет экрана и двух слоев межслойной изоляции на 3 мм.

Внутренний диаметр обмотки, м,

                                             ,                (2.13)

где  - минимальный радиальный размер осевого ка­нала между обмотками НН и ВН и толщина изоляцион­ного цилиндра выбираются по испытательному напряже­нию обмотки ВН согласно таблице 4, мм

Наружный диаметр  обмотки, м,

                                     без экрана  ,                (2.14)

                                      с экраном ,         (2.15)

                                         ,             (2.16)

Изоляционное расстояние между наружными обмотками соседних стержней  мм, находит­ся по таблице 4  для масляных трансформаторов.

Поверхность охлаждения, м²:

                                 ,     (2.17)

где с — число стержней магнитной системы.

Для   одной  катушки,   намотанной  непосредственно на цилиндр, по рисунку 10,а  n=1,0;   = 0; к =1,0.

Для одной катушки по рис.10, б n =1,0;  к =0,88,

Для двух катушек по рис.10, в n = l,5; к = 0,83.

Коэффициент k  учитывает закрытие части по­верхностей обмотки изоляционными деталями и число внутренних и наружных поверхностей.

 

 

После того как обмотка ВН рассчитана и размещена на стержне, для предварительной оценки ее нагрева опреде­ляется плотность теплового потока на ее охлаждаемой по­верхности, Вт/м², по формуле:

                                             ,                (2.18)

где  - основные потери в обмотке  трансформатора, Вт

         - коэффициент добавочных потерь.

Основные потери в обмотке ВН, Вт:

-      для медного провода ,          (2.19)

-      для алюминиевого провода , (2.20)       

где  - масса обмоток ВН.

Масса об­моток ВН, кг:

                                  ,      (2.21)

                                  ,      (2.22)

где  - число витков обмотки ВН на средней ступени регулирования;

 - — сече­ние витка без изоляции, мм².

Коэффициент добавочных потерь в обмотке из круглого провода:

-  для меди   ,                          (2.23)

-  для алюминия   .                   (2.24)

В этих выражениях для круглого провода может быть подсчитано по формуле:  (значение для изолированного провода всегда меньше единицы),

где d₂ -  диаметр круглого проводника, м;

  -  число   проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линии магнитной индукции поля рассеяния;

- осевой размер обмотки, м;

=0,95.

Полученное q не должно быть бо­лее допустимого. Для масляных трансформаторов плотность теплового потока в обмотках не должна превышать 800-1000Вт/м²  при медном проводе и 600-800Вт/м² при алюминиевом.

 

3  Определение потерь короткого замыкания

 

Полные потери короткого замыкания, Вт:

,                                                              (3.1)

где  - основные потери в обмотке НН и ВН, Вт определены по формулам 1.26; 1.27; 2.19; 2.20;

 - основные потери в отводах НН и ВН, Вт;

 - коэффициенты добавочных потерь определяются по формулам 1-24, 1-25,  2-23, 2-24;

 - потери в баке и деталях конструкции, Вт.

Основные потери в отводах, Вт:

-                для меди ,                                         (3.2)

-                для алюминия .                                 (3.3)

Необходимо провести расчет потерь для обмотки НН и ВН.

Масса металла проводов отводов:                                                                                                             (3.4)

где  - длина отводов, м;

 - сечение провода отводов принять равным сечению витка; , м²;                                                         

- плотность металла отводов (для меди кг/м³, для алюминия  кг/м³).

Длина провода для соединения в звезду:  , для соединения в треугольник: , где l – длина обмотки .

Потери в баке и деталях конструкций, Вт:

                                                      ,                            (3.5)

где - полная мощность трансформатора, кВА,

 к = (0,015-0,02) для трансформаторов мощностью до 1000 кВА.

Полные потери  не должны отличаться более, чем на % от табличного.

 

4  тепловой расчет трансформатора

Внутренний перепад температуры в обмотке НН (прямоугольное           сечение, ˚С):

                                                       ,                             (5.1)

где - толщина изоляции провода на одну сторону, м;

- теплопроводность изолированного провода  (кабельная бумага  в масле  =0,17).

Превышение температуры поверхности обмотки над температурой    масла, ˚С:

                                                 ,                       (5.2)

где =0,285;

 - плотность теплового потока Вт/м², определяется по формуле 1.23.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла, ˚С:

                                       (5.3)

Внутренний перепад температуры в обмотке для наружной катушки.

                                              ,                    (5.4)

где  - радиальный размер обмотки, м;

                 - средняя теплопроводность обмотки, Вт/м·с;

р - потери в 1 м³ объема обмотки, Вт/м³:

для медного провода 

для алюминиевого провода   ,

где ,  ,  выражены в метрах,  в А/м².

Средняя условная теплопроводность обмотки без учета междуслойной изоляции, Вт/(м^{2  ˚}С)

                                                  ,                       (5.5)

где 

- теплопроводность материала изоляции витков (кабельная бумага  в масле =0,17).

Средняя теплопроводность обмотки , , приведенная к условному случаю равномерного распределения витковой и междуслойной изоляции:

                                       ,             (5.6)

где  - теплопроводность междуслойной изоляции витков (кабельная

бумага - =0,12,  кабельная бумага  в масле, электроизоляцион­ный картон -=0,17).

Средний перепад температуры, ˚С:

                                                (5.7)

Перепад температуры на поверхности обмотки, ˚С:

                                                    ,                          (5.8)

где =0,285.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла, ˚С

                                       (5.9)

Согласно ГОСТ  предельная средняя температура обмоток в наиболее жаркое время года не более 105-110 ˚С. Превышение температуры частей трансформатора сверх температуры охлаждающей среды для масляных трансформаторов:

- для обмоток - 65˚С,

- поверхность магнитопровода - 75˚С,

- масло в верхних слоях трансформатора с расширителем – 60˚С,

- масло в верхних слоях трансформатора без расширителя – 55˚С.

Приложение А. Номинальные размеры и сечения медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ (размеры а и b — в мм, сечения — в мм²). Медный провод марки ПБ — все размеры таблицы, за исключением проводов с размером b 17 и 18 мм. Алюминиевый провод марки АПБ — все размеры таблицы вправо и вверх от жирной черты.

а 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
4,25	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	15,2	17,1	18,4	19,3	20,6	21,8	22,8	24,3	25,9	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	25,9	27,5	29,1	30,8	33,1	34,7	37,0	39,2	41,4	43,9	46,7	49,5	52,3	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
13,20	-	-	-	-	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	46,4	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	-	46,7	-	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

Примечания.1. Провод марок  ПБ  и  АПБ выпускается  с толщиной изоляции на   две   стороны    = 0,45(0,50), 0,55 (0,62),   0,72(0,82),   0,96(1,06),   1,20(1,35), 1,35 (1,50),  1,68 (1,83) и 1,92 (2,07) мм.

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

Медный  провод     марки   ПБУ     выпускается   с   размерами     проволоки   по стороне а от 1,8 до 5,6 мм и по стороне b от 6,7 до 18 мм с изоляцией толщиной = 1,35(1,45), 2,00(2,20), 2,48(2,63), 2,96(3,16), 3,60 (3,80), 4,08(4,28)  и 4.40 (4,65) мм.

 

Приложение Б. Номинальные размеры и сечения прямоугольного медного обмоточного провода марок ПСД и ПСДК (предпочтительные размеры) (размеры а и Ь — в мм, сечения — в мм²)

 

Примечание.    Номинальная     удвоенная   толщина изоляции для =0.27-0.48. В расчет принимать для проводов с размером b5,60 мм – =0,45 мм;   для проводов с размером b 6,30 мм —=0,50 мм.

 

 

 

 

 

Приложение В - Номинальные  размеры сечения  и  изоляция круглого медного и алюминиевого  обмоточного провода марок  ПБ и АПБ с толщиной   изоляции на две стороны  = 0,30 (0,40) мм

Примечания: 1. Провод марок ПБ и АПВ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной  = =0,30(0,40}; 0,72(0,82); 0,96(1,06) и 1,20(1,35) мм; провод диаметром от 2,24 мм и выше — также с изоляцией 1,58(1,83) и 1,92 (2,07), а провод диаметром от 3,75 мм 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.

 

Приложение Г - Выбор нормальной витковой изоляции

Примечания: 1.  В скобках указаны расчетные размеры с учетом допусков.

2.     Провод марок ПБ, АПБ, ПБУ может иметь изоляцию большей толщины.