Post on 30-Aug-2019
Dimensionarea înfăşurărilortransformatoarelor de putere
Proiectare
Dimensionarea înfăşurării
În ce constă ?Determinarea celor două înfăşurări astfel ca:
Să realizeze transformarea energiei cu raport datSă aibe parametrii ceruţiSă poate disipa pierderile ce au locSă aibe rezistenţă mecanică bunăSă ocupe cât mai puţin spaţiu
Date iniţiale:Raportul de transformare : k = Uf1 / Uf2Numerele de spire provizorii : w’
1 , w’2
Secţiunile provizorii ale conductoarelor: Ac1t , Ac2tÎnălţimea provizorie a bobinei : hb0
Algoritmul de dimensionare a înfăşurărilor
Algoritmul de dimensionare a înfăşurărilor
Date iniţiale
Definitivareadimensiunilor
înfăşurarii
Alegerea tipului de înfăşurare
Calculul numerelor de spire
Calculul sectiunii conductoarelor
rotund dreptunghiularTipconductor
BA
Determinarea elementelortipice tipului de înfăşurare
A
Da Nuprimaînfăşurare
Prima înfăşurare
C
Definitivareadimensiunilor
înfăşurarii
G
A douaînfăşurare
C
Da Nuεk, εhverificare
Algoritmul de dimensionare a înfăşurărilor
Alegerea asezariiconductoarelorin manunchiuri
Determinarea înăltimiimanunchiului
Determinarea elementelortipice tipului de înfăşurare
B
Da Nuprimaînfăşurare
D E
E
Alegerea conductorului
Definitivarea dimensiunilorînfăşurarii
Da Nuεhverificare
Da εkverificare
Nu
B
E
Alegerea conductorului
Definitivarea dimensiunilorînfăşurarii
D
A douaînfăşurare
C
G
Calculul numerelor de spire
..05,0 11 inww r =⋅=
..'22 inww t ==
Calculul numerelor de spire
..103
' inU
Uw
w
f ⇒⋅
= νν
w1 =w2 =w1r =
Se recalculează tensiunea pe spiră:
]/[102 4 spiraVABfU CFeCw−⋅⋅⋅⋅⋅= π
Pentru înfăşurarea primară se determină numărul spirelor de reglare
Numărul total de spire
Pentru primar
Pentru secundar
..1'11 inwww rt =+=
Calculul secţiunii conductoarelorCalculul ariei secţiunii conductoarelor
jI
A ftc
νν ='
în funcţie de secţiunea conductoarelor se recomandă folosirea:
dacă Acνt < 3 mm2 conductoare rotunde,
dacă Acνt < 10 mm2 conductoare rotunde sau dreptunghiulare,
dacă Acνt < 100 mm2 conductoare dreptunghiulare,
dacă Acνt > 80 mm2 conductoare dreptunghiulare în paralel,
Ac1t = , tip conductorAc2t = , tip conductor
dacă Acνt < 1,5 (1,8) mm2 se folosesc numai conductoare rotunde.
ν = 1 pentru primarν = 2 pentru secundar
Alegerea tipului de înfăşurare
Sub 1kV se folosesc: I < 150 A, înfăşurări cilindrice sau stratificate,I > 150 A, înfăşurări cilindrice sau spiralateI > 800 A, înfăşurări spiralate
Peste 1 kV se folosesc : I < 50 A, înfăşurări stratificate sau în galeţi ,I < 150 A, înfăşurări stratificate sau în galeţi continuu,I > 150 A, înfăşurări în galeţi continuu.
Înfăşurările trebuie să fie cât mai simple, adecvate puterii şi tensiunii transformatorului.
Cele mai simple înfăşurări sunt înfăşurările cilindrice (stratificate)
Calculele se fac în funcţie de tipul de bobinaj adoptat. Un transformator poateavea două tipuri de înfăşurări. De exemplu : primarul: stratificat; secundarul îngaleţi continuu.
Alegerea tipului de înfăşurare se face în funcţie de puterea , tensiunea şicurentul înfăşurării. Alegerea se poate face pe baza. .
Alegerea tipului de înfăşurare
continuuspiralatcilindric galeţi
I
[kV]
0 100 200 300 400 500 600 700 800 [A] 1000
1
10
U
102
103
stratificat
Tipurile de înfăşurări în funcţie de tensiunea şi curentul de fază.
Alegerea primei înfăşurări
Dimensionarea înfăşurărilor de regulă se începe cu :- înfăşurarea care are mai multe date iniţiale,
(de exemplu se cunoaste diametrul conductorului)- înfăşurarea secundară, având numărul de spire mai mic.
Calculele se fac în funcţie de tipul de bobinaj adoptat..
În cursul proiectării pot fi modificate :- Toate dimensiunile liniare ale transformatorului,- numerele de spire calculate,- tipul si dimensiunile conductoarelor,
1. Înfăşurări cilindrice şi stratificate2. Înfăşurare spiralată3. Înfăşurare continuă în galeţi4. Înfăşurarea în galeţi(sectionati)
Alegerea tipului conductoarelor
Alegerea conductoarelor rotunde.Izolatia conductoarelor rotunde.Determinarea dimensiunilor limită aleconductoarelor dreptunghiulare.
Alegerea conductoarelor rotunde
Folosirea conductoarelor rotunde:
dacă Acνt < 1,5 (1,8) mm2 se folosesc numai conductoare rotunde.
- din tabel se alege un conductor cu diametrulnormalizat având secţiunea apropiată de cea calculată ( Axtp)
dcν = [mm]Acν = [mm2]
dacă Acνt < 10 mm2 conductoare rotunde sau dreptunghiulare,
Tipuri de bobinaj
Stratificat cu mai multe straturi ;la conductoare cu d < 1 mm se executa pe un cilindru izolant
In galeţi separaţi ; simplu sau dubluavând nr.straturi < număr spire pe strat
Se calculează densitatea de curent în conductorul ales
= 2mmA
AI
jc
f
ν
νν
Alegerea formei secţiunii conductoarelor se face în funcţie de: aria secţiunii calculateşi tipul de bobinaj ales.
Alegerea conductoarelor rotunde
**********Cu&Al
9.8988.8147.7937.0696.1585.5154.9094.3743.9413.530A
3.553.353.153.002.802.652.52.362.242.12d
****Al*Al***Cu&Al
3.1422.8352.5452.2702.1312.0111.8871.7671.5391.368A
2.001.901.801.701.651.601.551.501.401.32d
**********Cu&Al
1.2271.0940.98520.88250.78530.70880.63620.56750.50270.4418A
1.251.181.121.061.000.950.900.850.800.75d
******Cu***Cu&Al
0.39590.31170.24630.19640.1590.12570.09890.07790.06150.0490A
0.710.630.560.500.450.400.3550.3150.280.25d
Diametrele normalizate ale conductoarelor rotunde din cupru si aluminiu
XXX nu se recomandădcν =Acν =
Alegerea izolaţiei conductoarelor
-sau la tensiuni mai mari de 15 kV se poate folosi email tereftalic şi mătase saubumbac în mai multe straturi. Grosimea bilaterală a izolaţiei in acest caz:
][800
03.019.0 mmU
dg fcc
ννν +⋅+=
- La conductoare rotunde până la dcν = 3 mm se foloseşte email tereftalic.
][0185.0025.0 mmdg cc νν ⋅+=
Grosimea bilaterală a izolaţiei:
gcν = [mm]Diametrul conductorului izolat :
ννν ccci gdd += dciν = [mm]
Grosimea izolaţiei conductoarelor depinde de : materialul izolant, secţiuneaconductorului şi tensiunea înfăşurării. Se alege o varianta din urmatoarele:
Conductoare profilate
Folosirea conductoarelor profilate
dacă Acνt < 10 mm2 se poate folosi conductor dreptunghiular,dacă Acνt < 100 mm2 conductor dreptunghiular,dacă Acνt > 80 mm2 conductoare dreptunghiulare în paralel,
Se execută toate tipurile de bobinaj .
coloana
Aşezarea conductoarelor faţă de coloană :hc
bc
pe cant (latura mică paralelă cu coloana)
bc
hci hcpe lat (latura mare paralelă cu coloana)
Determinarea dimensiunilor extreme
Raportul kd latura mare/latura mică
kdmax = 9 şi kdmin = 3 pentru înfăşurări în galeţi continui, conductoare aşezate pe lat,
kdmax = 3 şi kdmin = 1 pentru înfăşurări stratificate şi spiralate,
kdmax = 1,2 şi kdmin = 0,8 pentru înfăşurări în galeţi secţionaţi, conductoare aşezatepe lat,
Dimensiunile maxime ale conductoarelor sunt limitate.
� Înălţimea maximă a unui conductor folosit la executarea bobinajelor nudepăşeşte 18 mm.
5.05.66.06.36.77.58.510.011.216Al[mm]
4.254.54.755.05.667.17.59.513.2Cu[mm]10987654321Nr.strat
� Valoarea lăţimii maxime se limitează şi din cauza pierderilor suplimentare,limitate la 20 % , la valorile indicate în tabela în funcţie de numărul conductoareloraşezate radial:
Determinarea dimensiunilor extreme. Conductoareprofilate.
� În funcţie de tipul de bobinaj şi raportul dintre dimensiunile conductoruluiprofilat kd se pot aproxima dimensiunile maxime si minime ale conductoarelorla o secţiune dată:
hcνmax =
max
maxmin
maxmax 18
d
cc
cdc
khb
mmAkh
νν
νν
=
≤⋅=
min
minmax
minmin
d
cc
cdc
khb
Akh
νν
νν
=
⋅=
hcνmin = bcνmax = bcνmin =
dacă Acνt < 100 mm2 un conductor dreptunghiular,
Determinarea dimensiunilor extreme.Mănunchiuri.
Numărul de conductoare în paralel se poate determina cu aproximaţie:
numărul maxim de conductoare în paralel este ncpmax = 16.
)10080
int(÷
≈ tccp
An νν
Dacă nu sunt suficiente 16 conductoare în paralel se aleg benzi
Conductoarele în paralel formează un mănunchi. Conductoarele în mănunchipot fi aşezate în diverse moduri.
ncpν =
dacă Acνt > 80 mm2 se aleg conductoare dreptunghiulare în paralel
max
maxmin
maxmax
d
mm
tcdm
khb
Akh
νν
νν
=
⋅=
min
minmax
minmin
d
mm
tcdm
khb
Akh
νν
νν
=
⋅=Dimensiunile maxime şi minime ale mănunchiului rezultă:
Mănunchiuri.Posibilităţi de formare a mănunchiurilor cu 4 conductoare în paralel.
hm
abm
bm
b
hm
bm
c
hm
hm
bm f
Dacă numărul conductoarelor în paralel,ncp este un număr prim ( 1,2,3,5,7,11,13)conductoarele pot fi aşezate în mănunchica în figurile : a, b, c, f.
hm
dbm
hm
bm
e
Mănunchiuri.
Sunt asezate mcmy conductoare axial Sunt asezate mcmx conductoare radial
Numărul total de conductoare în paralel: ννν cmycmxcp mmn ⋅=
Dacă numărul conductoarelor în paralel, ncp este diferit de numerele primeconductoarele pot fi aşezate în mănunchi ca în figurile : a, b, c.
hm
abm
Mănunchi cu mcmy = 2şi mcmx =2 conductoareaşezate pe cant.
bm
hm
Mănunchi cu mcmy = 3 simcmx = 3 şi conductoare
aşezate pe lat
cb
Mănunchi cu mcmy = 2şi mcmx =3 conductoareaşezate pe lat.
hm
bm
Mănunchiuri.
bm
hm
cδy
Mănunchi cu mcmy = 3 simcmx = 3 şi nδm =2..
bm
hm
cδy
Mănunchi cu mcmy = 4 simcmx = 2 şi nδm = 3.
bm
hm cδy
Mănunchi cu mcmy = 4 simcmx = 2 şi nδm =1.
La puteri mari trebuie asigurată răcirea tuturor conductoarelor.Se prevăd canale radiale în mănunchiuri
ννν cmxcim mbb ⋅=νδνδννν ymcmycim cnmhh ⋅+⋅=Dimensiuni mănunchiuri
Alegerea conductoarelordreptunghiulare
Alegerea conductoarelor dreptunghiulare
max'
νν cm hh >Dacă :
Se calculează:
Se vor suprapune mcmyν conductoare .
max'
νν cm hh ≤Dacă :
Se aleg mcmx = ncp conductoare în paralel .
min
'
max
'..
ν
νν
ν
ν
c
mcmy
c
mhhinm
hh
≤=≤
mcmy =
mcmx =
mcmy = 1
• Numărul de conductoare în paralel ncpν
ννν cmycmxcp mmn ⋅=
1. Se determină aşezarea conductoarelor în mănunchi
Alegerea conductoarelor dreptunghiulare
mmm
cnhh
cmy
ymmci 18
'' ≤
⋅−=
ν
νδνδνν
2. Se desenează modul de aşezare a conductoarelor în mănunchi,se alege numărul de canale în mănunchi ncrm
mcmy = 3
mcmx = 3
nδm =2..bm
hm
cδy
Secţiunea unui conductor: 10080 ÷≤=ν
νν
cp
tcc n
AA
Înălţimea unui conductor izolat se determină înconformitate cu forma mănunchiului.
3. se alege un conductor cu dimensiuni normalizate :
Pentru 1'' −≥≥ cicci hhh şi ≈Ac
se caută bc
Tabel cu dimensiunile conductoarelor profilate
44,540,035,6--------18
39,535,531,628,4-------16
34,531,027,624,822,2------14
30,727,624,622,119,817,3-----12,5
27,524,722,019,817,715,513,8----11,2
24,522,019,617,615,813,812,311,0---10
22,019,817,615,814,212,411,09,878,79--9
19,517,615,614,012,611,09,798,757,79--8
17,215,513,812,411,29,738,667,746,896,22-7,1
15,213,812,211,09,878,617,666,816,095,504,906,3
13,512,210,89,728,757,636,796,065,394,874,345,6
12,010,89,648,647,796,796,045,394,794,333,865
10,79,728,647,746,986,095,414,834,293,883,464,5
9,458,57,646,876,195,394,794,273,793,433,064
8,337,596,746,035,474,764,223,763,343,022,733,55
7,326,695,945,314,834,203,723,312,942,662,383,15
6,455,95,244,684,273,713,292,922,592,352,132,8
5,7-4,644,143,793,292,912,592,292,081,862,5
-4,644,123,673,372,922,592,292,031,841,662,24
--3,643,253,02,592,392,031,791,631,462
2,502,2421,81,61,41,251,1210,90,8a\b
Tabel cu dimensiunile conductoarelor profilate
---142,1111,598,988,180,171,163,456,249,918
---126,198,987,778,171,163,156,349,944,316
-138,1124,1110,186,376,568,162,155,149,243,638,714
138,1123,1110,698,176,868,160,655,449,143,838,834,512,5
123,1110,198,987,768,660,854,149,543,939,234,730,811,2
-98,188,178,161,154,148,144,139,135,030,927,510
--79,170,154,848,543,139,635,131,427,824,79
---62,148,542,938,135,131,127,924,621,98
----42,837,833,631,127,524,721,819,37,1
----37,733,329,627,524,321,819,317,16,3
-----29,426,124,221,519,317,115,15,6
------23,121,619,117,215,213,55
-------19,316,715,413,712,14,5
--------15,113,712,110,74
---------12,110,79,393,55
----------9,378,263,15
-----------7,32,8
11,210986,35,654,543,553,152,8a\b
Alegerea conductoarelor dreptunghiulare
• Dacă nu se găseşte conductor atunci se schimbă după caz :• numărul de conductoare în paralel ncp , prin modificarea
mărimilor mcmx sau/şi mcmy ;
hcν = [mm]
bcν = [mm]
Acν = [mm]
• se modifică numărul de canale în mănunchi ncrm ;
• Se schimbă tipul de înfăşurare ;
4. Se verifică lăţimea maximă a conductorului alesDacă nu se verifică se schimbă după caz :
• numărul de conductoare în paralel ncp , prinmodificarea mărimilor mcmx sau/şi mcmy ;
• Se schimbă tipul de înfăşurare ;
6. Se alege izolaţia conductoruluiDimensiuniile conductorului izolat vor fi:
ννν ccci gbb += ννν ccci ghh +=
5. Se calculeaza densitatea de curent in conductorul ales
⋅= 2mm
AAn
Ij
ccp
f
ν
νν
Verificarea lăţimii maxime
cmxcx mN =cmxscx mnN ⋅=
4.54.755.05.35.66.36.781013.2Al[mm]
3.553.7544.254.7555.66.3811.8Cu[mm]10987654321Nr.strat
2.242.362.52.652.83.03.353.7544.25Al[mm]
2.02.122.242.362.52.652.833.153.35Cu[mm]
20191817161514131211Nr.strat
� Lăţimea maximă a conductorului, pentru pierderi suplimentare de 10 % estedată în tabelă
Numărul de strat reprezintă numărul conductoarelor aşezate în direcţie radială.
cmxgMcx mwN ⋅=
La înfăşurări stratificate
La înfăşurări spiralate
La înfăşurări în galeţi continui
sgcx nN = La înfăşurări în galeţi
Alegerea izolaţiei conductoarelor
-La tipurile de conductoare anterioare se poate folosi email şi mătase sau bumbacîn mai multe straturi. Grosimea bilaterală a izolaţiei in acest caz:
][800
03.019.0 mmU
bg fcc
ννν +⋅+=
-La toate tipurile de conductoare, având secţiunea Acν >2 mm2 se poatefolosi izolaţia din hârtie, înfăşurată în mai multe straturi de 0.06 mm grosime.Grosimea necesară a izolaţiei bilaterale rezultă din relaţia:
][85200
312.0' mmU
nAg f
cp
tcc
ν
ν
νν +
⋅+=
Se calculeaza numărul de straturi de hârtie şi grosimea izolaţiei reale.
=
12.0int
'ν
νc
sHgn ][12,0 mmng sHc νν ⋅=
-La conductoare profilate cu Acν < 18 mm2 şi latură mai mică bcν < 3 mmse foloseşte email tereftalic. Grosimea bilaterală a izolaţiei:
][0185.0025.0 mmbg cc νν ⋅+=
st sp gc gs
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
Dimensionarea înfăşurării
1.Înfăşurări cilindrice şi stratificate
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
Înfăşurarea este considerată cilindrică dacă toate conductoarele sunt ,celpuţin pe o latură, în contact direct cu ulei. Astfel sunt înfăşurări cilindriceînfăşurările într-un sau două straturi. Deci înfăşurarea cilindrică este un cazparticular al înfăşurării stratificate.
Înfăşurarea se execută cu toate tipurile de conductoare. Conductoaredreptunghiulare pot fi legate mai multe (până la 4 ) în paralel.
Dacă se folosesc conductoare rotunde d < 1mm bobinajul se realizează de obiceipe un cilindru izolant.
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
În figura a se prezintă o bobină în două straturi executată cu două conductoare (3)dreptunghiulare în paralel, suprapuse axial. Între cele două straturi (4) este un canal derăcire vertical (2). În figura b se foloseşte un singur conductor. Sunt scoase prize (6).Canalul de racire este asigurat de distanţoare (5). Pentru nivelarea capetelor de bobină sefolosesc pene (7,8).
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
hb
hb
a
Di
ahb
Di
aDi
hbahb
Di
Înfăşurare cilindrică într-un strat şi în două straturi
g0a
Di
hb
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
2. Determinarea numărului de straturiNumărul de straturi se determină în funcţie de:• forma secţiunii conductorului utilizat,• tensiunea şi rolul înfăşurării,• numărul de spire.
1. Numărul total de spire al înfăşurării
Pentru primar aceasta este : inwww rt .111 =+=inww t .22 ==iar pentru secundar:
În cazul folosirii conductoarelor rotundese cunoaşte diametrul conductorului izolat ales dciν
..' indhw
jci
bs =
+=
∆∆∆∆ν
λν
Numărul de spire pe strat
∆j = 0,1 ÷ 0,15 mm este jocul, toleranţa la executarea bobinelor
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
λ
νννς
b
mthbw min⋅=
λ
νννξ
b
mthbw max⋅=
În cazul folosirii conductoarelor dreptunghiulare
În acest caz se cunoaşte secţiunea totală a conductorului Acνt , dimensiuneamaximă bmνmax şi minimă bmνmin a mănunchiului
Se calculează rapoartele:
Dacă ζν > 1,5 se poate executa înfăşurare stratificată,
Dacă ξν < 2 înfăşurarea cilindrică se poate executa într-un strat
ννν ξς ≤≤ snNumărul de straturi nsν se alege întreg între :
Dacă 0,7 < ζν < 1,5 înfăşurarea cilindrică se poate executa în două straturi
nsν =
..' inwwns
ts ==
ν
ννnumărul de straturi rezultă
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
wsν =nsν =
Se recomandă executarea înfăşurării cu:număr impar de straturi la conexiunile Y si Z , şinumăr par de straturi la conexiunea D.
Se admite ca primul strat la înfăşurarea primară, dacă înfăşurarea necesită protecţiela supratensiuni (U1 ≥ 15 kV ) să aibă număr mai mic de spire:
Se alege un număr întreg de straturi astfel încât în fiecare strat să fie acelaşinumăr de spire ( ws întreg).
..innwws
ts ==
ν
νν
Abateri permise:Se admite ca ultimul strat la înfăşurarea primară, unde sunt prevăzute prizele dereglaj să aibă număr mai mic de spire - dar nu mai mic decât numărul spirelor de reglaj.
Se admite ca numărul de spire pe strat să fie fracţional dacă numărul total de spirewxt < 50
3. Determinarea numărului de spire pe strat
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
νδνδννν ymcmycim cnmhh ⋅+⋅=
Se alege conductorul
Se calculează înălţimea mănunchiului h”mν
1'
+=
ν
λν
s
bm w
hh
hciν = [mm] bciν = [mm] Acν = [mm2]
Dacă înfăşurarea nu necesită protecţie la supratensiuni
ννν sst wnw ⋅=Numărul total de spire
ννν cmxcim mbb ⋅=
Dimensiunile mănunchiului de conductoare
4. Alegerea conductoarelor profilate
5. Determinarea numărului de spire total
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
Conductorul este dublu izolat
dciiν = dciν + gcν
Dacă înfăşurarea necesită protecţie la supratensiuni:
rotund
dreptunghiular hmiν = hmν + mcmyν *gcν bmiν = bmν + mcmxν *gcν
Protecţia la supratensiuni se realizează numai la înfăşurarea primară dacătensiunea nominală de fază a transformatorului depăşeşte 15 kV.La înfăşurări stratificate conductoarele din primul strat au izolaţiedublă şi de asemenea se dublează izolaţia dintre primul şi al doileastrat.
Primul strat ( ultimul la tensiuni peste 65 kV) are numărul de spire mai redusastfel încât conductoarele având izolaţie dublă să aibe acceeşi înălţime ca şicelelalte straturi.
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
νν
νν s
jcii
jcis w
dd
w∆∆∆∆
∆∆∆∆
++
=1
( ) νννν ssst wnww ⋅−+= 11
Numărul de spire pe primul strat
Numărul total de spire în acest caz
rotund
dreptunghiularν
ν
νν s
jmi
jms w
hh
w∆∆∆∆
∆∆∆∆
++
=1
rt www 111 −=
Dacă înfăşurarea este în primar şi necesită spire de reglaj, atunci ultimul stratpoate avea număr de spire mai puţine. Numărul total de spire va fi:
wν =
( )snsssst wwnww ννννν +⋅−+= 21
Numărul de spire nominal :
5b. Se verifică raportul de transformare
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
Grosimea înfăşurării stratificatetensiunea dintre straturi Us
wss UwU ⋅⋅= νν 2
- din conductoare profilate( ) ][1 mmwbnwhh jscitpsmb ∆∆∆∆⋅+⋅++⋅= ννννν
Numărul transpunerilor ntp < mcmx poate lua valorile ntp = 1, 2, 3. în funcţiede numărul conductoarelor în paralel.
Numai dacă nsν≥ 2
hbν = [mm]
Înălţimea înfăşurării:
( ) ][1 mmwwdh sjscib νννν ⋅++⋅= ∆∆∆∆
6. Determinarea dimensiuniilor înfăşurărilor
- din conductoare rotunde
6.b.Verificarea diferenţei dintre înălţimile bobinajelor dacă este a doua înfăşurare
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
Izolaţia dintre straturi se alege în funcţie de tensiunea dintre straturi Us din tabela
3833282318131211msH
<20<17.5<15<12.5<10<7.5<7<6.5Us [kV]
98765432msH
<5.5<5<4.5<4<3.5<3<2<1Us [kV]
Rezultă numărul de straturi msH de hârtie de 0.12 mm grosime
Grosimea izolaţiei dintre straturi va fi: ][12.0 mmmg sHs νν ⋅=
Dacă numărul de straturi ns > 5 ÷ 7 în cazul conductoarelor rotunde, ns > 2 ÷ 3în cazul celor profilate şi puterea transformatorului S > 250 kVA se prevădnδxν = 1, 2, < nsν canale de răcire verticale.
Lăţimea canalelor verticale depinde de înălţimea bobinajului.În cazul unui singur canal numărul de spire în interior reprezintă 30 ÷ 40 %.
Înfăşurări cilindrice şi stratificate
8÷106÷85÷64÷5Lăţime canal cδx [mm]
<1500<1000<500<300Înălţime bobină hb [mm]
( ) ][mmcngmnnbna xxscmxxsmsb νδνδνννδνννν ⋅+⋅+−+⋅=
Lăţimea minimă cδx a canalelor verticale dintre straturi
Grosimea înfăşurării stratificate se calculează cu relaţia :
( ) ][1 mmcngnndna xxsxscisb νδνδννδνννν ⋅+⋅+−+⋅=Pentru înfăşurări din conductoare rotunde
Pentru înfăşurări din conductoare profilate
abν = [mm]
in cazul protecţiei la supratensiuni
in cazul protecţiei la supratensiuni
Înfăşurare spiralată
Dimensionarea înfăşurării
Înfăşurare spiralatăÎnfăşurarea spiralată se foloseşte în cazul când :
I > 150 A ,deci numai conductoare profilate,mai multe legate în paralel.
U < 65 kV, pot fi în secundar şi în primar (mai rar).
Mărimi cunoscute: - înălţime bobinaj hbλ- numărul de spire wν- secţiune conductor necesar Acνt- inălţimea maximă şi minimă hcνmax si hcνmin,- lăţimea maximă bcνmax
- dimensiunile conductorului ales bcν , hcν , Acν- modul de aşezare a conductoarelor în mănunchi mcmxν , mcmyν- numărul şi dimensiunile canalelor de răcire ncrν , cyν- dimensiunile înfăşurării spiralate abν , hbν .
Mărimi de calculat:
Înfăşurarea spiralată
7654Lăţime canal cδy [mm]
<80<70<60<40Grosime înfăşurare ab [mm]
Se alege înălţimea canalului dintre spire cδyν în funcţie de grosimea ab aînfăşurării.
Distanţele dintre spire (mănunchiuri în cazul a mai multor conductoare legateîn paralel) sau dintre conductoare, se numesc canale.Lăţimea canalelor depinde de grosimea înfăşurării.
Înfăşurarea spiralată este o infăşurare cilindrică într-un strat cu spirele distanţate,numărul de spire pe strat este egal cu numărul total de spire.
După determinarea dimensiunilor înfăşurării se ajustează dimensiuneacanalului şi se recalculează din nou dimensiunile înfăşurării.
Înfăşurarea spiralată1. Înălţimea spirei (mănunchiului ) izolate :
νδν
λν y
t
bm c
whh −
+=
4'
Bobină spiralată cu un început
cδy
hc
bm
hm
cδy
Mănunchi cu mcmy = 3 simcmx = 3 şi nδm =2..
bm
hm cδy
Mănunchi cu mcmy = 4 simcmx = 2 şi nδm =1.
În acest caz se folosesc conductoare cu kdmax = 9 şi kdmin = 3
Înfăşurarea spiralată
Înălţimea spirei va fi: νδνδννν ymcicmym cnhmh ⋅+⋅=
Lăţimea mănunchiului:ννν cicmxm bmb ⋅=
2. Dimensiunile spirei (mănunchiului)
Înălţimea bobinajului spiralat:
Grosimea înfăşurării: ][mmba mb νν =
3. Dimensiunile înfăşurării
abν = [mm]
( ) ( ) ][14 mmwchnwhh tycitptmb −⋅+⋅++⋅= ννδννννν
hbν = [mm]
1.b. Se alege conductorul şi izolaţia.
Înfăşurarea spiralată se execută cu nδm + 1 inceputuri
3.b.Verificarea diferenţei dintre înălţimile bobinajelor dacă este a doua înfăşurare
Înfăşurarea spiralată
ntp – este numărul transpunerilor.
Numărul transpunerilor depinde de numărul conductoarelorîn direcţia radială şi de modul de realizare a transpunerii.
Dacă hcν < cδyν
Dacă hcν ≥ cδyν
Numărul transpunerilor ntpν = 0a b c d
b c d a
d a b c
c d a bTranspunerea individuală a fiecărui conductor
Numărul transpunerilor ntpν = mcmxν - 1
a b c
b c a
c a b
Transpunerea se realizează după : spirenwtp
t1+ν
ν
a b
b a
Transpunerea conductoarelor
a b c d e f
d e f a b c
c b a f e d
f e d c b aCu transpunere de grup la carentpν = 3
a b c d
c d a b
b a d c
d c b a
a b c d e f
f e d c b a
Numărul transpunerilor se poate micşora dacă se combină transpunerile totale :
a b c d
d c b a
La care ntpν = 1
a b c
c b a
Transpunerea se realizează după : spirew t2ν
Înfăşurare continuă în galeţi
Dimensionarea înfăşurării
Înfăşurare continuă în galeţi
1. Alegerea variantei constructive
Înfăşurarea continuă în galeţi se foloseşte în cazul când :I > 50 A , deci numai conductoare profilate,
mai multe (max. 4) legate în paralel.U > 3 kV, pot fi şi în primar şi în secundar.
cδy
hm
gs
abDi
Bobinaj continuu cu canaleradiale din doi in doi galeti
cδy
hm
Di ab
Bobinaj continuu cu canalerdiale intre toti galetii
Înfăşurare continuă în galeţi
Mărimi cunoscute: - secţiune conductor Acνt- înălţime bobinaj hbλ- destinaţia înfăşurării: primar, secundar- numărul de spire wνt
Se alege numărul conductoarelor în paralel ncpν <= 4
2. Definitivarea numărului de galeţi
Pentru a asigura stabilitate bună a bobinajului se folosesc conductoare cukdmax = 6 şi kdmin = 3 .
7654Lăţime canal cδy [mm]
<80<70<60<40Grosime înfăşurare ab [mm]
Se alege lăţimea canalului cyν dintre galeţi din tabela
cδyν = [mm]
Înfăşurare continuă în galeţi
maxmin
ν
νν
g
tg n
ww =min
maxν
νν
g
tg n
ww =
214 ν
νwng ≤<
Numărul de galeţi maxim şi minim rezultă:
νδν
λν
ym
bg cb
hn+
=min
maxνδν
λν
ym
bg cb
hn+
=max
min
Numărul de spire pe galet maxim şi minim
In general numărul de galeţi se incadrează între limitele:
poate fi şi fracţional dacă wνt ≤ 50,
Dacă înfăşurarea nu are galeţi de reglare şi de intrare
Galeţii normali vor avea un numar de spire rotunjit la ..., 5 sau număr întreg
tMgg wwn ννν ≅⋅
Înfăşurare continuă în galeţi
wgMν =
grgr
rgM w
nww ≅≅ 1'
Numărul mediu de spire se stabileşte repartizând spirele de reglare înngr = 2, 4, 8, 12 galeţi.
Înfăşurarea are galeţi de reglare.
Acest număr poate fi şi fracţional, dar nu orice număr din cauza acoperiribobinei de către pene. Trebuie să fie apropiat de numărul de spire mediu.
parinnww
gigi
..10
=≈⋅ ν
ν
ν
Înfăşurarea are galeţi de intrare
wgiν = wgMν – 1.....2 spire
Numărul galeţilor de intrare rezultă
ngr =
ngiν =
Galeţii de intrare din cauza izolaţiei dublate au număr de spire mai mic
Înfăşurare continuă în galeţi
ννννν gigigMgngrgr wnwnwnw ⋅+⋅+⋅=
..2
innw
wnwnwgn
gM
gMigigrgrt =≅⋅−⋅⋅−
νν
ν
gMigigrgrt wnwnw ⋅−⋅⋅− 2ν
2.b. Se verifică raportul de transformare
wνt =
wν =
ngnν =
Numărul de spire al galeţilor normali
Numărul de galeţi normali
Galeţii normali vor avea un numar de spire mediu rotunjit la ..., 5 sau număr întreg
Numărul total de spire
Numărul total de galeţi: ννν gigrgng nnnn +⋅+= 2
Numărul nominal de spire
grgrt wnww ⋅+= νν
Înfăşurare continuă în galeţi
Înălţimea unui mănunchi de conductoare][' mmc
nhh yg
bm νδ
ν
λν −=
3.b. Se alege conductorul, izolaţia şi mănunchiul
hcix = [mm] bcix = [mm] Acx = [mm2]
Se calculează dimensiunile mănunchiurilor în funcţie de varianta adoptată
Înălţimea mănunchiului:νδνδννν ymcicmym cnhmh ⋅+⋅=
Lăţimea mănunchiului: ννν cicmxm bmb ⋅=
3. Definitivarea conductoarelor (mănunchiurilor)
Înfăşurare continuă în galeţi
Înălţimea bobinajului :
][2
mmgn
ncbnnhh ggg
yycitpgmb νν
νδνδννννν +⋅+⋅+⋅=
gggν izolaţia dintre galeţi, minimum 1 mm ,dacă se adoptă această variantă
Numărul transpunerilor depinde de numărul conductoarelor în direcţia radială şide modul de realizare a transpunerii.
Dacă hcν ≥ cδyν
hbν = [mm]Grosimea bobinajului:][mmbwa mgMb ννν ⋅= abν = [mm]
ntp – este numărul ranspunerilor
În cazul canalelor radialedin doi în doi galeţi
În cazul canalelor radialemai înguste de hcν
4. Determinarea dimensiunilor înfăşurării
4.b.Verificarea diferenţei dintre înălţimile bobinajelor dacă este a doua înfăşurare
Înfăşurarea în galeţi
Dimensionarea înfăşurării
Înfăşurarea în galeţi
Număr impar de straturiNumăr impar de straturi
hg
Conductor izolat
Sectiunea galetului simplu
Rondela
Izolatia intre straturigsgν = 0,24 mm
Izolatia galetuluiggν = 1÷1,5 mm
Sectiunea galetului dublu.
discprespan.
Conductor izolatIzolatia galetului
ggν = 1÷1,5 mm
1.Alegerea formei constructive
Înfăşurarea în galeţi
Numărul galeţilor depinde de puterea şi tensiunea de fază a transformatorului.Valorile minime se pot lua din tabela. Valorile maxime se pot lua până de douăori mai mari.
SN [kVA] <50 <125 <200 <315 <500 <800 <1600
6 ÷ 10 kV 5 6 8 10 12 14 16
15 ÷ 20 kV 6 8 10 12 14 16 18
Uf = 35 kV 8 10 12 14 16 18 20
ngν =
3. Definitivarea numărului galeţilor
Se alege lăţimea minimă a canalului cyν dintre galeţi din tabela
7654Lăţime canal cδy [mm]
<80<70<60<40Grosime înfăşurare ab [mm]
Înfăşurarea în galeţi
Înfăşurarea în galeţi se foloseşte în cazul când :
2. Dimensiunile conductoarelor
Dimensiunile conductorului dreptunghiular vor fi
tccc Abh ννν ≈≈
2.a. Se alege un conductor rotund sau dreptunghiular
2.b. Se alege izolaţia conductoarelor
hcν = [mm]
bcν = [mm]
Acν = [mm2]
gcν = [mm]
I < 50 A , deci numai conductoare rotunde până la d = 2 mm sau profilate cusecţiunea apropiată de pătrat, maximă de 16 mm2.
6< U < 65 kV, pot fi şi în primar şi în secundar.
Înfăşurarea în galeţi
Fiecare galet normal va conţine acelaşi număr de straturi şi fiecare strat va ficomplect.
..' inh
cnhw
jci
ygbs =
+⋅−
=∆∆∆∆ν
νδνλν
numărul de straturi rezultă ..'' in
wwns
tsg ==
ν
νν
Numărul de spire maxim pe strat
si impar
În cazul conductoarelor rotunde hciν = dciν = bciν
nsgν =
Acest număr de straturi se poate modifica în urma verificărilor
4. Determinarea numărului de straturi
În lipsa galeţilor de reglare şi de intrare sunt numai galeţi normali
sgnsgn wnnw gnt ⋅⋅=ν Fiecare mărime este un număr întreg
Înfăşurarea în galeţi5. Definitivarea numărului de galeţi
Dacă numărul de galeţi ngν < 14 :
se va executa un singur galet de reglare, care conţine 2xw1r spire
Dacă numărul de galeţi ngν > 14
se va executa ngr = 2 galeţi de reglare, fiecare conţine w1r din spire
se va executa un singur galet intrare cu izolaţia dublată.
se va executa ngiν = 2 galeţi intrare cu izolaţia dublată.
Numărul galeţilor normali va fingnν = ngν – ngr - ngiν
Galeţi normali
VUwU w 4002 sgnsgn ≤⋅⋅= νSe verifică tensiunea între două straturi
Dacă nu se verifică se măreşte nsgν
wgnν =Numărul de spire pe galet normal ννν sgnwnw sggn ⋅=
ν
ννν
gn
grgn n
www
−⋅≅
9,0'
Numărul de spire pe strat ..'
sgn innw
wsg
gn ==ν
νν wsgnν =
Dacă wsgnν > 3 . nsgν se măreşte numărul de galeţi ngν sau nsgν
Numărul de spire repartizat pe galeţi normali
6. Definitivarea galeţilor
Galeti de reglare
gr
rgr n
ww 1' 2 ⋅=
..innw
wsg
grsgr =≅
ν
Numărul de spire pe galet
Numărul de spire pe strat
Ultimul strat poate avea şi număr de spire mai mic de wsgr darmai mare de (wsgr /2)
wsgr =
Există numai la înfăşurarea primară.
ngr =
Numărul de straturi este egal cu numărul de straturi al galeţilor normali.
sgsgrgr nww ⋅=
Galetii de intrare
Există numai dacă tensiunea Uν ≥ 15 kV. În caz ontrar ngiν = 0.
..2
1 inggb
ggnn
sgcci
sgcsgsgi =
⋅+++
−≅ννν
νννν
innnw
wsgigi
gisgi .
'
=⋅
≅νν
ν
ννν sgisgigi wnw ⋅=
Numărul de straturi în galeţii de intrare
Numărul de spire al galeţilor de intrare
Numărul de spire al galetului de intrare
nsgiν =
wsgiν =
wgiν =
Numărul de spire pe stratgrgrgngntgi wnwnww ⋅−⋅−= ν
'
Înfăşurarea în galeţiNumărul de spire total al înfăşurării
ννννννν gigigngngrgrt wnwnwnw ⋅+⋅+⋅=
Numărul de spire nominal
rt www 1−= νν
wνt =
wν =
Dacă înfăşurarea este în secundar nu contine spire de reglare, deci w1r = 0
6.b. Se verifică raportul de transformare dacă este a doua înfăşurare
Cea mai mică modificare a raportului de transformare se obţine prin modificareacorespunzătoare a numărului de spire pe strat la galeţii de intrare wsgiν
Orice modificare la galeţii normali atrage după sine modificarea importantăa numărului de spire !
Numai la galeţii de intrare
Numai la galeţii de intrare
Înfăşurarea în galeţi
( ) ( ) λνλνννλν gsgccig gwghh ++⋅+= 1
( ) νδνννννν yggigigngngrgrb cnhnhnhnh ⋅−+⋅+⋅+⋅= 1
Se calculează înălţimea fiecărui tip de galet
Unde ggν = 1 ; 1,5 mm este grosimea izolaţiei galetului, dublă la galeţii de intrare
Înălţimea înfăşurării
Grosimea galetului
( ) ( ) λνλνλνννλνλν gsgsgccisgg ggngbna +⋅−++⋅= 1
Tensiunea între straturi pe galeţi normali este sub 1 kV, grosimea izolaţieiîntre straturi gsiν = 0,24 mm
abν = agnν = [mm]
hbν = [mm]
Grosimea înfăşurării
λ = r ; n ; i
7. Definitivarea dimensiunilor înfăşurării
7.b.Verificarea diferenţei dintre înălţimile bobinajelor dacă este a doua înfăşurare
Verificarea diferenţei dintre înălţimile bobinajelor
cbb hhh ≤− 21
Cele doua înfăşurări trebuie să aibe aceeaşi lungimese admite o diferenţă de 10 - 15 mm în cazul conductoarelor rotunde,se admite o diferenţă mai mică decăt dimensiunea conductorului folosit
Dacă nu se verifică se schimbă:• dimensiunile conductorului, sau• Lăţimea canalelor axiale, dacă există, sau• Numărul de spire pe strat,sau• Numărul de straturi.
mmhh bb 151021 ÷≤−
Verificarea raportului de transformare
Se verifică raportul de transformare , abaterea admisă faţă deraportul tensiunilor de fază este 0, 5 %.
005,0
2
1
2
1
2
1
2
1
≤
⋅
−
=
ww
UU
ww
UU
k
f
f
f
f
∆∆∆∆
Dacă nu se verifică se schimbă:• numărul de spire pe strat ,sau• numărul de spire pe ultimul strat ,sau
• numărul de spire pe strat în galet, sau.
Deobicei în înfăşurare cu w mai mare
Modificarea dimensiunilor miezului
( ) ][2 0max mmhhH Jbf ⋅+= ν
( ) ( ) ][22 2111122 mmaacccB bbCf +⋅+++⋅=
Înălţimea ferestrei
Lăţimea ferestrei :
se calculează din grosimea bobinajelor şi distanţele de izolaţie
Definitivarea dimensiunilor circuitului magnetic