Котушкові обмотки - студопедія

Обмотка, що складається з ряду послідовно з'єднаних котушок, намотаних у вигляді плоских спіралей з одного або більше проводів прямокутного перетину і розташованих в осьовому напрямку обмотки, з радіальними каналами між всіма або частиною котушок називається катушечной обмоткою. Якщо катушечная обмотка намотується безперервним проводом або декількома безперервними паралельними проводами, вона називається безперервної катушечной обмоткою (рис. 5.31).

Котушкові обмотки - студопедія

Мал. 5.31. Безперервна катушечная обмотка

Мал. 5.32. Перехід між котушками з транспозицією трьох паралельних проводів

Котушкова обмотка, зібрана з окремо намотаних котушок, називається дискової катушечной обмоткою.

Безперервна катушечная обмотка не має обривів і пайок дроти. Всі переходи з однієї котушки в іншу здійснюються найкоротшим шляхом у напрямку внутрішньої або зовнішньої утворює обмотки. Така обмотка може бути намотана також з двох, трьох, а іноді і більше паралельних проводів. У цьому випадку, щоб уникнути зайвого збільшення радіального розміру обмотки в місці переходу з котушки в котушку, кожен з паралельних проводів переходить самостійно так, як зображено на рис. 5.32. При такому переході проводу міняються місцями: зовнішній провід котушки переходить - всередину, внутрішній назовні і т. Д. При цьому одночасно здійснюється і транспозиція проводів, необхідна для зрівнювання повних опорів паралельних проводів. Необхідність транспозиції обумовлюється тим, що паралельні дроти намотуються на кіл різних діаметрів і знаходяться в різних зонах поля розсіювання.

Внаслідок значного кута вигину дроту на ребро в місцях переходу з однієї котушки в іншу, ізоляція проводів може бути пошкоджена. Тому для забезпечення належної електричної міцності зазвичай застосовують в місцях переходу додаткову ізоляцію проводу у вигляді обплетення смужками кабельного паперу або лакоткани або підв'язки ізоляційних коробочок з електроізоляційного картону.

Безперервна катушечная обмотка може бути намотана на жорсткому паперово-бакелітові циліндрі, на рейках, розташованих по утворюючим циліндра. При застосуванні м'яких ізоляційних циліндрів з електроізоляційного картону обмотка намотується на верстаті на рейках, розташованих на тимчасовій циліндричній оправці без ізоляційного циліндра. В цьому випадку циліндр намотується при складанні трансформатора перед насадкою відповідної обмотки. Для освіти радіальних междукатушечних каналів застосовуються прокладки, штамповані з електроізоляційного картону, як показано на рис. 5.9 і 5.10.

Радіальні канали в обмотці зазвичай виконуються між усіма котушками, проте в трансформаторах зі зниженими втратами короткого замикання і в алюмінієвих обмотках (§ 5.2 і 5.7) іноді канали можуть бути зроблені через дві котушки. В цьому випадку половина радіальних каналів між котушками замінюється розрізними шайбами ​​по дві шайби товщиною 0,5 мм замість кожного каналу. Пара котушок, розділених шайбами ​​або радіальним каналом, називається подвійною котушкою.

Перехід дроти з однієї котушки в іншу в безперервній катушечной обмотці робиться в проміжках між прокладками, що утворюють радіальні канали. Число витків в кожній котушці, що визначене в розрахунковій записці, може бути як цілим, так і дробовим. В останньому випадку знаменник дробу вказує число междукатушечних прокладок (рейок) по колу обмотки. Так, при 16 прокладках (рейках) в обмотці правильним буде вказівка ​​намотати в котушці, наприклад, 8 4/16 витка, а не 8 1/4 витка. При намотуванні такої обмотки на верстаті намотують вісім повних витків, а потім відраховують чотири проміжку між прокладками і роблять перехід на наступну котушку.

Максимальний радіальний розмір обмотки при дробовому числі витків визначається числом цілих витків плюс один виток. У розібраному прикладі максимальний радіальний розмір дорівнює 8 + 1 = 9 толщинам дроти з ізоляцією.

Котушкові обмотки - студопедія

Мал. 5.33. Подвійна котушка катушечной обмотки

Можливість намотування в котушці дрібного числа витків завжди дозволяє легко розмістити отримане за розрахунком число витків по котушок, однак для спрощення намотування обмотки на верстаті рекомендується розраховувати котушки з цілим числом витків. В одній обмотці рекомендується застосовувати не більше чотирьох типів котушок з різним числом витків, а загальне число котушок брати парних.

Іноді за умовами складання або ізоляції обмоток, наприклад в обмотках на 220 кВ і більше, безперервна намотування котушкові обмоток незручна. В цьому випадку обмотка виготовляється у вигляді комплекту подвійних котушок (рис. 5.33).

Витки, службовці для регулювання напруги в обмотках ВН, повинні розташовуватися в окремих котушках так, щоб регулювальні відгалуження виконувалися на переходах між котушками, а не від середніх витків котушки. Також в окремих котушках повинні розміщуватися вхідні витки з посиленою ізоляцією, яка може бути виконана у вигляді посиленої ізоляції проводу або обплетення всієї котушки зовні стрічкою з кабельного паперу або лакоткани. Посилена ізоляція між шарами (витками) у вигляді прокладок, як правило, не застосовується.

Котушки з різною кількістю витків - основні, регулювальні, з посиленою ізоляцією - прийнято для зручності позначати різними буквами алфавіту.

При розміщенні витків обмотки в котушки необхідно стежити за тим, щоб радіальні розміри котушок різних типів були приблизно рівними. Рекомендується це розміщення виробляти так, щоб радіальні розміри найбільш широкої і найбільш вузькій котушок обмотки стрижня, в тому числі і регулювальних, і з посиленою ізоляцією, відрізнялися не більше ніж на подвійну товщину проводу. У тих випадках, коли цього не можна домогтися простим переміщенням витків, наприклад в регулювальних котушках, допускається вирівнювання радіального розміру окремих котушок шляхом вмативанія між їх витками смужок електроізоляційного картону.

Намотування безперервної катушечной обмотки з прямокутного проводу має свої особливості. Для того щоб вести обмотку, не перериваючи дроти і робити перехід проводу з котушки, в котушку то у внутрішнього, то у зовнішнього краю котушки, витки половини котушок (зазвичай непарних) після намотування котушки перекладаються так, що внутрішній виток виявляється зовнішнім, а зовнішній внутрішнім . Решта котушки (зазвичай парні) намотуються без перекладки [5].

У механічному відношенні безперервна катушечная обмотка є однією з найміцніших обмоток, що застосовуються в трансформаторах. Зі збільшенням потужності трансформатора і зростанням осьової складової механічних сил при короткому замиканні ростуть також радіальний розмір котушок обмотки і її механічна стійкість. Таким чином, умови механічної міцності не ставлять ніяких меж застосування обмотки цього типу, і вона може застосовуватися на дуже великому діапазоні потужності трансформаторів від 160 до 1000000 кВ · А. Обмотка цього типу з успіхом застосовується також і в широкому діапазоні напруг від 2-3 до 500 кВ і більше.

При досить високій напрузі ускладнюється захист обмоток від імпульсних атмосферних перенапруг, внаслідок чого обмотку доводиться розділяти на частини, намотують безперервно, і на частини, що складаються з окремо намотуваних котушок. З цією метою частина обмотки може бути зроблена також переплетеної, коли порядок послідовного з'єднання витків відрізняється від послідовності їх розміщення в котушках, наприклад, коли в двох сусідніх котушках з'єднуються послідовно спочатку всі непарні витки, а потім послідовно з ними все парні. Можливі й інші способи отримання переплетеної обмотки (див. § 4.5).

Безперервна катушечная обмотка може бути застосована при всіх токах навантаження, коли при обраної щільності струму і достатній кількості витків перетин провідника виходить рівним або більшим, ніж мінімальна по сортаменту перетин прямокутного мідного дроту 5,04 або алюмінієвого дроту 6,39 мм 2. При найменшій застосовуваної щільності струму в обмотках це відповідає нижній межі робочого струму обмотки в мідному дроті 15-18 і в алюмінієвому дроті 10-13 А.

Щільність теплового потоку на поверхні котушкові обмоток зазвичай допускають не більше 1200-1400 Вт / м 2.

У виробництві безперервна катушечная обмотка при однаковій кількості витків і перетині витка трохи складніше і дорожче, ніж одно- і двошарове циліндрична з прямокутного проводу або багатошарова циліндрична з круглого або прямокутного проводу. Тому в трансформаторах з потужністю на один стрижень до 250 кВ · А краще застосовувати циліндричні обмотки з круглого дроти. У трансформаторах більшої потужності, де вимоги механічної міцності відіграють вирішальну роль, безперервна катушечная обмотка є найбільш вживаною поряд з багатошарової циліндричної з прямокутного проводу. Завдяки високій механічній міцності, легкості розподілу витків обмотки по котушок, зручності виконання регулювальних відгалужень, порівняльної простоті намотування, відсутності пайок між котушками і простоті установки на стрижні трансформатора безперервна катушечная обмотка знаходить широке застосування в масляних силових трансформаторах як обмотки ВН для трансформаторів з потужністю від 160 до 63000 кВ · А і вище при токах навантаження від 10-15 А і вище. Обмотка цього типу застосовується також в якості обмоток НН при токах від 10-15 до 300 А. У цьому випадку для зменшення осьових механічних сил в обмотках трансформаторів потужністю 1000 кВ · А і вище з ПБЗ, у яких регулювальна частина обмотки ВН розташовується в середині висоти стрижня, рекомендується робити в середині висоти обмотки НН розгін між котушками шляхом збільшення двох-трьох радіальних каналів до 15-20 мм.

Безперервна катушечная обмотка з прямокутного проводу знаходить також застосування в якості обмотки ВН в сухих трансформаторах з природним повітряним охолодженням при потужностях від 250 до 1600 кВ · А при виборі розмірів радіальних і осьових повітряних каналів відповідно до вимог табл. 9.26 і 9.2в.

Схожі статті