proiectarea transformatoarelor de putere - memm.utcluj.ro · un transformator poate avea dou tipuri...

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


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


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


..05,0 11 inww r =⋅=

..'22 inww t ==


..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


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. .


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


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


• 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


1.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.


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).


hb

hb

a

Di

ahb

Di

aDi

hbahb

Di

Înfăşurare cilindrică într-un strat şi în două straturi

g0a

Di

hb


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


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


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


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


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.


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


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


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 %.


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


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


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



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



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


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 .



Se alege lăţimea canalului cyν dintre galeţi din tabela

cδyν = [mm]


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 ≅⋅


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


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


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)


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


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


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




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.


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


( ) ( ) 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


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

proiectarea transformatoarelor de putere - memm.utcluj.ro · un transformator poate avea dou tipuri...

Documents