Выбор изоляции проводов обмоток

Размеры и марка изоляции проводов обмоток трансформаторов определяются государственными стандартами. Марки проводов, применяемые в маломощных трансформаторах, указаны в приложении 1.

Наиболее дешевой изоляцией провода является эмаль, однако надежность эмалевой изоляции недостаточна, поэтому область ее применения ограничена главным образом проводниками диаметром примерно до 2 мм. Более надежными по изоляции являются провода марки ПЭВ-2. Наилучшими проводами по изоляции считаются провода марок ПЭЛШО и ПЭЛШКО, но они применяются большей частью в ответственных машинах и аппаратах. Наибольшее применение для маломощных трансформаторов имеют провода марок ПЭЛ, ПЭВ-1 и ПЭВ-2 с диаметрами до 1–3 мм.

1.2.8. Определение высоты и ширины окна
сердечника трансформатора

Форма окна сердечника трансформатора оказывает значительное влияние на величину намагничивающего тока, расход стали на сердечник и меди на обмотки трансформатора. Излишняя высота окна сердечника H повышает намагничивающий ток I _m и увеличивает расход стали и вес трансформатора. Заниженная высота окна повышает нагрев обмотки и увеличивает расход меди на них.

Наилучшей формой окна сердечника трансформатора получается при отношении высоты окна H к его ширине b в пределах 2,5–3,0 (см. рис. 1.8).

Если при расчете сердечника трансформатора принята стандартная форма П-образных или Ш-образных пластин из приложений 2 и 3, то размеры H и b (см. рис. 1.8) тоже берутся из этого же приложения.

При произвольном выборе размеров сердечника a _с, b _с и h _я предварительное значение высоты окна сердечника трансформатора может быть определено по формуле:

[см],

где k – отношение высоты к ширине окна сердечника:

k _о– коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой; для маломощных силовых трансформаторов величина k _о приближенно может быть принята в пределах k _о = 0,2 ¸0,3;

W ₁, W ₂, W ₃, … берутся из пункта 1.2.5.,

q ₁, q ₂, q ₃, … - из пункта 1.2.6.

Ширина окна сердечника предварительно (см. рис. 1.8):

[см].

Полученные здесь предварительные значения H и b окончательно уточняются при укладке обмоток на стержне сердечника трансформатора
в пункте 1.2.9.

1.2.9. Укладка обмоток на стержнях и уточнение размеров окна
сердечника трансформатора

При расположении обмоток на стержнях сердечника трансформатора нужно иметь в виду следующее. Чем меньше диаметр обмоточного провода, тем выше его стоимость. Поэтому для уменьшения общей стоимости трансформатора целесообразно обмотку с более тонким проводом располагать на стержне первой.

В случае трехобмоточных трансформаторов, в целях уменьшения взаимного влияния вторичных обмоток друг на друга при изменении нагрузки в них, желательно первичную обмотку располагать на стержне между вторичными обмотками. Однако в маломощных силовых трансформаторах индуктивные сопротивления обмоток весьма незначительны, и их влияние на падение напряжения в трансформаторе при нагрузке невелико. Ввиду этого в рассматриваемых трансформаторах практически можно отступать от теоретического положения размещения первичной обмотки на стержне между вторичными и взаимно размещать их в зависимости от конструктивных и других соображений.

Для уточнения ширины окна сердечника b необходимо вычислить радиальную толщину обмоток трансформатора. Число витков первичной обмотки в одном слое рассчитывается по следующей формуле:

где d _1и берется из пункта 1.2.6.,

H – из пункта 1.2.8.;

e₁ – расстояние от обмотки до ярма, обычно мм.

В случае применения в броневом трансформаторе штампованных листов с одним зазором длина катушек по условиям сборки должна быть меньше длины стержня на 5–10%. В таком случае число витков в слое следует вычислять по формуле

.

В случае однофазного двухкатушечного трансформатора стержневого типа (рис. 1.9 а) обмотки располагаются на двух катушках с одинаковым числом витков, поэтому число витков на каждой катушке будет

.

т.е. обмотка делится по катушкам поровну. Число слоев первичной обмотки равно

.

полученное значение m ₁ округляется до ближайшего большего целого числа.

Число слоев первичной обмотки однофазного однокатушечного или броневого трансформаторов (рис. 1.9, б и в)

полученное значение m ₁ округляется до ближайшего большего целого числа.

Толщина первичной обмотки

,

где g₁ – толщина изоляционной прокладки между слоями;

d _1и – берется из пункта 1.2.6.

а).	б).	в).

Рис. 1.9. Формы катушек маломощных двухобмоточных трансформаторов:
а – стержневого двухкатушечного; б – стержневого однокатушечного;
в – броневого

Изоляционные прокладки следует применять лишь при напряжении между слоями свыше 50 В. Толщина изоляционных прокладок обычно не превышает 0,05–0,08 мм.

Число витков вторичной обмотки в одном слое

В однофазном двухкатушечном трансформаторе стержневого типа число витков на стержне делится по катушкам поровну (см. рис. 1.9, а)

Число слоев вторичной обмотки каждой катушки равно

полученное значение m ₂ округляется до ближайшего большего целого числа.

Число слоев вторичной обмотки однофазного однокатушечного или броневого трансформаторов (см. рис. 1.9, б и в)

полученное значение m ₂ округляется до ближайшего большего целого числа.

Толщина вторичной обмотки

где d _2и берется из позиции 6;

g₂ = g₁.

В случае трансформатора с тремя и более обмотками толщина обмоток вычисляется аналогичным образом.

Ширина окна сердечника однофазного трансформатора с одной круглой катушкой (см. рис. 1.9, б)

где – зазор от стержня до катушки (см. рис. 1.9, б);

e₀ = 1,0 ¸ 2,0 – толщина изоляции между катушкой и стержнем, выполняемой обычно из электрокартона;

d₁₂, d₂₃, …, d_{3 n} – толщина изоляции между обмотками, выполняемой обычно в маломощных трансформаторах из электрокартона толщиной 0,50–1,0 мм;

e₃ – расстояние от катушки до второго стержня, принимаемое обычно в пределах e₃ = 3 ¸ 5 мм;

d₁, d₂, d₃, …, d _n – толщины соответствующих обмоток в миллиметрах.

Ширина окна однофазного трансформатора с двумя круглыми катушками, а также трехфазного трансформатора с аналогичными катушками (рис. 1.9, а)

,

где e₃ – расстояние между катушками, обычно e₃ = 3 ¸ 5 мм.

Ширина окна однофазного трансформатора с одной прямоугольной катушкой (см. рис. 1.9, в)

,

где k ₂– коэффициент увеличения толщины катушки за счет неплотностей прилегания слоев, в результате чего катушка приобретает овальный вид. Величина этого коэффициента зависит от упругости проволоки и натяжения ее при намотке; ориентировочно можно принять

k ₂= 1,2 ¸1,3.

Ширина окна однофазного трансформатора с двумя прямоугольными катушками, а также трехфазного трансформатора с аналогичными катушками

.

Проверка правильности выбранных величин H и b по их отношению:

;

если полученное отношение выходит за указанные пределы, следует соответственно изменить высоту окна H, снова проверить укладку обмотки и определить новое значение ширины окна b.