Partea a treia

CONSTRUCT1A $1 CALCULUL TRANSFORMATOARELOR ELECTR1CE

Cap ito 1 u 1 15. ELEMENTELE CONSTRUCTIVE ALE TRANSFORMATOARELOR

•

Transformatorul electric este un aparat staLic Cll dOlla sau mai multe infa~urari Cll plate magnetic, cu aj lItorul caruia se schimba valorile marimi­lor electrice ale puterii in curent alternativ (tensiunea ~i curentul), frecventa raminind aceea~i .

•

Functionarea transformatorului are la baza fenomenul de inductie elec-, , tromagneticiL Pentru realizarea lInui cuplaj magnetic cit mai sLrins, infa­~lIriirile sinL a~eza1 e pe un miez feromagn etic. La frecvente mai mari de 10 kHz transformatorul se realizeaza fara miez feromagnetic.

• In funclie de dl'stinatia Jor, in principal, transformatoarele sint: de pulere, care alimenteaza anumiti consumatori sau conecteaza

intre ele diferite sisteme energetice (In aceasta categorie se inclu d ~i auto-Lransformalo:trele) ; .

de masura, pI' in intcrmediul carora se pot masura caracteristicile unui anumit sislem, de inalta tensiune cau curenti mari, Cll aparatele de masurat obf~nuile, l ransfomatoare care pol fi incluse ~i in categoria aparatelor elec-trice. .

•

Dinlre aces lea, probleme deosebite ridica transrormatoarele de putere ~i, In special, cele de puteri ~i tensiuni mari, chiar daca tehnologia de fabricatie a ambelor categorii este asemanatoare. .

TransformaLoal'ele de puteri mici (SN < 1 kVA) au, de regula, racire natllraia in aer ~i se numesc transformatoare uscate. Cele de puteri mai mari au racire in ulei, de~i in ultimul timp s-all construit ~i transformatoare uscate cu puteri de pina la 1 600 kVaA .

sinl :

•

• Cele mai imporLante elemente constructive ale transformatoarelor

'_.

miezul feromagnelic; inta~llral'ile ; schela ; constl'uclia metalica; accesoriile.

•

•

771

•

15.1. CONSTRUCTIA MIEZULUr FEROMAGNETIC • •

•

Miezul feromagnetic, denumit in unele lucrari prescurtat miezul magnetic, reprezinta calea de inchidere a fluxului principal al transformatorului, flux produs de solenatia de magnetizare a infa~urarii primare care se alimenteaza de la 0 tensiune alternativa. Este, a~adar, miez pentru flux variabil, fiind magnetizat ciclic, Cll frecventa tensiunii de alimentare a infa~urarii primare.

La transformaloarele de pulere, utilizate la frecventa industriala, mie­zul feromagnetic este construit din lole de otel electrolehnic aliat cu siliciu ~i izolate intre ele. Utilizarea tolelor conduce la miqorarea pierderilor prin cu­renti lurbionari, iar aiierea otelului cu siliciu asigura pierderi relativ reduse, datorale aUt curenplol' turbionari, cit ~i fenomenului de hislerezis [4].

In etapa actuala, in constructia miezurilor de transformatoare se uti­lizeaza frecvent tolele din otel electrotehnic laminate la rece, Cll cristale orientale numite -\>i lole lexlurale, izolate Cll carlit(izolatie ceramicii), care pre­zinla 0 cre~lere a permeabililatii magnetice in directia laminarii ~i 0 ingllstare a sllprafetei ciclului histerezis, in acest fel miqorindu-se pierderile de magne­tizare ~i puterea specifica de magnetizare (deci ~i solenatia de magnetizare).

Pierderile prin histerezis, in cazul cind liniile de cimp au directia para­lela cu directia de laminare, reprezinUi mai putin de 50 % din cele masurate in situatia cind liniile de dmp sint perpendiculare pe aceasta, asUel ca, deseori, pierderile in directii care nu coincid cu directia de laminal'e sint mai mari decit in cazul tablei laminate la cald [15].

Izolatia ceramicii (carlitul) este 0 acoperire anorganica a tablei, pro­dusa printr-un tratament de suprafata aUt termic, cit ~i chimic, care pro­tejeaza tabla atit impotriva ruginii in timpul slociirii, cit ~i contra oxidarii in timpul recoacerii (Ia cca 800°C).

Tabla laminata la rece cu cri.stale orientate lsi schimba Intr-o masura •

importanta caracteristicile, ca urmare a modificiirii structurii cristalografice in "limpul tiiierii, ~tantarii, ludoirii sau lovirii tolelor. De aceea, pentru imbu­natatirea caliUitii tolelor, a fost necesara introducerea operatiei de recoacere a lor chiar la fabricile de transformatoare, inaintea impachelarii miezului.

Recoacerea se poate face la miezuri impachetate, la pachete de tole sau, cel mai des, tola cu tola. Masurind cu aparatul Epstein pierderile specifice la frecven~a de 50 Hz ~i la inductia de 1,5 T dupa debitarea tolelor de tip M4 ~i M5, de exemplu, se obtin PI6 1,12 W /kg ~i respectiv Pu 1,17 W/kg; du pa recoacerea tola cu tola, la 810°C, a acelora~i pachete, se obtin valorile PIS 0,89 W /kg ~i, respectiv, PI5 0,97 W /kg.

Din punct de vedere conslructiv, miezul feromagnetic pentru transfor­matoare se compune din coloanele 1 (fig. 15.1), al carol' numar depinde de tipul ~i de numarul dc faze ale transformaLorlllui ~i jugurile 2, care servesc la inchi­derea liniilor de cimp magnetic intre coloane.

La lransformatoarele de putere, jugul superior este astfel consLruiL indt sa se poata demonta sau despacheta, pentru introducerea bobinelor.

ExisLa doua metode de a executa miezurile: cu imbinare prin supra­punere ~i prin intretesere.

Potrivit primei metode, coloanele ~i jugurile se executa separat, iar dupa aceasta miezul se asambleaza cu buloane speciale de stringere. Este necesar, ca, in intrefierul de imbinare care rezulta, sa se prevada garnituri izolante, re­zistellte la temperatura, cu scopul de a inliitura marirea curentilor turbionari prin scurtcircuitarea lolelor coloanelor de catre cele doua juguri ~i invers [13] . -. . •

•

7~72~ _______________________ ~. ______________________ _

I I I 1'1 I_I I_,

I 1 1

2

I I J I I I I I I J I I 1 , I_I ,_

1

-- --

a 1 b

•

Fig. 15.1. Miezuri de transformatoare trifazate: a- eu Irei eoloane; b- ell einci coloane.

•

2

Conform metodei a doua ' (prin inlre~esere), 0 toUi a coloanei alterneaza cu 0 toli'i a jugului (fig. 15.2), inlaturlndu-se dezavantajul intrefierului net parazit al imbinarii prin suprapunere. Se observa insa ca, in zona de imbinare, liniile de cimp magnetic, pe anumite portiuni (ha~urate fig. 15.3, a), au di­rectia perpendiculara pe cea a orientarii cristalelor, ceea ce duce la cre~terea pierderilor in fier ~i a curentului de magnetizare. De aceea, metoda expusa se practica, in special, In cazul tolelor din tabla netexturata (la miezurile transfor­matoarelor de mica putere, impachetate din tole profil).

Clnd se folose~te tabla laminatii la rece cu cristale orientate, la transfor­matoarele de mare putere la care diametrul cercului circumscris coloanelor depa~e~te 1 m, una din metodele pentru miqorarea pierderilor in colturi este folosirea constructiei in cadre (fig. 15.3, b), caz in care volumul colturilor in care directia liniilor de cimp magnetic nu coincide cu directia longitudinala de laminare se reduce la jumatate. 0 atentie deosebita trebuie acordatii, insa, dimensionarii ramelor deoarece, la acelea~i solenatii de magnetizare, se poate ajunge la saturarea excesiva a ramei interioare, care are 0 lungime medie a liniei de cimp mai mica. .

Pentru tolele din tabla laminata la rece cu cristale orientate, asamblarea dintre coloane ~i juguri se face, prin te~irea tolelor cum este indicat in figu­ra 15.4, a ... d (pentru colturi) ~i in figura 15.5 (pentru n miez trifazat).

Mod.ul de asamblare prin tesere a tolelor texturate sau Cll cristale orien­tate, are 0 influenta inse.mnata ~i asupra curentului de magnetizare. Acest

. •

a b

Fig. 15.2. Straturi de tole consecu­tive (altern In d) la un iniez feromag. n1ltic pentru UlT transformator trio

fazat.

•

•

•

•

a ·b •

Fig. 15.3. Zonele cu pierdeI'i In fier mMite la tabla sili.cioasa laminatii la rece:

a- in execufia •

/

normala a miezului; execu fia cu cadre •

b . tn

.-113

•

• on " - --

f3 -

1 1 1 1 • 2

2 2 3

b 4

• a c d

Fig. 15.4. Modul de asamblare prin te~ire (la eol~uri) a tolelor din tabla laminata la reee eu cristale orientate:

a /e§ire la 45°; b le$ire la 30°; c le§ire la 45°/90°; d le§ire combinald (drepl-unghiurile oc $i ~ dill labld laminala 10 cald) .

•

curent este la un micz asamblat prin tesere sub 1I.n lInghi de 90°, de circa trei ori mai mare decit in cazul asamblarii unui miez prin tesere sllb un unghi de 45° [151. Folosirea buloanelor prin tole laminate la rece Cll cristale orien­tate conduce alit la cre~terea pierderilor in fier (prin curenti turbionari ~i prin devierea liniilor de cimp magnetic de la c1irecpa de laminare), cit ~i la marirea consumului de putere reactiva penlru magn~tizare (prin miqorarca sectiunii efective a fierului).

Rezulta deci ca, la miezurile asamblate prin ~esere din tabla laminata 'la rece cu cristale orientate, trebuie sa se tinda la constructii far a buloane ~i 'la 0 asamblare prin tesere sub un unghi de 45°.

Miezurile feromagnetice ale transformatoarelor se pot clasifica dupa mai muIte criterii.

• Dupa forma constructi va a coloanci, se deosebesc: . miezuri eu seetiunea dreptunghiulara sau patrata, folosite in special la -transformatoarele mici (pina la 5 kVA) ;

•

• -

a

b Fig. 15.5. Doua straturi succesive de tole ale Urlui miez trifazat asam­blat prin tesere la 45°:

.~ siral par; b-stral impqr.· _

11'4

miezuri cu seetiunea In lreple (fig. 15.6), urma­-rindu-se inscrierea sectiunii coloanei intt-un cerc, astfel incit coeficientul de umplere cu fier al cercului sa fie cit mai mare.

• Dupa modul de racire a miezului, eXlsta : miezuri compacte - . fara can a Ie' (fig. 15.6, a); miezuri divizate cu canale (fig. 15.6, b, e),

folosite la transformatoare mari, prin canale circulind uleiul de racire .

• Dupa forma tolei utilizate, se intilnesc: miezuri Impaehetate din tole simple (debitate

din benzi); miezuri zmpaehelate din tole profil (fig. 15.7);

•

- miezuri feromagneiiee spiralizate. La transformatoarele monofazate I}i bifazate cu

miezuri din tole profil, cu puteri sub 3 k V A, tolele co­respunzatoare circuitelor magnetice pot avea 0 mare diversitate de forme. tntreprinderile constructoare de transfomatoare micj au normalizat 0 parte din aceste forme, in ~pecial cel~ care ' se decupeaz~ fara

•

••

a

• b • -•

-

c Fig. 15.6. Sectiuni prin coloanele miezurilor de transformator :

a - rara canale de rae ire ; b cu canale longitudinale; c -longitudinale $i un canal transversal.

• • •

. -

Fig. 15.7 . .Modul de impa{)hetare prill tesere _ a miezurilor din tole de profil E ~i I.

-.

strat par

cu doua canale

,

-

Strot Impar

-

•

- -. ,

-

-•

de:;;euri, de tip U, I :;;i E, ca de exemplu in figura 15.8. Decuparea acestor tole nira de:;;euri nu se face din tabla texturata, deoarece nll se poate respecta principiuJ ca directiile de magnetizare :;;i cele de laminare sa coincida atit la coloane cit :;;i la juguri, ci din tabla silicioasa laminata la, rece cu cristale neo­rientate, folosita de obicei la ma:;;inile electrice rotative .

• Dupa Dumarul de .coloane, se deosebesc: -miezuri cu douii coloane; - -- - . ~

miezuri cu lrei co1oane .; miezuri cu cinci coloane, intifnite, - de regula, la tiinslormatorul tri-

fazat iIi manta; ' . - ..

.- •

miezuri in mania (fig. 15.9). - •

•

•

Toia I TOla E

Plan de tdJere fOra pierden 10 tola tiP EI

•

•

Conftgurntla gronetnc6 a tolei economlce de tiP EI

d

o -~ - 'I v

g 1

a

d

9

b

Tipul de tola economica EI

¢i

Fig. 15.8. Tole decupate Ura de~euri pentru

•

- transformatoare mici .

•

•

•

•

Fig. 15.9. Tola a miezulul de transformator monofazat In man­

ta.

'7 I

I I

I I II

A B A 12

•

La transformatoarele trifazate, miezurile eu einei eoloane sint folosite in eazurile dnd utilizarea unui miez eu trei eoloane ar duee la 0 iniHtime mai mare a transformatorului. 1n eazul transformatoarelor de -mare putere, trans­formatoarele eu einei coloane sint utilizate pentr-u a nu se depa~i gabaritlrl de cale ferata. Treeerea de la 0 eonstruetie cu trei eDloane la una eu cinci co· ,

loane ~i aceea~i inaltime a miezului, conduce la ere~terea puterii cu 25 35%. La transformatorul eu co\oane, fiecare coloana poarta una sau mai multe

infa~urari. La acest tip de transformator fluxu\ magnetic prin jug este ega\ eu fluxul prin eoloane. 1n scopul mie~orarii nesimetriei magnetiee, la transfor­matoarele cu trei eoloane in plan (cu flux fortat), aria seetiunii jugului este de · 1,05 ... 1,15 od mai mare dec it aria seetiunii eoloanei.

Ll:\.,.transformatorul eu miezul in manta, eoloanele laterale sint libere •

~i lndeplinesc rolul unor juguri ; ariile sctiunilor jugului ~i eoloanelor laterale sint eeva mai mari dedt iumatate din aria sectiunii coloanei care poartli in­fa~urarile.

• Dupa fe]u] stringerii miezului, se intilnese: . . - .

- -- miezuri cu slringere mecanica (eu buloane, eu tije sudate etc.) ; - - . -miezuri lipite (cu lac de incleiere). . _ . .

•

- .

15.2. CONSTRUCTIA lNFA~URARILOR

Infa!judirile (a se vedea !ji para­graful 16.3.3) constiluie una din par­tile cele mai importante ale unui trans­formator. Transformatorul trebuie cal­culat !ji executat asHel indt marimile sale de baza (pierderile in infa!jurari, tensiunea de scurtcircuit !ji incalzirile) sa fie in concordanta cu valorile pre­scrise de norme. In acela!ji timp, infa-

I /

•

!jurarile trebuie sa asigure transforma- a torului 0 rigiditate dielectrica sufi(}ien- .

I

~ --

•

!

""\ ...

b la, precum ~i stabilitate dina mica !ji Fig. 15.10. Sensul de depanarc la bobinele termica mare, astfel incH sa garante- pentru transCormator: ze bun a functionare a acestuia !ji la su- a dreapta; b sUlnga.

pralensiunile care apar in exploatare. tn functie de tensiunea ~i puterea transformatorului se determina felul

izolatiei, numarul de spire, curentul !ji deci sectiunea spirelor. Experienta arata, ca sectiunea unui conductor de cupru nu trebuie sa

depa!jeasca 60 80 mm2, astfel incH, la 0 densitate de 3 4 Ajmm2, curentul pentru un conductor sa fie de 200 300 A.

tn funct1e de sensul de depanare, bobinele pot fi pe dreapta (fig. 15.10, a) sau pe stinga (fig. 15.10, b). Sensul bobinarii este esential la realizarea grupei de conexiuni cerute de beneficiar. Depanarea unei bobine pe dreapta sau pe stinga se face atunci dnd incepe din stinga, respectiv din dreapta)ablonului privit din partea tamburului de pe care se desfa!joara sirma.

- Se disting doua tipuri principale de infa!jurari: infa!jurari concentrice !ji infa!jurari alternate.

t nfa!jurarile de tip concentric se caracterizeaza prin faptul ca bobinele de inalta tensiune sau scris prescurtat LT. !ji de joasa tensiune sau scris prescurtat J.T., au inaltimi aproximativ egale, infa!jurarea de inalta tensiune avind, in mod obi!jnuit, diametrul mai mare deoarece este a!jezata peste -cea de joasa tensiune, iar infa~urarea de joasa tensiune diametrul mai mic !ji a!je­zata in imediata apropiere a coloanei miezului feromagnetic, ca in figura 15.11, a !ji figura 16.17.

•

I I I I I I I JT •

IT

I I I I I I I -0 C ~ JT ;T IT IT 8 .s I I I I I ! I JT rr ;T - • 0 0 u u

IT

I I I

I I I I I JT --•

a b c F.g. 15.11. Tipurile principale de tnra~urari:

a- tip concenlrie; b - tip allernal; c tip blindal eu miez In mania $i Infd$arari allernflit! (la un Iransformalor monofazal). . . _. _

•

171

•

•

1n cazul inHi~urarilor de lip alternal, diametrele hobinelor de LT. ~i de J.T. sint egale; ill schimb, pe inal1imea coloanei transformatorului, bobinele dc LT. alterneaza Cll cele de .LT. ca n figura 15.11, b.

Aproape in cxclusivilate se folosesc inni~urarile de tip concentric, cele alternate lItilizindu-se la unele lransformatoare speciale.

Combinapa dintre lnfa~urarea de lip alternaL ~i miezul in manta, care forme'aza lrans[ormatoare de tip blindal, se yedein figura 15.11, c .

• Dupa forma constructil'ii, in[a~urarile poL Ii; cilincirice, straLificale, 111 giile/i, continlle ~i spiralale.

15.2.1. INFASURARILE CILINDRICE •

,

Tnfa~urarea cilinclrica (v. fig. 16.10) reprezinHi 0 spirala cilindridi, ale direi conductoare all secpunea dreptunghiulara ~i sint in contact strins. Aceste hobine sint lItilizate, de obicei, la Lrans[ormaloarele de puteri ~i ten­siuni mici (pina la 1 600 kYA ~i 700 V). La capelcle bobinei se utilizeaza ega­lizatori de capat din pertinax sau lransformerboard (Lrafoboard). Grosimea egalizatorului de capat estc aproximaliv egala Cll grosimea fiecarui strat.

Depanarea conducLorului se poaLe [ace pe lal (in majoritatea cazurilor) sau pe canl, aLunci dnd latura mica a concluctorului este paralela cu axa 10n­gitudinala a bobinei. tn acesl din urma caz apar pierderi suplimentare, daLorita refularii cllrenlului, mai mario

tn caZLIlinfa~llrarii cu mai multe condllcloare (fire) in paralel, suprapuse radial, pentru uniformizarea reparlipei curenlului din concluctoarele in para­leI, acestea trebuie sa fie transpuse (fig. 15.12).

Numarul total de transpuneri in cazul a "m" conducLoare (fire) in paralel suprapuse radial, in[a~urate pe lat, este de .. m 1 ". Realizarea transpo-zi ~iei are urmatoarele efeete;

fiecare dintre conducloarele in paralel ocupa in cimpul de scapari aceea~i pozitie rezultanta ;

fiecare conductor are 0 aceea~i lungimc ;

• 1/2 1/2

113 1/3 1/3

114 1/4 114 1/4 •

Fig: 15.12. Scliemele de transpu­nere a conductoarelor in paralel. •

egalitatea reaclantelor ~i a rezistentelor firelor in paraiel (consecinta primelor doua), ceea ce impiedica aparitia curentului de circu~ latie dintre fire . ,

Un caz particular al in[a~urarii cilindrice il constituie in[a~llrarea in folie, care este uti-IizaUi la transformatoare cu puteri pina la 2500 kVA ~i lensiuni plna la 10 15 kV. Se utilizeaza, in special, folia de aluminiu cu, gro­simi de la 0,025 mm la 2 mm (ST AS 5681-74). Infa~urarile din folie se pot realiza monobloc, latimea foliei fiind egala cu inaltimea total a a infa~urarii, san din galeti Cll inaltime egala cu latimea foliei. ,

Un mare avantaj al foliei de aluminiu este faptul ca.for~ele axiale la scurtcircuit fata de 0

bobina, de aceea~i inaltime, din conductor pr9-•

filat, scad de aproximatiY 10 ori [29].

77S~~~ ________________ ~ ______________________ __

FoJosirea foJiei de AI in 1 ocu I conductorulu i profiJat clasic presu pune ~i alte avantaje constructive:

poate fi Jaminata in table Cli grosime constanta garanlata, Cll sllpra­fata neteda ~i Jucioasa ;

factornl de umplere aJ beozii de AI la iofa~urarea de joasa tcnsiune -tipul eilindrie - esle mai bun; _

bobinele din folie de Al condu~Ia 0 buna racire, transmiterea caldurii fadndu-se simetric fata de axa sectiunii Jongitlldinale;

solicitarile izola1iei dinlre spire siot mici in- eomparatie ell bobina elasica, deoareee inlre dona straturi apare nllmai tensiunea pe spira ~i, in a­eeJa~i limp, euplajul pulernic capaeitiv dintre spire serve~te unci dislribu1ii aproximaliY Iiniare a undei de impuls pe lungimea infa~lIrarii.

15.2.2. INFASURARILE STRATIFICATE , .

• •

Infa~urarile slralifieate sint utiJizate, de obieei, la I ransformaloarele de putere Cll tensiuni pesLe 1 kV (uneJe fabrici consLructoare Ie executa ~i la lensiuni de 110 kV sau mai mari) 9i se realizeaza din conductoare r@tunde, eu diametrul pina la 3 3,5 mm, sau din conductoare profilaLe eu sectiuni pina la 30 mm2. Aeestea sint infa9urate pe un eilindru izoJanL in stralllri, in mod eontinuu (direct sau pe pene).

Avantajele infa9urarilor stratifieate cons tau in exeeutie u~oara, eu mare produetivitate, posibilitati de raeire mai bune, buna rezistenta Ja impuls de tensiune (lnfa~urarile sl ratificate se apropie, din punct de vedere al

• eomportarii la impuJs, de eele antirezonante). Ecranarile interioara . ~i exterioara ale aeestor lnfa~urari, Je fae complet antirezonante.

Un dezavantaj al aeestor tipuri de Jnfa~urari i1 eonstituie tensiunea mare lntre straturi, care impune foJosirea, intre straturi, a unoI' izolatii de hirtie mai , groase, in funetie de tensiunea la care slpt folosite (fig. 15.13).

•

15.2.3. INFA$URARILE IN GALErI •

Infa~urarile de LT. (pina la 60 kV), reaJizate eu spire muJte ~i eonductoare de sectiune micil, se divizeaza pe ina1time inLr-o serie de bobine mai mici, numite galeti, separate prin canaJe cu distantori sau inele izoJan­teo Numarul de gaJeti in care se divizeaza infa9urarea se determina din considerente de tensiune (din acest punct de vedere prezentind avantaj fata de infa9urariJe stratificate), de racire ~i, uneori, de rezistenta mecanica.

1 nfa~urariJe in galeti se realizeaza din: condudori rotunzi, cu diametre cuprinse intre 0,5 ~i 3 mm ~i/sau din conductori profilati de sectiune mica (de la 8 la 16 mm2). Modul de legare a galetilor ~i tensiunea dintre ei Uig, sint indicate in figura 15.14, a, dnd galetii se a~aza normal, sau in figura 15.14, b, dnd fiecare al doilea galet trebuie intors.

•

1

-3

•

o 00

00 00

4

Fig. 15.13. Infii.~u­rare de tip strati-

fieat : 1 cilindru izo­lani; 2 inele izo-

lanie de sprijin; 3-izolatii ale spirelor

• IZO-de capiii; 4 -

lalii intre siraiuri .

•

•

Fig. 15.14. Metode de Jegare a galetilor; a ' galeti neinlor§i,. b {iecare al doilea

• galel Inlors .

•

Folosind un conductor profilat de sectiune nu prea mare, se pot realiza, de asemenea, galeti din mai muIte straturi, in mod similar cu cei din conductor rotund. Un galeL tipic pentru sirma profilata este galetul plan dublu (jumelat) reprezentat in figura 15.15. .

Intr-un galet dublu, ca ~i la infa~urarile spiral ate, fiecare conductor este in contact cu uleiul cel putin pe doua . laturi (laturile mici). Galetii dubli pot fi depanati cu un singur conducLor sau Cll cUeva conductoare in paralel. in acest din urma caz, la trecerea de la un galet la altul, trebuie executata transpozitia. Galetii dubli pot fi folositi atit pentru infa~urarile de in alta tensiune (transformatoare de putere mai mare), cit ~i pentru cele de joasa ten­siune, galetii fiind legati in paralel sau in serie. tn figura 15.16 sint reprezentate ' legarile galetilor dubli in paralel ~i in serie .

•

• -

•

•

• •

a b - Fig. 15.16. Legarea gaJetilor dub Ii (jumeJati):

• • a- In paralel,. b - In serie i

7130 •

15-.2.4. INFA$URARILE CONTINUE

Infa~urarile continue se fabridi sub forma de galet inseriap fara lipituri, motiv pentru care poarta aceasta denumire. Se executa din conductori de forma dreptun­ghiulara ~i slnt specifice tensiunilor rid i­cate, peste 3 kV. 0 sectiune prin infa~ura­rea continua cu n 9 galeti, a cite Wg spire fiecare, este reprezentata in figu ra 15.17 (vezi ~i fig. 16.20).

Modul de realizare a unei infa~lnihi continue, in galeti, esle prezeniat in para­graful 16.3.3 B, pct. c ~i figura 1IU H.

Galetii slnt separati intre ci fie prin rondele de pre~pan, fie, eel mai fre'event,

• prin canale in care cireula uleiul, realizate cu distantoare a~ezale uniform pe periferia galetu lui (vezi fig. 16.20).

/

I I I I I I

• A

6 5 4 3 2

•

1

I -..... . I <lI

I 0 Ol aJ

I : I I '" c •

• I •

I

~

.c

-+

-Un caz particular II constituie infii­

~urari1e conlinu(' de lip illtr('lesut, adica avind spirele intercalate, ceea ce conduce la 0 ere~tere a capacitatii longitudinale,

Fig. 15.17. tnra~urare de lip continuu.

•

fara a reeurge la ecrane capacitive speciale. La Infa~urarile de inalta tensi­une ~i anume peste 110 kV tensiune nominalii, rentru reducerea solicitari­lor la impuls de lensiune, in bobinele continue se ulilizeaza tipuri speciale de intre~esere, care au cn efect cre~lerea capacitatii serie a bobinei compa­ratie cu capacitatea spre masa, ceea ee conduce la uniformitatea distributiei

-ini~iale a tensiunii de impuls, deci la miqorarea solicitarilor datorate aces-lei distributii din zona de intrare a infasurarii. , ,

In figura 15.18 slnt arataLe doua lipuri de intre\esere mai utilizate, in comparatic cu bobina continua normala. 1n figura 15.18, a, este aratata 0

grupa de doi galeti de bobina continua normal a, iar in figura 15.18, b, 0 aceea~i

grupa de cloi gale\i, illsa Cll spirele lnlre~esllte. 1n cazul bobinelor continue cu doua conducloare in paralel, intre~eserea se realizeaza dupa meloda Savoisienne, indicata in figul'a 15.18, c.

•

.'

...... •

6 5 4 3 2 1 938271- 9' 3' 9 3 8' 2' 8 2 7' ,. 7 1

4':;::-7 8 9 10 11 12j- 41) 5 11 6 1 -I. 10 I.' 10 5 11 5' 11' 6 12 6' 12

• a b C •

Fig. 15.18. Tipuri de bobine Inlre~esute : a grupa de doi galeli normali; b grupii de doi galeli Illlretesll/i dllpii /ipul English eleclric; c grupo. de doi galeli ell dOlla {ire ill paralel $i Llllrelesuti, dupo. lipul Savoisienlle .

• 781 -•

•

-

IIIIIIIIJ 111111111

•

•

. , •

Spira 2

Spiro 3

-

I I I I I I

Fig. 15.19. Schema Infii~llriirii spiraJate Cll 8 conductoare in paraJel.

15.2.5. INFASURARILE SPIRALATE • •

Infa~urarile de j oasa tensiune ale transformatoarelor de putere medie ~i mare au nevoie de spire putine ~i de sec­tiune mare a conductoarelor, necesitind un numar de conductoare (fire) in paralel mai mare dedt ~ase. In aceste conditii, bobina spiralata este 0 bobina cilindrica la ca.re spirele nu sinL in contact strins, ci distantate, iar conductoarele in paralel slnt suprapuse radial. 0 sectiune printr-o astfel de bobina va arata identic cu bo­bina continua (fig. 15.17) cu deosebirea ca, in loc de Wg spire pe galel, se inteleg In Wg conducLoare (fire) in paJ'alel pe spira, un galeL fiind deci constituit din-

- tr-o singura spira. Infa~urarea spiralata este tipica pentru lransformatoare care au curenti

de faza mai mari de 1 000 A, fiind folosita aUt la tensiuni joase (sub 1 kV.), cit ~i la tensiuni medii (plna la 35 kV). In cazul in care numarul de conductoare in paJ'alel devine foarte mare, acestea se impart in doua, plasindu-se pe doi galeti paraleli ~i bobinindu-se deodata. 0 astfel de infa~urare se nume~te lnrii~urare dublu spiralatii. '

Conductoarele In paralel din care se compune spira slnt izoiaLe, indoite pe lat ~i suprapuse radial, unul peste celaialt, cum se arata schematic In figu­ra 15.19, in care s-au considerat 8 conductoare (fire) in paraleJ. In acest caz, insa, dupa cum se observa, intre cele 8 conductoare se creeaza diferente de -lensiune ~i deci curenp de circulatie, care provoaca neajunsuri in functionarea transformatorului prin marirea pierderilor suplimentare, de~i slnt ai aceluia~i conductor real. Se impune, deci, pentru egaJizarea parametrilor firelor in pa­ralel, transpozi/ia acestora, adica schimbarea poziPei pe care 0 ocupa firele in paralei in timpul depanarii bobinei.

Penlru exemplificare, se considera ca 0 infa~urare cu 8 conducLoare ele­merrtare in paralel, suprapuse radial, are un total de 16 spire. RezulUi di fiecare conductor trebuie sa orupe aceea~i pozi~ie in spira pe 0 inal1ime din coloana corespunza1oare unui numar de 16 /8 2 spire. Acesl. lucru se realizeaza efectuindll-se, la fiecare doua spire, 0 lrauspunere a conductoarelor, a~a cum se arata in figura 15.20, din care reies ~i pozipile oClipate de fiecare conductor ' elementar, Modul de realizare a transpo~iPei penlrll ~ase conductoare In para­lei, suprapuse radial, este indical in figllra 16.16 .

•

15,3. CONSTRUCTIA SCHELEI •

•

Prin schela se in~elege ansamblul constructiei care indep\ine~te urmatoa-rele roluri :

_ stringerea jugurilor miezului magnetic; - - consolidarea axiala a · infa~urarilor ; •

•

782 ,

•

. '

7

,

•

1231,5678

'121345678

23456781

23456781

31.567812

r- -3 4 5 6 7 B 1 2

4 5 6 7 8 1 2 3 L.... _

5678123

5 6 7 8 1 2 3 4

56781234

67812345

67812345

8123456

78123456 -7_

r-8 1 2 3 4 5 6 7

81234567

a

231.56781

•

1.5678123

56781231.

6781231.5

781231.56

81234567

b Fig. 15.20. Inf~urare spiraJalii. eompusii din 16 spil'e

eu 8 eonductoarc in paraJel suprapuse radial: a secJiune prill lnfMurare (sagetile indica lowl de

•

iranspllllere b schema trallspUlleriior. •

•

•

•

1

3

•

• ,----t:

© 2 •

Fig. 15.21. Schela unui transformator:

console; 2 elemenle de sprijin pe (undu/ • cuvel ; 1 -3 liranti; 4 liran!i de suspensie.

•

•

consolidarea conexiunilor dintre infa!?urari, a celor de la comutatorul de reglaj !?i de la izolatoarele de trecere ;

ridicarea intregii purJi decuvabile a transformatorului~ (ansamblul care se introduce In cuva) in cazurile in care, datoriHi masei mari, aceasta nu poate fi ridica ta de pe capac.

In figura 15.21 este reprezentata schela unui transformator, care cu­prinde urmatoarele elemente : 1) profiluri de otel (denumite !?i console) pentru stringerea jllgurilor ; 2) profiluri de otel Cll sectiune mai mica, care servesc la sprijinirea partii decuvabile de fundul cuvei (in parLea inferioara) !?i la adap­tarea tirantilor de sllspensie (in partea superioara); 3) tiranti, fixati intre console, care servesc la stringerea axiala a infa!?urarilor ; 4) tiranti de sllspensie, care servesc la fixarea schelei de capac !?i la ridicarea partii decuvabile.

Aceasta constructie a schelei este adoptata, in general, la transforma­toarele Cll puteri de p ina la 5 000 k V A. La p uteri mai mari se folose!?te un alt sistem consLrucLiv, tn care lransformatorlll sc reazima pe fundul cllvei.

Pentru a permiLe stringerea inHi!?uriiriior dupa uscare, consola superioara -are orificii ovale, prin care trec buloanele destringere a jugului. Aceste or i-ficii permit, dupa uscarea transformatorului, coborirea nivelului la care slnt fixate consolele superioare ~i presarea infa~llrarilor cu tirantii.

SLringerea juglllui se mai poate realiza !?i cu ajlltorlll unoI' benzi de fre­tare din sticla (banda poliglas), terminate la capete cu elemente meta lice, care string j ugurile peste console, in spatiu I dintre coloane.

Elementele de presare ale bobinelor sint piese metalice sudate de con­sole !?i filetate, prin care trec !?uruburi speciale care preseaza inele fie metalice, avind legatura de impamintare ~i intrerllpte pentru a nu constitui spire in scurtcircuit, fie confectionate din material electroizolant gros, inele prevazute la capatul superior al bobinei, Presarea adecvata a bobinelor transformatorului

784

cOllsli tuie una din problcmele constructive principale. 0 buna presare a bobi­nelor trebuie sa garanteze imobilizarea acestora in cazur unoI' scurtcircuite in retea, in timpul dirora, datorita intensitatii mari de curent care strabate spirele bobinelor, apar forte, electrodinamice mari.

Presarea bobinelor se poate realiza prin inele de presare eomune pentru loale bobinele unei faze sau prin intermedinl unor inele de presare separate.

Prima varianta garanteaza a~ezarea corespunzatoare a buloanelor pe il1elul de presare, care este destul de lat, practica a~atind ca in cazul dnd se aplidi 0 presinne mare in timpul stringerii infa~urarilor in faza finaHi a mon­tajului, preeum ~i dupa egalizarea lor la stringerea preliminara (fiecare in­fa~urare separat), metoda de mai sus asigura simplitate ~i siguranta. Dezavan­tajul esle ca, in cazul tasarilor inegale ale izolatiilor longitudinale ale bobinelor, unele dinlre acestea pot sa r1'imina nepresate, deei sa oscileze ell freeventa care apare in cazul seurtcircuitului.

Presarea prin inele separa te asigura 0 rezistenta mare a infa~urarilor la fortele eleclrociinarnice, astfel cli aceasti'i metoda poate fi aplicata la trans­formatoarele cele mai expuse la supraeurenti (transformatoare pentru redre­so are, de incercare la scurlcircuit elc.) .

•

15.4. CONSTRUCTIA METALICA •

Conslructia metalioa se executa numai pentru lrans{ormatoarele eu riicire 111 ulei ~i se refer a la cuva, capac ~i conservator.

15.4.1. CONSTRUCTIA CUVEI •

• in Iunclie'de miirimea transfor­matorului, cuvele din tabUi de otel poL fi: cu pere!i nelezi, Cll pere!i ondula/i, Cll

levi sudale, cu lire din levi, cu radialoare cu levi eliplice sau cu panouri ~i cu baterU de racire sur lale cu aer sau racite cu apii.

Pentrll transformaloarele foarte mici (Cll puleri pina la 20 kVA), la care nll este neeesara suprafata de raeire suplimentara, cllvele sint de tip neted.

Ctlllele cu pere/i din labU! olldlllaiii. sinl. utilizate la transformatoarele in ulei cu puteri de la 20 kVA la 1 600 kVA, in limilele posibilitatilor de eedare calre mediu I ambiant a dildurii corespunza­toare pierderilor din transformalor (fig. 15.22), avind 0 rezistentii relativ midi la cre~terea presiunii inlcrioare. Din acesl moLiv, llscarea sub vid a l ransforma torn lu i in cuva din tabla eu ondllle nu es'te posibila.

Cuvele ctl levi l'olunde sau ovale ,

sint utilizate la transformaloarele ell •

50 - Proiectarea ma~1n1l0r electrlce - cd. 153

40 •

•

~f=205 •

Fig. 15.22. Forma de ondula utilizata la cuvele transformatoarelor (dimensiu­

nile slnt In mm) .

785

-

puteri de la 25 kVA la 10 lVIVA. Aeestea an 0 rezistenta meeaniea mai mare dedt eele realizate din tabla ondulaUi ~i, la aceea~i eantitate de ulei, au aria suprafetelor de racire rriai mare.

Date orientative privind grosimile lablelor din care se realizeaza peretii, fundul ~i capaeul cuvei, se dau In tabelul 15.1.

Tabelul 15.1

Date ell priviJ'c la cuvele eu tevi •

1\:u mal' Grosimea [mm] S,y [k\' A]

rlndlll'i ~cvi percle fund capac

20 - 50 1 1,5 - 2,0 I :1 4 - 5 75 - 200 1 - 2 20 - 25 3 - 4 5 - 6 , ,

• • 250 - 500 3 - 4 2,5 - 3,5 4 - 5 6 - 8 630 - 1000 4 - 5 :.\,0 - 4,0 5 - 6 10

> 1000 5 - 0 4,0 5,0 8 10 12 I . -- •

• Tevile ulilizate au diametrele exterioare in lre 30 mm ~i 50 mm, Cll gro-

simile peretilor cuprinse intre 1 mm ~i 1,5 mm. 'revile rotunde sint, adesea, ovalizate, pent I'll redu cerea cantitatii de u lei la aceea~i su prafata de ra cire. AsUel, tevile ell diametrul de 51 mm, dupa ovalizaI'e, au dimensiunile de 72 X 20 mm. -

Cuvele ell !evile prime direct pe pere!i se pot realiza pina la maximum ~ase rinduri, modul de a~ezare a lor fiind reprezentat In figura 15.23, iar pI'in­cipalele date privind pozitionarea lor pentI'll 0 racire eficienta sint dale in tabelul 15.2 [7]. Realizarea cuvelor eu tevile prinse direcL pe pereti necesita o manopera deslul de mare, fiecare teava fiind, separat, indoita, montata ~i sudata pe perctele euvei.

•

Tab elul 15 .2

Date privind realizarea euvelor eu tevi prinse direct pe pereti. No1atiile sint eele din figura 15.23. Dimensiunile sint in mm .

•

Dimensiuni ~cava (0d)

R / t. a, C m lfl

e. m1n

Nota:

a, = a, + I p ; (I s = a, J

a" = a 1 + (n - 1 )l p ; b. = ll ,. - (' c; b._ I b l/_ ~ = b" I - :2 Ipo

10 51

150 70 75

50 - 80 60 - 120 70-130

•

? t . ... p I

'j / . . - p .

o 30

150 50 55

•

•

•

ovalii 72 x 20

188 50

100 60 - 100 70 - 130 80 - 140

- De aeeea, s-a trecul la cLlvele eLL lire din Jevi (fig. 15.24), care necesita un numar redus cle orificii in perePi cuvei, iar lirele poL fi realizale sepaJ'at, ca subansambluri nOl'malizate. Lin'le pot avea doua pina la opt rinduri de tevi drepte, dislan!ele de montare pe cllva fiind acelea~i ea la ~e\'i (tabelul 15.2) .

•

786 ,

•

°2 •

Fig. 15.23. Pozltionarea tevllor pe euv:1. r . . . .

•

u ,

• •

"' • Q . -• '<c • .

•

•

, Fig. 15.24. Lire din tevi: ... ~ • ' -1-'--

• a- executie normaUl,' b executie adapt ala la gabaritul de cale (era/a.

. 0, •

75t--a 75

> u .

I -.0 ,

£f t1 tp I • • .

, ,

d ' ,

• •

i~ . I

• •

J /" - •

• •

0. -•

• , •

OJ • I • •

• •

~ •

I • •

•

• • • •

• •

I • •

•

. .

• •

•

a b •

Cuvel-e W l'adiatoal'e din levi ' rolunde sau ovale, sub forma de batel'ii, au' lnat 0 mare ra~pindire datorita avantajelor tehnologiee de fabrieatie.

tn figurile 15.25 ~i 15.26 sint date doua modele de radiatoare, iar in tabelele 15.3 ~i 51

•

30

15.4 slnt prezentate datele de baza ale aeestor r:adiatoare. Radiatoarele eu tevi drepte (fig. 15.25) siut formate din doua rinduri de cite 10revi en x 20 mm) !;li se fo.losese la trausformatoare eu puteri de la 100 la 6 300

• • kVA. Radiatoarele cu· tevi indoite pot fi sim-ple, (fig. 15.26, a)' ~i sint formate din 2 X 16 =

32 de tevi (dona rlnduri a 16 tevi) ~au duble (fig. 15.26, b), dnd au 2 X 2 X 16 =

•

- 64 tevi (patru rincluri a 16 tevi). Radiatoarele eu tevi iudoite sint utili-,

zate la transformatoare mai mari, de la 2 500 k V A la 63 MV A.

Radiatoarele ell panouri se folosese la transformatoarele .eu puteri miei, de 1a 63 kVA la 1 GOO kV A, putind avea unn1 pina

•

•

•

•

. ..

Fig. 15.25. Radiatoare eu tevi drepte. Dimensiunile sunt in em;

787

•

•

•

l-15x7 •

L R=15 I I

-n 71 I

I I , ~

'" <t5 Of! • ~ -

~ •

, •

I

a b Fig. 15.26. Radiatoare eu tevi Indoite. Dimensiunile sunt in em .

•

Tabelul 15.3

Datele de bazli ale radiatoarelol' eu tevi drepte, •

re]lrezentate in figura 15.25

. - L S07' GFtR Gu [em] [m'] , [kg] [kg]

71 • 1,98 52,6 28,6 90 2,60 59,5 31,6

115 3,40 • 68,6 35,6 •

140 4,20 77,6 39,5 161,5 4,88 83,5 42,9 180 • 5,48 92,3 45,8 200 6,10 99,5 49,0 220 6,75 106,8 52,2 240 7,40 ]14 55,3 - •

Nota: S07' - aria de cOllvectie a ~eviJor; Gp,R - masa fiel'ullli radiatorului; Gu -

masa uleiullli din radiator. Aria de convecpe a celor doua colecloare de ulei se ia Sec:::; 0,4 m'.

la ' ~apte elemente tn paralel, I l5timi de 370 mm sau 520 mm (poz. 5, fig. 15.27).

Transformaloarele ell puteri peste 10 MVA au, tn general, racire arti­fieiala eu aer, eonstind in amplasarea, sub radiatoare, a unor ventilatoare care asigura un debit marit de acr eu sensul de ios in sus. La puteri mari se preyede exeeutia transformatorului eu eireulatie fortata a uleiului ~i eu raeire fortatii eu aer (0 baterie separatii de radiatoare cu ventilatoare) sau eu apa (raeitor separat ell apa). Sub aspectul efieientei racirii, bateriile Tacite eu apa slnt avantajoase, insa prezinUi difieulHiti de etan~aTe.

788 -'

•

•

L [em]

188 200 228,5 248,5 268,5 300 325 375 400 425

• •

DateJe de baza ale radiatoarelor eu tevi indoite, reprezentate in figura 15.26

Tabelul 15.4

•

Hadiator simplu Hadialor dublu ,

SeT • GF,R Gu S e T GF,n G" [m'] • [kg] [kg] [m') [kg) [kg]

•

11,45 205 161 22,9 380 276 12,1 215 169

• 24,15 401 291

13,55 236 184 27,05 -142 321 14,55 249 194 29,1 468 341 15,6 264 201 31,15 499 362 17,2 285 219 34,35 540 393 18,45 302 232 36,9 575 418 21,0 337 258 42 644 469 22,3 352 269 44,6 675 492 24,6 373 284 47,2 716 521

• ,

Nola: SeT - aria de convecpe a ~evilor: C"'R - l11asa fierului radiatorului; G" -masa uleiului din radiator. Aria de convrc\ie a colecloareJor radialorului simplu este S", :::! :::! 0,72 m', iar a celui dublu S" d:::! 0,66 m'.

In toate aceste cazuri, cuvele transformatoarelor slnt confectionate din foi de tabla sudate, intarite prin nervuri. Marginea superioara a cuvei se termina, in general, Cli 0 rama de otel cornier prevazuta cu gauri pentru ~uru-

•

•

1 2

3 L.

5-

6--_

•

o

o

•

9

7--

r '~~ 1

•

10

• •

Fig. 15.27. Transformator trifazat In ulei (250 kVA ; 20/0,4 kV): 1 bu§on umplere; 2 conservaior; 3 izolaior I.T. 4-ureche de ridicare; 5 radiator pallou; 6 cdrucior; 7-iwlaior J. T.; 8 eticheid §i schemel de cOllexiuni; 9 (iItru

de aer; 10 comuiaior; 11 loca§ iermometru . •

\

•

•

•

.'

,

789

•

buri, prin intermediul carora se face imbinarea dintre capacul cuvei ~i cuva. Pe fundul cuvei (in exteriorul acesteia) se sudeaza, de 'obicei, carucioare cu roti pentru deplasarea transformatorului. .

•

15.4.2. CAPACUL CUVEI •

Se executa tot din tabla de otel ~i se prinde de rama cuvei Cll ajutorul unoI' :;;uruburi. La transformatoarele de mica ~i medie putere leglitura dintre capac ~i partea decuvabila a transformatorului este de cele mai multe ori ri­gida, executata cu ajutorul a patru tiranti de suspensie care leaga capacul de . schelel'e jugului superior (fig. 15.21 ~i fig. 19.4 poz. 9). . La transformatoarele de greutate mica, pe capac se afla urechile de ricli­care a partii decuvabile, iar la o cele mai grele se praetica gllri de vizitare in capac, prin care se introduc cablurile de ridicare a partii . decuvabile, ce se prind de urechi special sudate pe schela.

15.4.3. CONSERVATORUL •

Conservatorul (poz. 2, fig. 15.27) are rolul de a asigura 0 suprafata de contact a uleiului cu aerul mai mica decit in cazul lipsei lui, mic~orind astfel posibilitatea de oxidare a uleiului. De asemenea, conservatorul asigura spatiul necesar dilatarilor ~i contractarilor uleiului in timpul incalzirii ~i aJ racirii transformatorului; in plus, uleiul in conservator nu este SUpllS unor variati de temperatura a~a de mari ca in cuva. Absorbtia de umiditate :;;i imbatrinirea uleiului sint, in acest caz, mult mai reduse. Conservatorul se utilizeaza la toate tipurile de- transformatoare cu puteri mai mari de 75 kVA, c.vind 0 singura camera la transformatoarele cu reglaj in absenta tensiunii :;;i doua. camere (cealalta servind drept conservator al comutatorului de reglaj), la transform a­toarele cu reglajul tensiunii sub sarcina.

Unii constructori de transformatoare il considera inutil, in locul con­servatorului aplicindu-se obi:;;nuit etan~area cuvei, variatiile de volum ale ule., iului egalizindu-se printr-un spatiu umplut cu azot sau aero

• La transformatoarele de putere mica ~i medie c;.onservatorul se a~aza

~pe latura mai midi a capaeului, in partea dreaptii cind se prive~te din partea izolatoarelor de inaltii tensiune. CInd se a~aza in lungul transformatorului, atunci se a~aza pe partea de joasa tensiune (fig. 15.27). .

La puteri mari ale transformatoarelor, eonservatorul este demontabil ~i se poate a:;;eza separat de transformator. Capaeitatea aproximativn a eon­servatorului este de 10% din volumul uleiului din transformator.

•

,

15.5. ACCESORIILE TRANSFORMATOARELOR • • · •

Cele mai importante aceesoTii ale transformatoarelorsint (v. fig. 15.27) : izolaloarele de lrecere, releul de gaze, sllpapa de siguran!a, indicatoarele de temperatura, comlltatoruz. de reglarea lensillnii $i filtrul de ael'. •

790 • •

I

• •

•

•

15.5.1. IZOLATOARELE DE TRECERE •

Izolatoarele transformatoarelor servesc la trecerea conductoarelor elec­trice prin capacul cuvei, permitind legarea intrarilor sau i~irilor infa~urarilor cu reteaua electrica. Se com pun dintr-o parte izolanta, de obicei din portelan . ~i dintr-o parte conductoare de curent (fig. 15.28). Izolatoarele de trecere con­stituie ultimul element de ' proteq:ie al re~elei ~i, in consecinta, trebuie sa li­miteze, in anumite cazuri (de exemplu la caderea trasnetului in imediata apropiere a transformatorului), amplitudinea undei se supratensiune.

Rolul limitator este asigurat de ecJatoarele dispuse direct pe izolatori Cli tensiuni peste 6 k V (fig. 15.28, b),

, • •

I • ;

ISl co

'/)70

a ,

••

1

2

3 4 5 6 7

8

9

11 __ 12

=---13 14

• 16

17 •

0

~

8 1

• •

1P125

b Fig. 15.28. Izolatoal'e de tl'ecel'e: .

:-------1

----2 ~ __ -3

_---I. =--_-5 _---6·

7'

8

'15 16 9

10

•

•

•

a de joasa lensiune (U;; ~ 1 kV) ; b de inalla tensiune; 1 lije de 'lrecere; 2 piuUte de strlngere a conducloarelor ; 3 piulite de slringere a izolatorului ; 4 capac melaUe; 5 -garnitllrd; 6 $aibil de etan$are; 6' bolt de siguranta; 7 garnitura ; 7' tub izolant; 8 corp izolalor exterior; 9 garniturd; 10 capac cuvd; 117 13' garnituri de eta1l¥lre; 12 corp izolalor interior; 14 guler de strlngere; 15 bride de stringere ; 16 prewn

de slrlngere; 17 eclator; 18 rondele de elan§are.

.. 7.91 •

•

•

I

l. I

•

•

-

Fig. 15.29. Cutie de cabluri, In aer:

(1---r I ~.,J

\ I . I \ I

•

1 legatura cablu joasa iensiune \penlru palru fire In paralel) ; 2 legalura cablu tna/ta lensiune; 3 izolalor aer aer penlru cablu de ina/ta lensiune,. 4 mufa fixare cablu,. 5 legare la pamunl,. 6 dispozitiv ac/ionare comuialor prize,. 7 parlea inferioara a

culiei de cablu,. 8 parlea superioflra a culiei de cablu. ,

5 6 5 2 6 1

,

•

---

- - -- - - -- -- I - I

- I -I I I -I -

f I - I-I I I -

I -• -

1 I--

I' - , I

- -~-~ - .-· Lr. I -I ~ · -1-_-__ -

I I •

I-I I I I I I I I ~ I I I ,I I J - - ... - - •

- -

--

I I -

-t- -•

deb [0 • •

• f-In a5urare •

a • b -

Fig. 15.30. Cutie de cabluri, in ulei : a penlru lensiuni puna la 35 k V . b penlru lensiuni mai mari de 35 k V ,. 1 izolalor ulei _ . ulei pentru ie$irea tfrn lran.sfo~malor; 2 izolalor ulei ule~ inlermediar (~e Irecere)J 3· ix-olalor pentru cabluri de lensiuni fna/le ,.. 4 legaluri ,. 5 culle de racordare, 6 culle

cablu. ,

111

792 •

-

•

-

La valori ale curentului prin Lija izolatorului mai mari de 600 A, pier­derile in fierlll capaclilui cuvei, provocate de fiuxul magnetic creaL in jnrul izolatorului, devin mari, ducind la 0 incalzire locala inadmisibila a capaclllui ; de aceea se imp line uLilizarea, in zona- dinlre izolatori, a I1110r fante care se umplu cu un material solid nemagnetic.

La curenti mari, dar ~i tensiuni ridicate, ansamblul de izolatoare de trecere se asambleaza pe placi din material nemagnetic (alama, duraluminiu, pertinax) care se monteaza apoi pe capacul cuvei. .

tn practica, de regula, deoarece calculul izolatoarelor de trecere estc desrlll de dificil, tipurile de izolatoare utilizatc In constructia transforma­toarelor slnt normalizate sau standardizate.

In afara transformatoarelor cu ie~ire prin izolatoare se consLruiesc ~i transformatoare cu ie~ire prin cabill. In figura 15.29 este reprezentatii 0 ie~ire prin cabluri, In aer. Se observa ca ie$irile din transformator se fac prin izola­Loare de trecere obi~nuite, iar racordarea retelelor la transf~rmalor, atit pe partea de joasa tensiulle cll ~i de inalta tensiune, se face prill cabluri corespun-. -zatoare.· , _

Tn figura 15.30 sint reprezentate doua varianLe de ie~iri prill cabluri, in ulei. In prima variant a cablul dc tensiune corespuntiitoare se leaga direct la izolatorul de lrecere, iar in cea de a doua varianta, pentru lellsiuni mai mari, ie~irea cablului se face cu ajutorul unni izolator spt;cial; intregul ansam­bIn conexiuni este cufundat in nlei de t ransformator.

\

15.5.2. RELEUL DE GAZE

Releul de gaze estl' uUlIl din aparalcle celc mai raspindi1e in practica pentrll protectia transformatoarelor, Iiind cunoscul ~i sub numele de releu-l Buchholz (v. fig. 15.31). -.

Orice neajunsuri ,in fUl1{:ponarea unui transformator (defectarea izola­tiei dintre spire, defect area miezului etc.) dau na~terc unor centre locale de temperatura ridicala, provocind in locnl respectiv descompunerea uJeiului care este insotita de eli min area unor gaze ca produse ale descompullerii.

Releul de gaze este mont at pe conducta de legatura dinire capacul cuvei ~i conservator, fiind prevazut cu doua plutitoare, cel superior (A in fig. 15.31) coboriml dnd se aduna 0 anumita cantitate (mica) de gaze ~i inchizind In­treruptorul cu mer cur al unei instalatii de alarma.

tn cazul defectelor importante cantitatea-de gaze crescind, in momentul evacuarii lor dHre conservator sau dnd viteza de trecere a uleiului prin releu depa~e~te 0 anumita Iimita, releul comanda deconectarea lransformatorului alit pe partea de joas'a tensiune, cit ~i pe cea de inalta tensiune (B in fig. 15.31).

Releul mai poate comallda deconectarea transformatorului dnd nivelul uleiului din transformator a scazut sub nivelul releului.

, ,

15.5.3. SUPAPA DE SIGURANTA-•

Supapa de siguranta "Care mai este denumita ~i teava de evacuare, asigura cuva transformaiorului contra exploziilor (ea urmare a unei presiuni interioare excesive) ~i contra defectarilor ce produc 0 degajare brusca ~i in cantiLate mare de gaze.

-,

• 793

,

,

•

•

-

-

gaze._ o

o

Spre semnal----.\ _ r-Spre intreruptor - -

,

A •

0-

o

-

Fig. 15.31. Helell de gaze (Buchhol7.).

In figura 15.32 se reprezinUi c'2nstructia ullei supape de siguranta eu membrana din sticla sau din pert;nax ~i a unei supape Cli piston. Grosimea aeestei membrane se alege corespunzator cu presiunea pe care 0 poaLe suporta euva. -

Supapa de siguranta pu teri peste 1 000 k VA.

se prevede, in general, la transformatoarele eu

•

15.5.4. INDICATOARELE DE TEMPERATURA

Transformatoarele mici sil1t inzeslrate, pentrll yei'ificarea lemperaturii uleililui in stratul superior, ell lermomelre simple, eu merellr. Orifieiul in care

se mon teaza lermometrul se pre--

I

;/50

/ ,

•

I- .240

•

- vede CLl 0 teaea etan~a de pro­teetie, care la monlare se umple

1>150

eli ulei. Termometrele eu eadran

sint eonstruite similar ea un manometru, acul indicator fiind legal la loeul de masurare prin­tr-un tub eapilar cu 0 lungime de citiva melri. Cadranul indiea-, . tor se monteaza pc Cllva tran5-formatorullli, fiincl inzestrat free­Yent ~i ell contaele penlru semna­lizarea temperalurii maxime.

a b

Transformatoarele ell 0 pu­tere mai mare de 10 MVA se eehipeaza ell lermometre eu rezisLenta.

Fig. 15.32. Supape de siguran~a : a ell membrana; 1> ell piS/OIl. ,

•

• 794 •

-

,

I

I

•

,

163

,

,

I I I I I I I , I' I I I

, I I I I I II I I I I

I

I I

,

__ ,_, ____ "_. _180~ _____ ~

,

Fig. 15.33. Comutalor rolativ de 20 kV /100 A.

15.5.5. COMUTATORUL DE REGLARE A TENSIUNII

Clnd reglarea tensiunii se face in slarea deconeclata de la retea a . , lransformalorului, comutatorlll are rolul de a modifica nllmarlll de spire aflate in circuit, ceea ce implica modificarea lensiunii s(>cundare.

- Constructia acestuia depinde de yaloarea lensiunii ~i a curentului no­minal. Tipul de comutator liniar se folose~le pentru un curent de regim de 60 A ~i pentrll tensiuni pina la 35 kV. Acest comutalor este deslinat transfor­matoarelor trifazate de putere pina la cca,. 1 600 kVA ~i poate ocupa trei pozitii, corespunzatoare domeniului de reglaj de ± 5 % .

tn figura ] 5.33 se prezinta, delaliat, constructia unui comutator rotativ, folosit in prezent In diverse \ari, pentru curenli de ]00 A, cu einci prize de reglaj ( ± 2 X 2,5 %). .

Actionarea din gre~eala a comutatorlllui rind transformatorul esle conectat la tensillllea de alimentare, provoaca formarea unui arc pe conlacte, ducind la distrugerea comuLaLorului. Din acesl moliy transformatoarele se inzestreaza adeseori cu dispoziti\'e de bloca re, care fae imposihila actionarea comutatoru lu i lnaintea deschiderii Int reru p l oa relor.

Comlltatoarele pentru reglajul in sarcina al tensiunii transrormatoarelor ' pot fi cu reactanta limitatoare ~i actionare lenta a contactelor ruptorului sau ell rezistente de limitare ~i aetionare rapida a ruptorului (tip Jansen), iar manevrarea se face de pe cu\'a, de la distan\a (\Jrintr-un manipulator) sau automat, in funetie de caderea de tensiune din retea.

Transformatoarele eu reglajul tensiunii in sarcina se pnvad Cll mai multe prize. De exemplu, se prevad c.u 17 prize de reglaj ( ± 8 X 1,25 % din tensiunea nominala) pentru transformaLoarele cu tensiunea inalta de 66 kV sau eu 27 de prize de reglaj ( ± 13 X 1,25 % din tensiunea nomina la) pen tru trans­formatoarele de 220 / 110 kV.

15.5.6. FILTRUL DE AER

Filtrlll de aer este montat pe condueta de legatura dintre conservator ~i mediul ambiant (poz. 9, fig. 15.27), izolind uleiul de influenta atmosferei (a umiditiitii, a impuritatilor aerului). In etapa aetuala, ca absorbant al umi­ditatii, se folose~te silieagellll, care In stare uscata este albasil'll, iar sub in­fluen~a umiditatii eapata euloarea /'O.~ie. Caracteristieile higroscopiee ale silica­gelului pot fi regenerate, incalzindu-l l!l 0 temperatura de 400 - 500°C.

• I •

Cap ito 1 u 1 16. CALCULUL ELECTROMAGNETIC AL TRANSFORMATORULUI

•

•

\

•

Se vor trata numai transformatoarele de putere ; trausformatoarele de masllra prezinta unele particularitati constrllctiYe ~i de calcul specifiee, in prineipiu iusa caleulul lor este asemanalor. .

796

•

16.1. DATELE NOMINALE ALE TRANSFORMATORULUI •

Dalele nominale conslituie accle date de la care sc porne~te cu dill?-en­sionarea lransformalorului ~i pe care transformatol'ul lrebuie sa Ie asigure, dupa fabricape, in functional'c.

Acestea sint : puterea aparen'ta nominata: SN, in V A sau kVA; , tensiunile nominale din primal' ~i secundar: U,Nt U2N, in V sau kV j

La transformatoarele trifazate aceste tensiuni sint cele de linie (tntre faze) ;

treplele de reglaj a lensiunii, In % din UN ; taclorul de pulere al sarcinii : cos <P2 (in special la transformatoarele

miei Cll SN < 1 kVA); {'reevenja lensillnii de alimenlore : {, In Hz. In cazul il1 care nll se spe-

cifica alta valoare, se in telege f 50 Ilz j

numarul de {a::.e m. Pentrll transformatorul monofazat m 1, iar pentru cel trifazat m 3 ;

conexiunile inra~urarilor Y, D, Z ell'. (penlrll inalta lensiul1e) ~i y, £1, z etc. (pentl'u joasa tensiune) ~i grupa de conexiuni ;

lipul conslnlctiv: cu coloane, in manla etc. ; sistemul de racire : ell ael', ell 1I1ei (eu cireulatie natural a sall fortala)

ele. ; •

alte date: wrenlul de funcjionare In gol 10 , pierderile 'in fier sau ld {uncjionarea in gol Po ~ P f'''' piercierile eleelrice in lnfa~urari sau de functionare in scurLcircuit Ja curenLul nominal Pm - Pel> tensiunea de seurtcircuit UkN etc. '

Nll intotdeauna este obligatorill sa se impuna loate datele de mai sus; o parte din ele, dad, nu sint impuse in mod special~ se pot alege din standar-dele in vigoare. .

De asemenea, trebllie mentio-naL faptul ca de obicei, Lransformatoarele mici (SN < 1 kV A) se consLruiesc ell racire in ael', afara de cazurile cind se impune un alt mod de racire. Transformatoarele mai mari Insa (SN > 1 kV A) se construiesc, de obieei, Cll racire cu ulei, daca, intocmai ca in primul caz, -nu se impllne, in mod special lin alt mod de racire. .

16.2, CALCULUL CIRCUITULUI MAGNETIC AL TRANSFORMATORULUI

•

Dupa eu m s-a men pOlla l (v. paragrafu I 15.1), circuitul magnel ic esle constituil din coloane pc care se a~aza infa~urarile lransformalorului ~i din juglll'i, prin care se inchide f1uxul magnelic al eoloanelor. Constructiv, for­mele seetiunilor coloanei ~i jugului pot Ii dreptunghiulare sau in trepte.

Miezul feromagne1ic Cll sectiunea dreplunghiulara esle mai u~or de exe­cliLat (prin impachctare dill tole egale), 1nsa bobinele se eOl1slrlliesc mai grell. mai ales dnd este Yorba de dimensiuni mario

De aceea, de regula, miezlll Cll secplinea dreptunghiulara se folose~te la Lransformatoarele mici (SN < 1 k V A), care slnt, de obicei, monofazaLe.

La Lransformatoarele ceva mai mari (SN> 1 kVA), se folosesc, mai frecvent, miezurile feromagnetice cu secpunea in trepte. Dezavantajul a­cestora consta in faplul ci'i hind din mai multe trepte, lehnologia de imp ache­tare este ceva mai difieila. De asemenea, nici umplerea cercului (cu diamelrul

797 •

•

•

Dc) nu se poaLe faec perfecL, deoareee ar fi neyoie de un numar de [repte foarle mare. Tehnologia de fabrieatie lnsa, a bobinclor rotunde, este mai u~oara, iar rezistenta mecaniea a aeestora la aetiunea fortelor electrodinamiee (la seurt­eircuite bru~te) mai buna.

Numarul de trepte ~i dimensiunile fiecarei trepte corel ate ~i eu cele ale jugului, constituie pentru fiecare fabrica elemente normalizate, eu seopul tipizarii cit mai mult a proeeselor tehnologiee de fabrieatie.

In figura 16.1 slnt reprezentate. de exemplu, dteva forme constructive de miezuri In trepte ~i dimensiunile fiecarei trepte, astfel indt (pentru nu ma­rul respeetiv de trepte) sectiunea ocupata de miez (din suprafata cercului cu diametrul Dc) sa fie maxima .

• Cum s-a mentionat, ca materiale penLru miezurile feromagnetiee de

transformatoare, mai pIes la cele mai Jnari, se folose~te tabla silieioasa lami­nata la reee, ell cristale orientate, aYlnd grosimea dc 0,28 - 0,35 mm ~i pierde-

.t:l

-.0

eN ..... • .0

•

-D

eN N

• .0

.,., .., ... .t:l

N .t:l

~

.t:l

• 0-

a

,....-' Dc

I

.707 Dc

I a b

•

O.9S0Dc Dc· I

'. I •

I

I f

•

... Dc .t:l

Dc j5 ,., ~

.t:l W .t:l

W N N N "

.t:l

• .0 .t:l ~

.t:l

c d

o

03

M M ..Q

I N '" .Q

P ~

.Q •

•

•

b2 : ON - b,

ON. J"R2'---1 0-2-'-2 ""12 •

03" OM-Ib, + q21 ; OM-

Fig. 16.1. Dimensiunilc trcplelor miezului magllclic, asHcl Ineat scc~iunea miezului sa fie • • maxima:

a- ell 0 lreapld; Ii - ell doua lreple; c Cll Irei lreple; d - ell palrll lreple; e- ell cinei lreple; f CLl $ase trepte .

• •

798

•

3-

4

1

•

•

•

o

•

2

a _.-:...._ 0

-A 8

--0

b Fig. 16.3. Transformator monofazuL In manta cu tole din Intregul : a Irans(ormalorul (vedere); b­lola miezului; 1 spaJiu prevuzu/ ill carcasa boblnei penim fmpaclle/a­rea miezului; 2 lola miezului; 3 bobind primara; 4 bobind seClllldal'a.

tn fllnc\ie de plllerea nominala SN a lransformatorului, in V A, rezulta :

•

51 5N [VA], penl[ll transforma-lorul monofazat In manta ~i penLru transfor­matorul monofazat cu infa~urariJe concen­lrice (dispuse pe 0 coloana) ;

51 - SoY [VA], pentru transforma-2

torul monofazat cu infa~urarile dispuse pe doua coloane;

SN Sl . [VA], pentrll tl'ansforma-3

lorlll trifazat cu infa~lldiriJe pe trei coloane (concentrice) ;

( - fre(;venta lensiunii de alimen­lare) in lIz;

C t (4: 6) ·10-J . constanLa de calcu!. In medie se poate lua C t 5.10-4 •

- Dimensiunile geometrice ale coloa­nei rezulta din valoarea sectiunii neLe a . , coloanei, pe baza urmatoarelor rela pi :

pent ru sectiunea coloanei, in trepte (fig. 16.2, a, b) .

(16.2)

de unde rezulta, diametrul coloanei :

D,. = 4 Sc [m) ; 1tk m

•

(16.2, 0)

pentru sectiunea coloanei dreptunghiulare (fig. 16.2, c)

(16.3) •

de un de rezulLa ly rind se impunc b, sau invers (orienlaliY se poate lua 1'a-porlul b/l g 1 ... 1;5), in care:

kFe> este coeIicienllll de Impacheta1'c al miezului, adidi de lImplere Cll fier al spapului oCllpal'de loll'. Penlru tolc de 0,35 mm - din tabla silicoasa laminala In r('cc Cli crislale orienlale ~i izolate cu ('arlit,

kFc - 0,94 ... O,DB. (16.4)

Penlru labia laminaHi In rt'ce Cll crislale l1t'ol'ienlale (grosimc O,S mm) k Fe 0,95 ; .

km kI.·,k g , t'slc coeficientlll Lolal de umplere al cerclilui cu diame-lrlll Do Cll fiel' ~i care depinde alit de k Fe cll ~i de coeficicntul geomelric de lImplere a cercului kg. La rindul lui kg depinde direct de numarul de trepte ale miezului coloanei, de modul de stringere al acesteia ~i la transformatoarele eu canale de racire in miez, de largimea acestor canale. In labelul 16.1 estc dal numarul orientativ de trepte in funcpe de diametrul Dc al coloanei ~i coeficient u I kg corespullziH or.

800 •

• • •

-

,

•

,

•

,

•

Il Ir

kg

Tabelul 16.1

Numarul orientativ de trepte Ilrr in funclie de diametrul D c

al coloanei ~i coeficientul k. corespunzator, pentru diferite moduri , de stringere a miezului coloanei

a) Miez strins ell lnfa~urarea sau prin lip ire eu lac ~i fara canale de raeire

• • •

D e [em] < 8 8. \ 9 10-;-.18 20-;-. '30 32-;-.40

• • , •

3 4 5 6 7 - 8 9-;-.11 0,851 0,877 0,915 0,915-;-.0,92 0,918-;-.0,925 0,915-;-.0,925

.

b) :\Iiez strins ell banda de sliela sau d'c otel (fara a forma spira In seurteireuit) ~i cu lie canale longiludinnlc

•

D c lem] 20",- 26 28 -;- 30 32-;-. 34 36 -;- 38 40 -;-. 42 45-;-.50

,

11 tr 7 7 8 • 8 10 13 Ilc - - - 1 1 1 k. 0,90 0,91 0,910 0,90 0,910 0,915

•

C) Miez penlru trnnsformatoarele useate •

.

D , [eml < 8 8 9-;- 14 16-;-.22 24-;-.26 28-;-.32

Il" 3 4 5 - 6 7 - 8 7 8 II, - - - 1 2 kg 0,851 0,877 0,915-;-. 0,920 0,930-;-.0,935 0,80 0,820

Nota 1) Num'i.rul treptelor Iltr ~i al eanah:lor longitudinale Ilc date in tabel pot fi modi­

Cicate din considerente tehnieo-economice ale inlreprinderii eonslruetoare. 2) La eale ~llul faetorului k. s-au lual in considerape ~i eanalele fle, largi de 6 mm

pentru miezurile in ulei ~i de 20 mm pentrll eele in aero .3) La ll'ansformatoarclc useate, pcnll'U D , ';;; 22 em, strlngerea se face eu Infa~ti­

rarea ~i Cll pene; pentru Dc > 22 em, stringerca se face eu banda de stiela sau de ote!.

Dupa definitivarea ~i rolunjirea dimensiunilor geometrice ale coloanei (fr, I 9 sall Dc), se recalculeaza valoarea definitiva a sectiunii coloanei cu rela'­tiile (16.2) sau (16.3), in care se folosesc, de asemenea, ~i valorile exacte all' coeficienplor kg ~i k pe .

Este indicat ca sectillnca coloanei sa se determine din dimensiunile • fiecarci lrepte eu relapa

II t r

S" = k pe2 L: atb! [m 2],

i = 1 (16.4, a)

unde (\' . fig. 16.1 ~i fig. 18.2), at ~i bt reprezinUl latimea ~i respectiv grosimea .lreptei "i" (Il ln fiind numarul de treple ale cOloanei).

Sec~iuuea (lransversaHi) neta a juguJui se ia egala sau mai mare Cll

circa 10% dedl sec~iunea coloanei, deoarccc jllgurile miezului feromagnetic al transformatoruilli au conclitii de dicire mai dificile decit ale coloanelor ,

51- Proiecta,rea ma~inllor electrtce - cd, 153 801

•

(jugul inferior este in par/ea de jos unde nu circula uleiul de racire, lar jugul superior este In par/ea ele SliS unde uleiul este cald ~i se indreapta spre radiatoa­rele de racire). Astfel:

pentru miezurile dreptunghiulare, cu eoloane, racite cu aer :

S, 'n. So;

- pentru miezurile in manta;

1 S, = - S. ;

2

- pentru miezurile in trepte ~i in ulei :

•

•

(16.S)

(16.6)

•

(16.7)

- Dimensiunile ueometriee ale jugului pentru valoarea ealculata a see~iunii, rezulta in fUI1etie de forma sectillnii jugului (in trepte sau dreptun­ghiulara), similar ea dimensiunile eoloanei, din relatiile (16.2) ~i (16.3).

Teoretic numarul de trepte al seepunii jugului ar trebui sa fie egal cu eel al sectinii coloanei n Ir'

Dar, deoareee se dore~te ca S, > Sc> atunci numarul de trepte al sec­tiunii jugului se ia cu una, cel mult eu doua trepte mai mic. Acest lucru (cre~terea sectiunii jugului Sf) se face in mod uzual prin realizarea ultimei sau ultimelor doua trepte la latimea treptei anterioare, grosimile bj raminind aeelea~i ca la coloana.

De exemplu, presupunind ca n tT . 5 (fig. 16.1, t), se ineearea mai intii jugul eu 4 trepte, facind pe a. a,; daca S 1 calculat cu relatia (16.4, a) rezultii prea mie (Sj < 1,03 Sc), atunci se maresc ultimele doua trepte facind a. a, - aa dupa care se recalculeaza Sf' care trebuie sa se incadreze in lim i­tele date de relatia (16.7).

Ca ~i la coloana, dupa definitivarea ~i rotunjirea dimensiunilor geome­trice al jugului, se recalculeaza va loa rea definitiva a sectiunii jugului Sf.

16.2.2. DIMENSIUNILE FERESTREI TRANSFORMATORULUI

F ereastra transformatorului (spatiul in care se amplaseaza infa~urarile) este determinatii de dimensiunile finite ale infa~urarilor ~i distantele de izo­latie eorespunzatoare, distante care depind, in primul rind, de tensiunile nominale.

Trebuie men tiunat ca lransformatoarele mici au, 1n general, tensiunile nominale primare ~i secundare sub 1 000 V ceea ce inseamna ca nu sint nece­sare anumite distante izolante, impuse, a~a cum se recomanda la tensiuni peste 1 000 V.

Din aceasla eauza, rezu\ta ca ferestrele transformatoarelor de tensiun i mici VOl' fi procentual mai mici, decil ferestrele transformatoarelor de aceea~i putere, dar de tensiuni mai mario

De aceea, la transformatoarele mici, este mai comod ca dimensionarea latimii fereslrei sa se fadi definitiv dupa stabilirea infa~urarilor. Este ne­cesar insa in prealabil sa se determine prin cal cuI inaltimea ferestrei in functie de care rezulta iniiltimea bobinei (v. ~i exemplul de calcul de la' paragraful 19.1).

802 • • . , .

• • •

• -Tabelul 16. ~

•

Valorile inducliei magneiice maxime in coloanii Be. a piiturii de curent A ~i a densitiitii de curent J, pentru transformatoarele cu infli~uriiri din cupru ...

Categoria • • mijIoeii ~ i mari mlel •

•

RAcirea eu aer eu ulei

S.\" [kVA) ~1 1-5 5-10 10-50 I 50-100 100 - 1000 1 600-10000 >10000 •

B, [T) 1-1,1 1,2-1,35 1,25-1,4 1,45 - 1,6 1,55 - 1,65 1,65 - 1,7 1,67-1,71 1,68-1,73 • •

-I- •

A [A /em) 80-120 150-180 175-210 200-250 220 - 300 250-400 400-600 500-750 •

. . • -I , J [A /mm") 2,5-3 2,2 - 2,5 2,3-2,7 2,3-3,0 2,4-3,2 2,5-3,3 2,6-3,5 3,2-4,2

Nold: 1. La transformat()arele miei valoarea induetiei magnetiee Be este jndieata pentru eazul eind miezul se eonfeetioneazA din tabla la-

minata Ia reee eu eristale neorientate, eu grosjmea de 0.5 mm ; in eelelalte eazuri se eonsidera tablA laminatii la rece eu crista Ie ori-entate groasii de 0,3 mm.

2. Pentru transformatoarele In ulei eu infii~uriiri din alumjniu, densitatea de eurent J se ia mai mieii eu 30-40% fata de eea din tabel, pentru puterea respeetiva, adiea -

- J AI (vl,1) ~ (0,6-0,7) J ou (ol,j)' •

3. Pentru transformatoarele mijlocii, cu inf~uriiri din eupru !,Ii riieire eu aer (useate), se reeomandii pentru densitatea de curen~ urmiitoarele limite:

J au (4or) ~ (0,5-0,6) J o • (.I,j). •

pentru eazul In care transformatorul uscat are [nf~uriirile in clasa de izolatie A; • •

J au (4.,) ~ J a • (MI.t)' • •

pentru cazu) In care transformatorul uscat ' are Inf~uriiriJe In cIa sa de izolatie F (prin J o • (.1'1) se Inteleg valorile din tabel),

• ' , •

• •

Deoarece nu se cunosc inca, in aceasUi etapa, dimensiunile infa~urarilor, •

se va face 0 dimensionare prealabila a ferestrei, urmind ca dimensiunile defi-nitive sa fie stabilite dupa calculul infa~urarilor.

inaltimea coloanei (~i a ferestrei) se determina, orienlativ (vezi fig. 16.2), cu relatia

Lc = _----'S,~ [m] -100 A e1

S, [cm], Ae,

(16.8)

in care: S1 are aceea~i semnificatie ca in relatia (16.1), in V A; A este patura de cUl'ent a transformatorului, in A/cm. Prin definitie, considerind cazul ca pe {) coloana se aWi 0 singura infa­

~urare (ca la transformalorul monofazal eu infa~urarile pc coloane diferile)

A _ w,11 [A /cm]. L,

• (16.8, a)

Deoarece nu se cunoa~le inca numarul de spire al infa~urarii primare WI'

pentrll a calcula pe A, se estimeaza inipal valoarea lui A, din tabelul 16.2;

e1 tensiunea electromotoare (t.e.m.) indusa intr-o spira, in V, care se determina cu relatia :

e1 = 1tJ 2 (<tJ - 4,44(<tJ - 4,44fScBc [V], (16.8, b)

unde: Be este inductia magnetica in coloana (amplitudinea), in T, care se ia,

preliminar, din tabel u I 16.2; Se - sectiunea exada a coloanei, obtinuLa Cll relatia (16.4, a)

dupa stabilirea dimensiunilor, in m 2 •

Cum se vede din relatia (16.8, b),

(16.8, c) •

reprezinti:i amplitudinea f1uxului magnetic util al transformatorului. La!imea (erestrei se determina definitiv dupa dimensionarea infa­

§urarilor. Preliminar insa, dislan!a dinlre coloane (fig. 16.2) se determina cu re­

latiile aproximative : pent.rll miezlll cu sectiunea coloanei dreptunghiulara

M = rxb [m]; (16.9) •

- pent.rll miezuri Cll sectillnea coloanei in trepte (inscrisa in cerclli cu dia metru I Dc)

M = rxDc [m], (16.9, a)

ill care: rx :::::; 1,8 ... 2,3, pentrll transformaloarele in ulei, cu infa~urarea din

cupru (in medic se poate lua IX :::::; 2) ; rx :::::; 2,2 ... 2,6, pentru transformatoarele in ulei, ClI inH'l§urarea din alll­

miniu (in medie se poate Ilia IX :::::; 2,3 2,4). Penirll iransformatoarele uscat.e (In aer), valorile lui IX se iau mai mari cu

40 - 50% dedt limitele de mai sus, ale transformaloarelor in ulei, adica •

lX"er :::::; (1,4 .. . 1,5)lXll l ei·

804 •

.. - Lalimea ferestrei transformatorului (a spatiului

infa~urarile) rezulta astfel (valoare preliminaUi) in care se introd u c

,

T = 111 - b (sau Dc) [m] (16.9. b)

- Lungimea medie a j ugurilor magnetiee, pentru fazele marginale rezulta eu relatiile (Y. fig. 16.2, a ~i b):

• pentru lransformatorul monofazat eu eoloane

L j ~ M + 0,9Dc [m] ; (16.9, c)

pentru transformatoarele lrifazate eu coloane

L j ~ 2M + 0,9Dc [m] ; (16.9, d)

pentru transformatorul monofazat in manta (fig. 16.2, c ~i fig. 16.6, c, ~i 16.9, d)

j'i = 2(b + T) [m]. (16.9, e) •

Se recomanda eu aeeste dimensillni ale miezului, 0 verifieare prealabila a pierderilor in fier eu relatia (16.44).

16.3. CALCULUL INFASURARILOR TRANSFORMATORULUI •

Infa~urarile lransformalorului primara 1 ~i seeundara 2 - pot fi a~ezate fie pe aeeea~i coloana, prin suprapunere (Ia transformatorlll monofazat in manta ~i eel trifazat), fie pe eoloane separate (de regula la transformatorul monofazat eu dOlla eoloane) .

• La transformatoarele mici, bobinele se confectioneaza din conductor , rotund cu diametrul maxim pina la 2 2,5 mm sau din conductor profilat (dreptunghiular cu mvehiile rotunjite) mai ales eele la tensiunea joasa.

Izolatia eonduetorului este fie numai din email tereftalic (ET) eu gro­sime de 0,06 0,12 mm bilateral, fie din email tereftalic peste care se mai pre­vad ~i doua straturi din fire de sticla (E2S) cu grosimea bilaterala de 0,4-0,5 mm pe ambele laturi. Se obtine astfel 0 infa~urare cn izolatia 'in c1asa F cu supratemperatura admisa - peste cea a mediului ambiant de 100°C (v. · ~i tabelele 3.1 ~i 3.3).

Confectionarea bobinei (sau bobinelor) se face prin depanarea conduc­torului direct pe 0 careasa izolanta (fig. 16.4), earcasa care constit4ie ~i izolatia fata de masa.

Dupa confectionare, inainte de asamblarea pe miez, bobina se impreg-neaza eu lac, corespnnzator clasei de izolatie F. .

•

3--___ 4

2

-.-_. __ ._-1-

o b Fig. 16.4. Bobina eu eareasa, pentru transformatoarele mici :

. a bobina eu eareasa; 1 bobina; 2 . carcasa; 3 - clema de ie$ire ; 4 c/emu de [ntrare; b carcasa con(ec/ionata din strafificate; e carcasii din mase de tUrnare .

•

• 805

• La transformatoarele mijlocii §i mari, in general, bobinele se con­fectioneaza separat (pe ~abloane), izolatia fata de miez fiind constituita ~i ea separat din cilindri ~i rame izolante circulare (la cele doua capete ale bobine­lor).

Daca racirea este in aer, atunci se folosesc tot conductoare izolate in clasa F 'ca ~i la transformatoarele mici.

Daca racirea este in ulei, atunci izolatia conductorului este din 2 : 5 straturi de banda din hirtie infa~urata pe conductor prin suprapunere avind o grosime totala (pe ambele parti) de 0,25 : 0,5 mm, pentru conductoarele rotunde ~i de 0,3 -:-0,6 mm pentru cele profilate. Numarul straturilor de hirtie ~i grosimea bilaterala a izolatiei conductoarelor este conform STAS 6163-76..

In constructia infa~uri:irilor transformatoarelor se are in vedere a~a-zisa "coordonare a izolafiei", care consta din urmatoarele masuri:

primele 5 6% ~i ultimele 5 -6% din spire, se izoleaza suplimentar (de regula au izolatie dubla fata de restul spirelor) pentru a rezista la supra­tensiuni;

din motive de utilizare mai rationala a izolatii1or ~i distanteior de izolatie, dnd infa~urarile transformatorului sint concentrice (una peste alta) atunci, intotdeauna, la interior (adica linga miezul feromagnetic al coloanei), se prevede infa~urarea de joasa tensiune, care se va nota cu indice j, iar la exterior (peste ea) infa~urarea de in alta tensiime, care se va nota cu indice i (v. fig. 16.7, fig. 16.8 ~i tabelul ,16.3).

•

• •

• •

• • -

, 16.3.1. STABILIREA NUMARULUI DE SPIRE

- Pentru infa§urarea primara

. . ..

numarul de spire, corespunzator t.e.m. nominale de faza

E, = nr. intreg;

•

e, •

•

(16.10) •

numarul de spire corespunzator treptei maxime de reglaj a tensiunii primare (adica reglajul se face in limitele ±k'Llu%) . •

• (16.10, a)

k'Llu % fiind procentul din tensiunea nominala in limitele in care se face reglajul tensiunii;

numarul total de spire al infa~urarii primare

(16.10, b)

- Pentru infa§urarea secundara : in cazul conexiunii stea (y) sau triunghi (d)

E. , Wz = -..:.. = nr. mtreg; (16.10, c)

• •

l~06

•

-, in eazu I conexiun ii zig-zag (z)

2 Wz - f3 E. I = nr. ntreg par

e, (16.10, d)

deoareee inni~;;urarea de faza se compune din· doua semibobine ega Ie, eu cite w~ wa/2 spire fiecare, in care: .

C1 este t.e.m. indusa intr-o spira, in V, data de relatia (16.8, b); E 1 , E2 t.e. m. de faza din primar ~i secundar, in V, date de relatiile:

pentru transformatoarele mici (SN < 1 k V A)

El U1

/ ~U[%)Ulf[V]; . 200

E z - Uz + ~u[%)U'f [V] / 200 '

(16.11)

• pentru transformaloarele mijlocii ~i mari (SN > 1 kVA)

(16.11, a)

unde: U 1/ ~i U 2/> sint tensiunile nominale de faza ale infa~urarii

respectiv ale in'fii~urarii secundare, in V ~i anume:

• pnmare

pentru infa~urarea transformatorului monofazat ,

(16.11, b)

pentru infa~urarea transformatorului trifazat, cu conexiunea stea (Y, y) sa u zig-zag (z)

U U'N U USN 1/ ' ~ 3; 2/ = ~ 3 ; _ (16.11, c)

pentru infa~urarea transformatorului trifazat, cu eonexiunea tri­unghi (~ sau D, d)

~u(%) este caderea de tensiune, procen­tuala, a transformatorului de midi putere. Orientativ, valoarea lui ~u(%) se ia din figura 16.5.

Valorile lui WI ~i Wz obtinute eu re­la tiile (16.1 0) ~i (16.10, c ~i d), se rotunj esc la numere intregi, insa astfel incit raportul de transformare

k= E,

E.

[%]

~~ 100

'1 80 iM 60

40

20

(16.11, d)

•

~(P

u%=f •

p •

sa se mentina in tolerantele indicate in 0 100 200 300 400 r:J:IJVA STAS 1703 /1-80.

De aceea, dupa rotunjirea la numar intreg a ul1ui l1umar de spire (de regula wJ)'

• •

•

Fig. 16.5. Randamentul ~i caderea de tensiune (In procente) ale trans­

formatoarelor de putere midi.

:807

•

se recalculeazii ceHilalt numar de spire, din raportul de Lransformare k ~i anume (v. ~i exemplul de calcul) :

- pentru conexiunile stea (y) sau triunghi (d), rezultii

Wi = kWj ; (16.11, e)

- pentru conexiunea zig-zag (z), rezultii •

.J3 kw Wi - 2 j (16.11,f)

Valorile definitive ale fluxului magnetic ~i illducpilor maglletice : - fluxul magnetic uti! (amplitudinea)

• E,

4,44 {w,

inductia magneticii in coloanii

C1> Be = [TJ,

S c

• (16.12)

(16.12, a)

valoare care trebuie sii fie apropiatii de cea estimatii inipal din tabelul 16.2 ; inductia magneticii in jugul transformatoarelor Cll coloane

•

•

. <l> [T] ; S1

(16.12, b)

inductia magneticii in jugul transformatoarelor in manta

•

(16.12, c) •

• t.e.m. int1'-o spirii

(16.12, d)

• ,

•

16.3.2. SECTIUNILE $1 D1MENS1UN1LE CONDUC'rOARELOR .

Curentii nomillali ai trallsformatorului : pentru transformatoarele mici (SN < 1 kVA)

pentru transformatoarele mai mari (SN > 1 kVA)

(16.13)

(16.13, a)

III care: •

este 1'andamentul l1'ansformatorului, care se ia orienlativ din fi­gura· 16.5 ;

m numiirul de faze. Pentru transformatorul monofazat m = 1. iar· pentru cel trifazat m 3 ; •

. cos Cfl,1 . 0,9 ... 0,92 deoarece, de obicei, cos Cjl2 = 1, iar miezu I feromag­netic este din lole de cahtate superioadi. · • . . •

•

808 •

,

o valoare mai exacLa a lui cos <Pt se poate d'etermina cu relapa , •

\ • Sl'cp"nill' ~i diml'Jlsiunill' (~onductoare]or :

,

I I [ oJ S"'t =. mm"; S,,'2 ./,

• ,

(16.14)

, III care:

J], J 2 sinl densitatile de curcnL din lnfa~urarea primara ~i secundadl, in A/mm2 ~i se iau din tabelul 16.2. .

De obicei, in cazul in care condiliile de racire ale infa~urarilor sinl iden­lice, ~e ia

Daca lnfa~uriirile nu au condi\ ii de racire idenLice, alunci se poate lua

J 1 'I J 2, '

• valoarea mai mica avind-o infa~urarea eu conditii mai grele de raeire (eu grosime mai mare, fara canale elc.).

Pentru valorile sectiunilor obpnule cu relatiile (16.14) se stabilesc di­mensiunile definitive ale eonduetoarelor din STAS-ul de conductoare.

AsHel, pentru valorile sectiunilor mai miei ea 5 6 mm 2 (Ia 1 ransforma­toarele mici) se alege din STAS 685-74 (vezi anexa 5) sau din STAS 3033-87 (vezi anexa 6) conductor rotund, care de regula, este izolat numai eu email tereftalic (ET), pentru un strat de email sau ET2, pontru doua straturi de email), pentru cupru ~i Cll hirtie pentru aluminiu.

Se stabi lese astfel definil iv : •

d, (STAS) ,

diametrele ,

- > S wI, pentru pl'lmar ; d' • ,

(16.14, a) ,

d. (STAS) • .. diametrele penlru secundar, > s w2,

d' 2

unde: d, ~i ' d2 slnt diametrele neizolate iar d~, d; diametrele izolaie. Daca valoarea sectiunii este mai mare ca 6 mm2, atunci din STAS

2873/1-86 (v. anexa 7) sau din STAS 6499/1-74 (Y. anexa 8) se alege un con­ductor dreptunghiular (profilat), care este izolat cu email tereftalic (tip PET), pentru un strat de email sau PEY., pentru doua straturi de email sau email tereftalic peste care se dau ~i doua straturi de fire de sticla (tip PE2S) pcntru transformatoarele uscate (racite cu aer) ~i izolat cu hirtie pentru trans-formatoarele cu ulei (de la 2 la 5 straturi 1/2 sau 1/3 suprapus). ,

• Se stabile~te, deci, definitiv, un cond~cLor cu dimensiunile:

a X b (neizo[a/)

a' x b' (izolat) •

(STAS) ===> Sw·

•

(16.14, b) . , •

Grosimile izolatiilor in functie de care rezulta dimensiunjle conduc-, r · _.

toarelor izolate (d' sau a', b') sint indicate ori Itatiy in anexa g' (in pract,ic:i yalorile exacle sint date de fabriea fllrnizoare de conductori).

809

OBSERVATIE: In lucrarea de falii se considcrii cii (/ cstc dlmensiunea eonductorului pc grosimea bob'inei, iar b pe iniiltimea bobinei ~i a < h.

eu valorile stabilesc valorile

definitive, din ST AS, ale sectillnilor , definitive ale densitatilor de curenl

conductoarelor, se ,

1, [A/mm2]; J2

_

S WI

I, [A /mm 2 ],

s",. (16.14, c)

valori care trebuie sa se Il1cadreze In limitrlr indicale in labellll 16.2.

16.3.3. D1MENS1UN1LE INFASURAR1LOR ,

$1 ALE FERESTRE1 TRANSFORMATORULU1 •

DlIpa cum s-a aralat (Y. paragraful IG.2.2), Inlre dimensillnile inHi~u­dirilor, ferestrei~i tel1sillnile transformatorlllui exist a 0 strinsa legatura.

A. Transformatoarele mid

La transformatoarele mici, care au, de regula, tensiuni nominale sub 1 000 V, nu slnt necesare anumite spatii sau distante ell rol izolant intre in­fa~urari ~i masa miezului sau inire infa~urari, a~a cum se recomanda la cele de tensiuni inalte (UN > 1 kV), ci se preyad numai izolatiile strict nece­sare, ale carol' grosimi sint mult mai mici.

De aceea, la transformatoarele mici, a~a cum reiese ~i din figura 16.6, dimensiunile ferestrei rezulta din ' conditia de a Incapea infa~lIrarile cu carcasa respectiva. Se observa, in acest caz, ca din erie doua dimensiuni ale ferestrei (T ~i L c), pentru dimensionarea definitiva este necesara, initial, numai una (deobicei L c), din care rezulta inaltimea bobinei H n, cealalta dimensiune T rezultind in functie de grosimile a J ~i G 2 ale infa~lIrarilor.

Peniru dimensionarea inf3.§urarilor ~i ferestrei sint necesare urma­toarele etape:

se determina inaltimea bobinelor

HE Lc 5 mm, (16.15)

L d- _C mm , 1

, , G. , -.c

r cl" .\ i"t • .J .J, I /

2 _J 2 ,

\ T 'W~ / b ~ ,

\ , - -i ." --

a b c

Fig 16.6. Dimensiunile tnfa~urru-ilor ~i miezului transformatoarelor monofazate mici: a transformator eu doua coloane eu infa$urarile suprapuse ; b transformator eu doua coioCllte eu Infa~urarile dispuse pe eoloane separate; c - lransformator In mania; 1 -

carcasa b(Jbineior; 2 izo/atia dintre infa$urari

810

•

considerind ca 2 mm este grosimea carcasei, iar 0,5 mm joc (sus ~i jos) de asamblare (HB 1,)i L c se iau in mm) ;

se determina numarul de spire pc un slrat ale fiedirei bobine : pentru conductorul rotund

lIn lOn = --',::..;

d,

pentru conductorul profilaL

= Hn.

W S 1 , h' I

•

(16.16)

(16.16, a) •

•

in care b~, b; esle latura mare Cll izolapa pe ambele parti a conductorlllui infa1,)urarii primare, respectiv secundare;

se determina numarul de straLuri ale fiecarei bobine: .

WiT • " UJ'l n " t -= = nr. l11treg; n ,'2 = -..:.. - nr. intreg,

valori carl' se rOlunjesc la numarul inlreg imedial superior; se determina grosimile bobinelor : pentru conductorul rotund

= n82d~ [mm] ;

, pentru conductorul profilat :

,

(16.17)

(1(3.18)

(16.18, a)

in care a~, a; reprezinta latura midi cu izolatia pe ambele parti a conducto­rului infa~urarii primare, I'espectiv secundare;

- latimea ferestrei rezu1ta (tinind conl ~i de grosimea de 2 mm a car-casei) :

pentru ' infa~urarile supra puse (fig. 16.6, a, c)

T 1 + 2 + at + az + (3 : 5) [mm] ; (16.19) • pentru infa~urarile separaLe (fig. 16.6, b)

• T 2(1 + 2) + a l + az + (3 :·5) [mm],

, (16.19, a)

in care: 1 mm este jocul (pe 0 parte) intre interiorul' carcasei ~i miez ; 2 mm grosimea carcasei; 3 : 5 mm distanta de asamblare (in care se include ~i grosimea izo-

latiei dintre bobine poz. 2).

B. Transformatoarele mijlocii ~i mari

La transformaloarele mijlocii $i mari, care au tensiuni ~i curenti mari (a se vedea ~i par. 15.2), infa~urarile se pot realiza cu bobine concentrice sau alternate (cu galeti alternati).

Modul, eel mai frecvent, de a~ezare pe coloane a infii~urarilor concen­trice (care sint ~i cele mai utilizate) ~i principalele dimensiuni ale lor, este indicat in figura 16.7.

In figura 16.8 se prezinla detaliat acest mod de a~ezare, indicindu-se ~i distantele de izolare atit intre infii~urari cit ~i fata de eoloanele ~i jugurile miezul ui feromagnetic, in funetie de care, prin eonstruetia grafid la scar a

•

811

, •

T ,

,

-.JILl I

L

\ Inf, dell nf.oott •

•

Fig. 16.7. A~ezarea infii~llriirilor ~i dimcnsiunile lor principale la transf ormatorul cu coloane.

,

, , ,

5 (T')

0

0 • II

~

<t>Dm2

<PDm1

•

•

'/ .... 1 f •• , r f f l , C.f ( f d f '" ( • - E ; Cn • __ « ' v-i' « t ,,~, ... i ...1_...4 . ~~ •. -( J_~"T " f f ( 's,' ,e . . .......

.- -;-.., V / i '0' w· , . -.-'" ,_On .. .

I - . -", . ~, ~ i' / / , , -

~;i E II YII 6l~ '" 0 ~// I

!,LJ (/) ,!.! , I • - I ; • ,.,<,/ I (/) • (1') (/) -- I , . I ! • . ' / 1'" \'! V/ N •

I • , , 1 I I II V,,' , .• I • v' // : ..c. I ,

I I t / /,;:." I

i I I ,

I q Y I' '-' . I I I • ' '

r/ ; I I I u . / ' --I / ..-0

'i1 III II I II I ~I!IIIIIIIIIII I i MlIllHtl! i I " I I ,

1

I ' 1 • / J '" I t I I I I III I .illillllItli "' IIIJI!r;,Fu.,

00 I Ojl I 0 1 I all , I O. I a:: 10 I a ' • •

I • - , ' .. ,

, . .. , • I T

Fig. 16.8. Distan\ele de izolare la transformaLorul de lnaltii tensiunc Cll coloane.

•

sau prin calcul, se deLel'mina dimensinile consideraLe definiLive Lc ~i T, ale ferestrei transformatorului (daea, se verifica tensiunile de scurtcircuit _ ~i incalzirile). Yalorile aeestor distante de izolare necesare, in funetie de Len­siunile nominale ale infa~lldirilor LransformaLoarelor In ulei ~i useate, slut indicate in tabelul 16.3.

(a)* V.v (In/)

[kV]

1 :3 6

10 20 35 ,60

110

*

• **

•

Tabelul 16.3

Izolatia tip a transformatoarelor cu coloane (fig. 16.8) a) Distan~cle de izolare pentru transifol'matoareip in ulei, in em

** lntre Intre IT ~i IT

** Tnr. fa~a (lntre bobinele de (b)* JT rata de

,

.IT • IT 1111 ez SI de ju g. IT vecinc) •

Uili i.' ,

[kY J ,

(1m ) gm } S jr 8 1, S }m '

(( ) I g Ji (l U gif Sc (I) Sim

- 0,3 - 0,4 0, :1 'J [) - - - - --16 0,6 0, :1 0,8 .) - 0,6 0,3 0,6 1 22 0,6 0, :1 1 2 2 , 0,8 0, :1 0,7 1,2 28 0,6 0, :1 1 'J 5 - , 0,8 o 3 , (J,8 0,3 1,5 50 0,8 0,4 'J :3 1,2 0,4 1 0,4 2 -80 1,4 0,6 4 6 1,8 0,6 1,6 0,5 4,5

140 1,8 0,8 8,5 11 ,5 3,4 0,8 18,0 0,8 9 ,

185 20 1,0 12 15 4,0 1,0 20,0 1,0 12,5 ,

(a) In STAS 1703 /3-80, 111 loc de V" sc prevcde V m (tensiunea cea mai ridicata a infii~uriirii - valoare eIicace).

,

(b) Pentru V", ~i VI"" vezi STAS 1703 /3-80. Distan\ele fa~a de musa miezullli se delerrnina, pentrll ficcare lnfa~urarc, in Iuncpc de lcnsiunea nominala V., a at:esteia. Exemplu:

urn }, s ; no - pcntrll UN ; : S i m - pentru V"i'

Distall~elc lntre infa~ural'i (a u ~i au) se determina penlru te'nsiunea inalla V ,\, i

(1) Distan~a s, serve~te la dimcnsionarca cuvci (vezi fig. 18.4). OBSERV'\TIE. Toule distan\ele sint indicatc din punct de vederc al izolarii. Pen­trll scoaterea bo :'nclor ~i pentru ccranele de prolec\ie sc mar esc distan~ele respcctive ell spaPlII necesar accstora.

VNrln/l [kY I

1 .

3 6

10 15 , 20

Tabelul 16.3 (eontinuare) b) DistimtC'le de izolarc pentru transformatoarele useatp, in em

, , rntre IT ~i IT

1 n 1. rap de In tre .JT .JT ra~a de • (lntre bobinele de V j Jj{' mlcz • ,

IT JlI " 51 IT vccine) [kV J n' • ,

am j I g .. } I ' S 1< S jm , S iln ali I g Ii aj; I g ii I Si C

:1 1 ' 'J , - 1,5 1,0 - 1,0 •

10 17 2 2,0 1,5 1,0 20 1 -'- ? · - 0, :3 4,5 5,5 ') 5 -" O,:{ 2,5 0,4 4,5 28 1 --- ') · - 0,4 7,0 8,0 3,5 0,4 4 0,6 7,0 38 1 --- ') · - 0,5 10 IJ ,() :{,8 0,5 4,5 1 10 50 1 --- ') · - 0,5 12 1 :1,0 4 0,5 4,5 1 12

;VOTA. 1) Limita Iluximil. a distan~ei (1m ) , cste indicata din punclul de vedere al racirii. 2) Distan~elc a l< ~i uti din label, slnt considerate minime din punet de vcdere al izolarfi

~i Jlll sub aspectlll eirt:lIla~iei aerullli de riicire. 3) Cind illfa~utarea de JT eslc spiralnlii, In U,v = 1 kV sc in am; ~ 2 cm, iar gml =

= 0,4 mm.

813 • •

Se ntrage alenpa di valorile distantelor de izolatie indicate in tabelul 16.3, trebuie corel ate ~i cu 0 serie de masuri constructive, menite sa imbu­natateasca rigiditatea dielectrica a lor. In figurile 19.2 ~i 19.3 se indica doua moduri concrete de realizare a acestor izolatii.

Dupa cum se observa di'n figura 19.3, dnd tensiunea nominal~ a unei infa~urari (sau a ambelor) UN ~ 20 kV, se prevad aUt cilindrii izolanli moi cu grosimi de 2 : 5 mm, realizati din mai multe straturi de hirtie ~i rasfrinti la capete, peste infa~urare (pozitia 7), dt ~i ~eibi izolante rasfr'inte cu grosimi de 2...;-6 mm, confectionate separat din carton electrotehnic (pozitia 8). Aceste masuri contribuie substantialia 0 buna comportare a distantelor de izolat-ie prevazute in tabelul 16.3, mai ales la impulsul de tensiune .

. A~a cum s-a a mintit ~i cu m se observa ~i din figurile 16. 7 ~i 16.8, linga miezul coloanei se afia infa~urarea de joasa tensiune (notata cu indicele j sau 2), iar peste ea, infa~urarea de Inalta tensiune (notata cu indicele i sau 1). Suprapunerea Infa~urarilor se poate face fie direct din procesul de fabricatie al bobinelor sub forma de lnfa~urare monolit (Ia transformatoarele de puteri mai mici) fie, dnd bobinele slnt fabricate separat, la asamblarea lor pe miezul magnetic.

Similar ca la transformatoarele mici ~i in cazul Lransfol'matoarelor mijlo­cii ~i mari, pentru dimensionarea infa~urarilor ~i feres'trei slnt necesare urma­toarele etape :

se determina inaltimea orientativa a bobinelor (fig. 16.8)

(16.20)

unde S~m se ia din tabelul 16.3. Dupa cum se observa din figura 16.8, distantele Sjm ~i Slm, pol avea

valori diferite care se iau din tabelul 16.3, in functie de tensiunea nominala a fiecarei infa~urari, caz in care inaltimile bobinelor de joasa tensiune (j.t.) ~i inalta tensiune (i.t.) difera intre ele (HBJ > H Bl ) situatie intilnita frecvent dnd tensiunile infa~urarilor difera mult intre ele (zeci de kV), sau sJm ~i Sill.

se pot lua egale la valoarea lui Sim, dnd bobinele rezulta cu inaltimi egale; pentru dimensiunile stabHite ale conductoarelor izolate se estimeaza \

numarul de spire pe strat ~i numarul de straturi in functie de care se deter­mina, cu rela~iile mention ate in continuare pentru fiecare tip de infa~urare, dimensiunile infa~urarii ~i apoi ale ferestrei transformatorului.

In scopul unei corecte conectari a bobinelor din cadrul unei infa~urari, pentru a se obtine schemele de conexiuni ~i grupa de conexiuni impusa, tre-buie slabilite conventiile pentru sensurile de infa~urare. In figura 16.9 se -dau conventiile pentru sensurile de depanare ale bobinelor fata de capatul (inceputul) acestora, care va forma borna de intrare (vezi ~i fig. 15.10).

In conlinuare se VOl' pr"ezenla perincipalele tipuri constructive de illfa­~urari, domeniul lor de aplicare ~i modul de determinare al dimensiunilor (inaltimea ~i grosimea) acestora.

a) Infa~urilriJe cilindrice (fig. 16.10) se utilizeaza penll'u curenti pina la 800 A si tensiuni sub 1 000 V. Se realizeaza cu maximum 8 conductoare • profilate in paralel. Pentru reducerea pierderilor suplimentare datorita refu-larii curentului. se recomanda en depiinarea conductorului sa se faca pe lat, fara ca latura mica a sa depa~easca valorile din tabelul 16.4 (dar, de obicei, sub 4 mm), iar latura mare b sa nu depa~easca, in mod normal, 15 mm.

lnfa~urarile cilindrice cu conductoarele in paralel ale unei cai de curent, a~ezate alatural pe directia axiala a coloanei (fig. 16.11) se pot realiza intr-un strat sau doua straturi (fig. 6.10) ~i mai rar in trei sau patru straturi.

814 ,

•

stinga dreapta

a b •

• •

. I .- t-. I - I- I .- I I \I I • • •

stT1go dreapto dreapto stinga

C ,

• • ,

• • • ~ ,

stinga cit...,pta

d

Fig. 16.9. Conven'\.ii privind sensurile de depllnare ale bobinelor: . , 'J. In(a§urare cilindrica Intr-un strat ; b rn(d,urare stratificata ;

c sensurile la gale/ii simpli; d sensul 1(1 gale/ii dubli .

a -

,

I , ,

--,

•

Fig. 16.10. Infa~urare cilindricii: fnir-ull slrai ; b In doua slraluri; c ­

canal de raciTe a J. intre ele.

• , , • I I I • I 'I I I I II I I I I I I II I I I I I II I I I

I J I II I I I I I I II I ,

I I I II I , I I I II I , • I I !! I , , I

,

a b

In d.tlua slra/uri eLI

c

TabeZul 16.4

Dimensiunile radiale orientative ale conductoarelor profilate utilizate la realizarea infa~urarilor cilindrice ~i stratificate

pentru ca factorul kr de majorare a pierderilor in curent alternativ \a 50 Hz. in aceste conductoare. sa nu depa~easca anumite valori admisibile

(Dimensiunile conductoarelor sint In mm)

:-.Iu mar u 1 de tnfa~urari de cuprll Infa~urari de aluminiu

straturi al k, mai mic ca ~ k r • • mal mlc ca:

in fa~ 1I rarii • 1,05 I 1,10 1,15 1,20 1,05 1,10 1,15 I 1,20

,

in vederea asigurarii raeirii, fiecul'e srat trcbuie sa fie in contact Cll agentul de racire cel putin pe una din parp. Largimile minime ale canalelor de racire a j a' se aleg, in functie dc putere ~i lensillne lntre 3 : 8 mm.

Infa~urarile Cll conductoarele in paralel ale Llnei cai de curent a~ezate suprapus radial (Cll straturile puse in paralel) trebuie prevazule eu lranspozi/ii sau lranspuneri (fig. 16.12). Dad exista m conductoare in paralel suprapuse radial, atunci slnt necesare m 1 transpuneri uniform distribuite in lungul infa~W'arii (pentru explicatii privind den u mirea ~i 1'01 ul lranspozitiilor, vezi mai jos la lnfa~urarile spiralate.). In unele cazuri practice, schemele transpu­nerilor complete din figura 16.12, a ~i b se l~educ la schemele lranspunerilor simplificate din figura 16.12, c ~i figura 16.13. In a mbele situatii pentru fiecare t ranspozitie se mare~te inaltimea bobinei CLl cel putin 0 inaltime hs a spirei.

•

816

• •

---1-----.:' , '/~ , I

,

. Fig 16.11. 'lnfa~urare cilindricii Cll dOlla condllctoarc in paralcl, suprapuse axial (a' ~i b' sunt dimensiunilc unui

conductor izolat).

,

•

•

•

til L

I

•

• a

~.D

II til

L

•

-

b Fig. 16.12. rnfa~urare cilindrica cu conductoare In paralel suprapuse radial:

c

a sectiune printr-o bobinii. cu douii. conductoare in paralel ; b schema transpozitiilor complete pentru trei, respectiv douii. conducioare in paJ'alel; c schema transpunerii sim-

•

•

d

,

plificate pentru trei conducioare in paralel .

c b -t

d c

a~

a , ,

b

•

.

,

c d

a b c •

d c b a

-

b

. Fig. 16.13. Schema ~i modul de realizare a transpunerii simplificate in cazul a patru conductoare in paralel.

Pentru nivelarea partilor frontale ale bobinei la spirele de capat ale stra­turilor se prevad pene (segmente) circulare pentru egalizare :;;i izolare, pene decupate dintr-un cilindru izolant sau formate din discuriizolante (fig. 16.14). In acest scop, 'se pot utiliza :;;i ra:;;inile de tumare. Penele de capat se fixeaza de spirele marginale ale bobinei Cll banda izolanta .

•

--------- -•

a b .

Fig. 16.14, Pana (sector) penku nivelarea capetelor de bobina:

a forma normala; b desfii.$urata. ~

•

52 - Proiectarea 'l11a~inilor electrice - cd. 153 \,

, ,

•

817

•

,

~

. Inaltimea unei- infa~udiri ciliudrice care are W 8 spire pe strat (deter-minat din couditia obtinerii lui H R in limitele relatiei (16.20» este

(16.21) unde:

hs este inaltimea manunchiului care formeaza spira (fig. 16.11 ~i fig. 16.12);

• n t uumarul transpozitiilor (fig. 16.131; ke 1,01 1,02 factor care tine seama de abaterile efective ale gro-

simii izolatiei. Cind bobinele se preseaza, fie inainte de impregnare fie, cele neimpregnate, la montaj, atunci se ia de regula ke r.

Grosimea infa~urarii cilindrice este •

(16.21, a) unde:

ns este numarul de straturi de dimensiuni as (fig. 16.12), a' fiind gro­simea conductorului izolat (vezi reI. 16.14, b);

na uumarul canalelor axiale alese, de latime a ja ;

aiZ grosimea iDblatiei dintre straturi de 1 X 0,2 mm pre~pan, pentru tensiuni intre straturi sub 150 V ~i

2 X 0,2 mm sau 1 X 0,5 mm pre~pan, peniru tensiuni pina la 500 V. La transformatoarele uscate in clasa de izolatie F ~i H, se folse~te ca"

izolati~e intre straturi pinza de sticla de 0,2 - 0,3 mm. In prima faza a dimensionarii infa~uraI'ii, se pleaca de la inaltimea apro­

ximativa a infa~urarii care rezulta din · inaltimea Le a coloanei, in functie de distantele de izolare stabilite conform figurii 16.8 ~i tabelului 16.3, de la uumarul de spire corespunzator unei faze ~i de la sectiunea spirei .. In baza acestor date globale, se determina dimensiunile conductoarelor pentru una din formele de bobine reprezeniate in figura 16.11 sau figura 16.12, Cll cerintele specifice lor. .

Sub aspectul realizarii, infa~urarea cilindrica esLe cea mai simpla ~i mai ieftina dintre toate tipurile de infa~urari utilizate la tensiuni joase.

b) Infa~urarile spit· alate (v. ~i par. 15.2.5) sinL specifice curentilor mari, peste 200 A ~i tensiuni p ina la 35 k V . .

" Infa~urarile spiralate se realizeaza cu unul sau mai mulie Inceputuri, '

fiecare inceput (manunchi) avindm conductoare profilate in paralel sup~'apuse radial (fig. 16.15), iar m E [1 ; 12]. 'Dimensiunile conductoarelor in mm, s1nL cuprinse in domeniile a E [2; 4], b E [8; 16], iar sectiunile 'conductoarelor nu trebuie sa depa~easca 40 : 60 mm 2 •

. Intre spire, sau 1ntre manunchiuri care alcatuiesc spire, sint prevazute canale radiale he intre 5 : 8 mm pentru Lransformatoarele pina la 630 kVA

.. ~i intre 4...:, 7 mm pentru transformatoarele mai mari : la transformatoarele Cll

puteri peste 800 kVA, pentrn diminuarea fortelor axiale, se maresc aceste canale, in dreptul galetilor de reglaj putind ajunge pina la 15 : 20 mm.

Conductoarele elementare (firele in paralel) fiind . suprapuse radial, unul peste altul, VOl' avea atlt lungimi cit ~i pozitii in cimpul magnetic de scapari diferite, adica parameLrii (rezistente ~i reactaute de scap,ari) diferiti. Acest lucru conduce la aparitia intre firele in par~del, a unui curcnt de circu­latie ~i deci la pierderi electrice suplimetare importante.

De aceea, pentru uniformizarea lungimilor ~i peiltru a ocupa fiecaTe conductor in paralel, succesiv aceea~i pozitie in cimpul magnetic de scapari, ceea ce insemneaza ca firele in paralel v~r avea aceea~i parametri ~i deci nu VOl' mai apare curentii de circulatie iptre ele, s1nt necesare transjJozijii sau

8.18 . . . . I

•

-r •

'\ \. ,

,,:

'%

c b

,

•

:::::

•

'" .c

a

•

, , '" .c

1. 2 . . ." .... .... _ ,_ ... m

-

• -

•

•

- -- --- -

Fig. 16.15. tnfii~uriiri spiralate : a - Cll llll fncepllt; b- Cll dOllU fnceputuri.

• t

a

b

'" .c

1.2. .... m

•

b

-

•

Fig. 11.6.16. Modul de realizare a transp merllor la infii~urarea spiralatii eu un ineeput ~i ~ase eonductoare In paralel (suprapuse radial) :

a - Lranspuneri pe grupe de conducloare (Lranspunere de grup) ; b Iranspuneri a tuluror conductoareZor, Zuate CIte unul (Lranspunere simpli{icattl sau tolaM).

•

iranspuneri, adidi schimbarea in timpul depanarii (bobinarii) infa~urarii a ordinei sau poziJiei firelor in paralel intre ele, astfel incit fiecare fir in paralel a ocupe aceea~i pozitie, 0 anumita inaltime din bobina (aceea~i pentru toate

firele in paralel)6 La infa~urarile cu un inceput, teoretic sint necesare m 1 transpuneri

uniform repartizate pe inaltimea acestora. Deoarece in locurile in care se fac transpozitiile sint necesare canale mai mari, cum se vede in figura 16.16, in practica se utilizeaza un sistem simplificat, cu transp ozitii numai in trei locuri (fig. 16.17). In doua locuri, la ·1/4 ~i la 3/4 din numarul total de spire se

•

,

820

B B

• ,

1 2

•

grup

x

a b Fig. 16, t 7. Schema pentru transpuneri simplificate la Infli~u­

rlirile spiralate cu un Inceput:

a- eu numilr par de condueloare; b­

de conducloare.

• • eu numar lmpar

• • •

,

,

•

rac ll'anspozi/ii (ll'anspunel'i) de gI'UP, iar la mijloc, 0 transpunere a tuturor conductqarelor, luate cite nnnl numita ll'anspunel'e simplificalu sau totala. Schema transpunerilor este corect realizata daca suma pozitiilor pc care Ie ocupa un conductor este aceea~i pentru toate conductoarele din cadrul roa­nunchiului. Astfel, pentru conductoarele din figura 16.17, a, suma este 14 (conductoru 1 a: 1 + 4 + 3 + 6 14), iar pentru cele din figura 16.17, b, este 12 (conductorul a: 1 + 4 + 2 + 5 12). Aceea~i suma se gase~te, in ambele cazuri, ~i pentru eelelalte conductoare: b, c, d etc.

Inaltimea infa~urarii spiralate cu un inceput este

(16.22) -

unde, in afara notatiilor cunoscute; n teste numarul locurilor transpozitiilor ;

•

k t 0,94 0,96, este factorul de tasare. •

tn cazul din figura 16.17, n t 3 ~i relatia (16.22) devine

HB b'(wj + 4) + kthc(wj + 3) [mm]. (16.22, a)

La inra~urarile cu doua inceputuri, teoretic sint necesare 2 m 1 transpo-zitii uniforme rcparLizate in lungul infa~urarii.

Numarul tr.anspozitiilor se poate reduce la m 1 daca se fae transpu-nerile duble. In figura 16.18 se arata pozitia conductoarelor transpuse la 0

infa~urare cu 2m 8 eonductoarein paralel ~i modul cum se realizeaza trans-punerile simple ~i duble. I

Transpuneriie fiind uniform repartizate in lungul infa~urarii, daca nu­marui de spire Wj este divizibilla numarul m de conduetoare in paraiel supra­puse radial, atunci transpunerile se plaseaza pe 0 generatoare a cilindrului. In caz contrar, ele se plaseaza pe 0 elicoida.

Trebuie mentionat ea infa~urarile cu doua inceputuri nu necesita spatii su plimentare intre spire in locurile un de se fac transpunerile.

- •

a b b c

= a a h ...Jf

a •

•

, e f

a

h b

•

b Fig. 16.J8. Inf~urarea dublu spiralata :

a- eu lranspunere simp/d; b- eu lranspunere dub/d. •

• 821

•

tnaltimca infa~urarilor dublu spiralale, dnd se lasa canal atlt intre manunchiurile spirei, cit ~iintre spire (fig. 16.15, b) este

Hn 2b'(wj + 1) + k th.(2wj + 1) [mm], (16.23) iar dnd se lasa canal numai intre spire (cele doua manunchiuri fiind ala­turate)

(16.23, a)

Grosimca infa~urarilor spiralate ell m conducloare suprapuse radial este

•

• a j = ma' [mm]. (16.23, b)

tn prima etapa a dimensionarii infa~urarii, numarlll de inceputuri al acesteia se estimeaza in fllnctie de b' rezultat din relatia (16.22 a) in care se ia k t 1 ~i HJi dat (estimat din Le ~i distantele de izolare v. reI. 16.20) sta­bilite conform figurii 16.8 ~i tabelului 16.3

•

b' - 110 h WI + 3 [ ] - c ' mm. wI + 4 Wj + 4

(16.24)

Daca b' « 15 mm, se aJege infa1;mrarea simplu spiralata . cu un in-ceput, iar daca 15 < b' « 35 mm se alege infa~urare dublu spiralata cu doua inceputuri.

rnfa~urarile spiralate au rezistenta mecanica buna, la puteri mari pu­tindu-se executa u ~or ~i rarirea spirelor pentru realizarea canalelor. Racirea este de asemenea buna.

Utilizarea infa~lIrarilor spiral ate ca infa~urari de ina Ita tensiune, nu este potrivita, datoritii dificultaplor care apar la efec-Luarea lipiturilor nect,­sare prizelor pentru reglarea tensiunii ~i la stabilirea valorilor treptelor de re­laj impuse', numarul de spire fiind mic.

In privinta pretului de cost, infa~urarea spiralata este mai scumpa clecit infa~urarea cilinclrica cu concluctoare in paralel, datoritii manoperei necesare realizarii transpunerilor ~i pentru distantarca spirelor intre ele. Totodata, factorul de umplere a fereslrei este mai mic.

e) Infa~urarile continue, in ga1eli sint specifice tensiunilor ridicate, peste 3 kV.

tnfa~urarile continue se realizeaza din conducloare la care dimensiunile conductoarelor, in mm, sint cuprinse in domeniile a E [1, 2 ; 3] ~i b E [12; 18].

tn figura 16.19 se indica stadiile succesive de realizare a unei infa~urari continue, in galep. Capatul A se fi~eaza de cadrul pc care se realizeaza bobina, iar capatul X vine de la tamburul pe care este infa~urat conductorul. Se dea­pana, de exemplu, 6 spire suprapuse (pozitia. a) care constituie un galei normal, apoi, in mod analog, inca 6 spire alaturat (pozitia b). Se opre~te ma~ina de bobinat ~i se fixeaza capatul X (pozitia e), apoi se muta spirele una peste alLa cum se arata la pozitia d din figura 16.19 pina se ajunge la situatia e. Se trage galetul linga celalalt, la distanta impusa de distantier cu grosimea he (situatia f) realizindu-se astfel galelul raslurnat, apoi se contiua depanarea cu spirele urmatoare realizind un nou galet normal, dupa care se repeta operatiunile descrise mai inainle pentru realizarea celui de al doilea galet rasturnat s.a.m.d . •

tnfa~urarea astfel obtinuta cuprinde bobine in forma de disc, numite galeli, care au trecerile consecutiv in interior, respecliv in. exterior, fara a tiiia conductorul ~i eliminindu-se lipilurile, de unde ~i denumirea de infa5urare continua.

8.22 •

..

i\ --.. A ---

a • b

11 "()

9

•

-A---,:r;

•

6 5 4

3 2

6 5

c

11 10 .9 8

6 5 4

3 2

10 9 8

7

8 9 "() ..--___ ...- X

--7!:--i -- ----A ----A ----

d e

• 6 7 • --5 8 .- ·-x 9 -- . l. 9 • •

~ 10 -

3 10 -.- .-2 1 1 -- .- A....--... A-- .---12 ---

f 9 •

Fig. 16.19. Stadiile succesive la realizarea unei Infiisurarf , continue, In galeti.

Galetii Infa~urarilor continue se pot realiza cu un numar iotreg sau frac­tionar de spire, nu mar care poate diferi la galetii aceleia~i infa~urari, cu con­dipa ca diametrul exterior al galetilor sa fie practic acela~i. Astfel, galetii de intrare de la infa~urarile cu tensiuni nominale peste 15 kV, galeti care coo­tin 3 10 % din numarul de spire, se executa cu izolatie intarita ~i, pentru a pastra acela~i diamelru cu galepi mijlocii, vor trebui sa aiM un numar de

• •• spire mal mlC. Canalele radiale he dintre galeti, se aleg in limitele 4 : 8 mm, valorile

mai mari fiind pentru transformatoare mai mici. Canalele radiale se pot lasa ~i din doi in doi galeli, daca racirea este asigurata (fig. 16.20).

•

•

a b Fig. 16.20. Scheme de principiu pentru a~ezarea gale~ilor la inf1\~u­

rarile continue: a cu canal dupa {iecare galet; b cu canal dupa fie are doi ga­leli, aee§tia fiind irolati Illlre ei prin rondele de pre§pan eu grosimea ?)r'

• 823

•

•

a

d •

Ie 60 lb 6b la 6c 2e sa 2b 5b 20 5c

40 4t-

1c;

7b 70 8c II> Sa ge 9b Sa

•

b

•

e f

,

c

2c ZD 20

9 Fig. 16.21. Stadiile de realizare a unei infil~urari continue, in galeti, cu trei conductoare in para­

leI (se observa ~i realizarea transpozit iilor).

In cazul curentilor mai mari ~i tensiuni ridicate, dnd nu se poate realiza o infa~urare spiralata din cauza numarului mare de spire, se pot r.ealiza in fa­l1urari continue in galeti, cu pina la 4 conductoare in paralel suprapuse ra­dial. La realizarea unei asemenea infal1urari care llecesiHi transpozi~ii, transpu­nerile ~e fac, in locurile de trecere de la un galet la altul, cum se vede in figu-ra 16.21.

lnaltimea bobinelor la infal1urarile cu canale radiale intre toti galetii (fig. 16.20, a) este

HB ngb' + kthc(n g 1) [mm1, iar la infa~urarile cu canale din 2 in 2 galeti (fig. 16.20, b) este

(16.25)

•

HB = ngb' + kth c n. 1 + n. 8r [mm1 ; 2 2

(16'.25, a)

grosimea infa~urarilor continue este at n.npa' [mm1, • (16.26)

in care: n 9 este numarul de galeti de pe 0 coloana ;

. n. numarul maxim de spire al unui galet; 8

r grosimea discurilor izolate dintre doi galeti alaturati

(fig. 16.20, b), in mm ; np numarul de conductoare in paralel, daca este cazul (factorul

de tasare k, 0,94 0,96, are acelea~i valori ca in relatiile

(16.22) ~i (16.22, a». Izolatia dintre galetii alaturati se realizeaza din minimum doua rondele

a caror grosime .sa fie cel putin 0,5 mm fie care. •

824 •

Canalele radiale he pol ayea valori diferite, 6 : 8 mm 1a extremitatile bobinei ~i 4 : 7 mm la mijloc ; rezulta eli la calculul inaltimii bobinei, cu re­latia (16.25) sau (16.25, a) se va avea in vedere acesL ]ucru, luindl1-se separat inaltimea tuturor canalelor.

In prima etapa, numarul orientativ de galeti se determina, dupa caz, din relatiile (16.25) ~i (16.25, a) ~i anume

(16.27) - •

•

sau :

2b' + k,h c + i3 r , (16.27, a)

in care HB se estimeazii initial din relalia (16.20) cu distantele de izolare sta­bilite conform figurii 16.8 ~i tabelului 16.3, iar valorile pentru celelalLe ele­mente se aleg in limitele indicate mai sus.

Numarul mediu de spire al galeti10r se eslimeaza luind ea baza numarul de spire pe faza W i

LV, - (16.28) • • J1 g

La definitivarea numarului de galeti ~i al numarull1i de spire pentru fie care tip de galet, trebuie respectate urmatoarele conditii :

spirele de reglaj ~i spirele cu izolatie inLarita lrebuic a~ezate in galeti separati ;

pe 0 coloana se pol gasi Lrei tip uri de galeti : de capat, normali sau mijlocii ~i de reglaj. Numarul galetilor normali ~i de capat Lrebuie sa fie cu sot, iar cel al galetilor de reglaj, ideal ar trebui sa fie un m111tiplu de patru pentru 0 scoatere u~oara a prizelor ;

numarul de spire corespunzator unui galet poate fi intreg sau frac­tional'. Cind numarul este fractional', numitorul fractiei trebuie sa fie egal cu numarul distantoarelor, pentru inlaturarea erorilor Ia obtinerea numarului total de spire (daca sint 16 distantoare ~i 7 1/4 spire pe galet, se VOl' trece 7 4/16 spire, pentru ca bobinatorul, dupa infa~urarea celor 7 spire, sa mai in­fa~oare conductorul pina la distantorul al patrulea) ;

dimensiunile radiale ale galetilor sa nu difere ; galepi cu spire mai putine, dadi nu au aceea~i grosime, VOl' fi adu~i la aceea~i grosime fie prin­tr-un suport la baza, fie prin introducerea unoI' benzi de carton intre spire, cum se arata la infa~urarile section ate ;

pentru repartizarea mai 11 ~oiira a spirelol' intre galeti, dimenisunile canalelor radiale dintre gale!i, se pot lua cu 10 30 % mai mari dec it limiLele minime indicate mai jos.

lnfa~urarea continua necesitii mai multa manop era ~i este mai costisi­toare decit infa~urarea cilindi'ica echiyalenta. Dar, datorita rezistentei meca­nice mari, a comoditatii realizarii prizelor de reglaj, a lipsei lipiturilor intre galeti, ~i a simplitatii consolidarii axiale ~i radiale, infa~urarea continua este utilizata pe scara la:r.ga ca infa~urare de inalta tensiune la transformatoarele cu puterea pe 0 coloana de la 60 kVA in sus ~i 'pentru tensiuni peste 3 kV, fara limita superioara.

Cind infa~urarea continua esLe utilizaLa ca infa~urare de joasa tensiune, la transformatoarele eu puterea mai mare de 800 kVA, se poate realiza foarte simplu rarirea spirelor in dreptul galetilor de reglaj de pe inalta tensiune, prin marirea canalelor radiale pina la 15 : 20 mm.

825

•

1

3

2

•

~

d) Inia~llfllrile sectionah', numitc ~i jnfa~udhi in naJeti, sinL uLilizate ea infa~urihi de inalta t.ensiune, pina la 60 kV. Ele se realizeaza din conduc­t.oare rotunde cu diametre euprinse intre 0,5 ~i 3 mm, san din eonduct.oare profilate, cu sec11uni de la 8 la 16 mm 2 ~i de forma apropiata de un patrat. La aceste inra~urari nu sc uLilizeaza eonduetoare in paralel. .

Infa~urarile sectionatc pot fi depanat.e in accla~i sens (fig. 16.22), t.re­cerea de la ultimul strat al 1l1111i galet la primlll strat al urmatorului, facin­du-se prin spapul dintre galep.

Pentrll simplificarea legaturilor intrc galeti ~i asigurarea unei izolatii l11ai bune, se exccuta galeti dl1bli clenlll11ip ~i !lalcli jUlllclali, adica perechi de cite doi gale~i alaturati, din care lluul estc infa~lIrat la clreatpa iar altul la stinga (fig. 16.23 ~i fig. 16.24). Cei doi gale}j, lInitari, care formeaza galetul clublu, pot diferi priu uumaru! de spire, prin izolatia spirelor, izo1atia dintre straturi ~i, in unele cazuri, chiar prin seepunea conductoarelor. Cu toate aces­tea, dial11etrul exterior trebllie sa fie praetic acela~i la toli galetii, la galetii

A

•

3 3

2 • ,

Fig. 16.22. In[ii~urarea In galcti depanap In aeela~i sens (gaJep simpli) : a schema de legare a gale/i/or ; b ireccrea (Ia e.-tecutie) de la llil galel la alLld.

A

x

B

Og

r' I I : I I L...J

r, I I

I i ~J

3 I

•

// 2

5

Fig. 16.23. Sehema de legare a gale­tHor dubli (jumela~i) (a) ~i sensul

lor de depiinare (b) :

Fig. 16.24. Sec~iune prin doi galeti jumelati : 1 cilindru izolanl; 2 conduclor ; 3 izolatie inlre slraluri; 4 izolalia galelului; 5 izolatia inlre ga­

le Iii j umela Ii. 1, 2 galeti j\lmelati; 3 lega­lura inlerioara; 4 legalura exle­

rioara. •

826

•

Fig. 16.25. Infa~urarca sectionata (In galeti) depanata direct pe cilindru izo-

Iant: a eu ga/eli de aeeea$i dimensiune ra­dia/a (grosime); b - eu galeli de di­mensiuni radiale diferite; 1 - galel; 2 - disc izolanl; 3 - disc izolanl rasfrdnl ; 4 cilindru izolanl; 5 le- 5 galura inlerioara; 6 suport de com-

/ pensare.

• a

2

5

3 6

4

-

1

mai subtiri crescindu-se diametrul interior prin suporti de compensare (fig. 16.25, b - pozitia 6), din material eleclroizolant.

Galetii sinL separati intre ei prin discuri izolante (fig. 16.25) sau dis­tanto are care asigura canale radiale (fig. 16.26).

Conductoarele se deapana direct pe cilindrii izolanti sau pe pene, per­mitind circulatia fluidului de racire prin canalele formate. Modnl de executie al gale1ilor dubli este, in principiu, similar Cll cel al galetilor de la infa;mrarea

-

•

• 1

__ 2

b

-

Fig. 16.26. A~ezarea distantoarelor Ia infasu-• rarile sectiortate (in galeti) :

a - seefiune longitudina/a $i lransversala; b -nwdu/ de prindere a dislanfoarelor eu pene/e respective; 1 - dislanfor .. 2-pana .. 3 - cilin-

dru izolanl.

-•

continua. Legaturile interioare se realizeaza Ia depanare, iar Iegatu­rile extel'ioare sc executa dupa montan~a galcplor.

Numarul de galeli In care t rebuie divizata infa;mrarea sc de­l(']'mina,\inind scama de solicila­rile tcrmice, dc tensiunea nominala care revine un ui galet ~i de rezis­lenta l11ecanica Ia acliunea fortelo1' , " electrodinamice axiale. AsHel, pen-t ru asigurarea racirii Ia 0 grosime radiala a galetului de 30 : 35 mm, inalpmea lui nu t1'ebuic sa depa­~easca 30 : 35 mm. Sub aspectul tensiunilor de lucru, se ncomanda ea tensiunea intre doua sLraturi a galetilor sa nu depa~easca 200 400 V. Rezistenta mecanicil. este , foarte buna la galetii realiza~i cu conductor d1'eptunghiular; Ia cei - .--realizati cn conductor rotund, aeeas-ta sea de pe masura ce diametrul eonclnetorului c1epa~e~te 2 mm ~i

se impune limitarea inaltimii gale­Lului la 30 : 40 mm.

827

Valori informaLive privind numarul galeplor se dall, in functie de pu­terea ~i tensiunea de faza a transfOl"lIlatorului, in tahelulI6.5. Distantele dintre , galep funetie dr- p1lterea ~i nivelul de izolatie allnfa~urarilor, se iau intre ace­lea~i limite ca ~i canalele he de la infa~urarea continua, iar izolatia intre stra­turile galetilor se ia din folie izolanta cu grosimea de 0,4 -;- 0,5 mm' pentru galetii de la capele ~i cu grosimea de 0,15 - 0,25 mm penlI'u gale~ii mijlocii.

• Tabelul 16.5 •

Numarul orientativ de galeti realizati din conductoare rotunde, • • in functie de puterea ~i tensiunea transformatorului

•

SN [kVA) UJN [kV] •

125 1160 - 200 400 - 5001630 - 80011000 - 1600. 20 - 50 75 250 - 315 •

6 ~i 10 2 2 - 6 2 - 8 10 12 14 16 15 ~i 20 2 2 - 8 2 - 10 12 14 16 18 30 ~i 35 8 10 12 14 16 18 20

•

La tensiuni nominale mai mari de 15 kV, primii doi galeti de intrare ~i •

lIltimii doi galeti ai fiecarei faze se executa cu izolatia spirelor ~i cea dintrc straturi, intiirita. .

Avind estimat numarul galeplor, se determina parLea din inaltimea bobinei oClIpaUi .de canalele radiale ~i de grosimile discurilor izolante, dintre galep (fig. 16.25 ~i fig. 16.26)

(16 29)

unde, iatimea canalelor h e dintre galeti se ia in limitel e 4 : 8 mm, ca la infa­~urarea continua, iar grosimile aT ale discurilor sau rondelelar izalante se iau de 1 : 2 mm (2 X 0,5 : 4 X 0,5 mm).

Inaltimea orientativii a tuturor

'1:.h; H B

iar inaltimea medie a unui galet,

g,aleti1or este

- h iz [mm], •

(16.30)

(16.30, a)

In acest caz, avind WI spire pe faza, numarul arientativ de spire al unui galet se determina cu relatia (16.28).

Avind inaljimea galetului ~i diametrul izolat d' (sau inaltimea b') a canductarulu i, se poate estlma numarul de straturi n81 cu ajutorul carara se definitiveaza repartitia spirelor pe galeti, fara a se realiza mai mult de 4 ti­puri de galeti. Inaltimea definitiva a galetului va fi deci

= (w s + l)d' [mm], (16.31)

iar cea a infasurarii , •

(16.31, a) •

unde 'ws este numarul de spire pe un strat al galetului. Latimile he ale canalelar radiale se aleg in limitele indicate mai sus

rotunjindu-se pentru a se obtine inaltimea totala a infa~urarii de inalta ten-siune egala cu cea a infa~urarii de j aasa tensi une, .

•

828

3

1 1 1

___ 2 ~2----

--.--•

• • b d a c -Fig. 16.27. Infa~urari stratificate: •

a depanaUi direct pe cilindru ; b depanatiJ. pe pene care asiguru canal axial; c ' depanafii • ••

pe cilindru $i cu canal axial de racire interior; d depanata pe pene $i cu canal axial de racire interior; 1 cilindru izolanl; 2 izolaJie intre stratnri; 3 piese de egalizare ; 4 . pene

pentrn realizarea canalelor axiale.

Grosimea galel ului se determina cu relapa

(16.32)

unde grosimea izolatiei cI inLre sl raturi !). se ia de 0,4 : 0,5 mm la gaIetii de capat (sus ~i jos), de 0.3 mm la galetii vecini ceIor de capat ~i de 0,12 : 0,15 mm Ia cei mij locii. .

Infa~urarile in galeti dubli all rezistenta mecanica ~i racire buna, dar tehnologia de fabrica~ie esLc complicata ~i conduc la 0 umplere proasta a fe­restrei, mai ales cind slnt canale radiale intre toti galetii. Domeniul de aplicare este limitat numai de dimensiunile conductoarelor.

Infa~urarile in galeti simpli (1nfa~urati in acela~i sens) sint mai simple, iar legaturile de Lrece,re dintre galetii vecini pot conduce in exploatare la scurtcircuite.

e) infii~Ul'iiriJe stratilicate sau in mai multe straturi sint utilizate la transformat')arele de putere cu tensiuni pesLe 1 kV. Ele se realizeaza din con­ductoare rotunde, cu diametrul pina la 3 : 3,5 mm, sau din conductoare ]1ro­filate cu sectiuni pina la 30 mm 2 (fig. 16.27).

Infa~urarile stratificate se pot realiza ~i cu 2 : 4 conductoare in paralel, a~ezate aHliurat in directia axiala, dar strat urile sint conectate numai in serie.

, Intre straturile infa~urarii, care are w. spire pe strat, se adauga folie

de materiale termoizolante corespunzatoare c1aselor de izolatie, avindu-se In vedere tensiunea dintre straturi data de relatia ,

(16.33)

In functie de aceasta Lensiune, se stabile~le aUt grosimea izolatiei dintre' spire, cit ~i lungimea cu care izolatia Lrebuie sa depa~easca bobina pentl'll inlaturarea conturnarilor (tabelul 1 G. G). La transformatoarele uscate se utili­zeaza ca izolatie inlre straturi pinza de sLicla de 0,2 : 0,3 mm.

PenLru ImbunaLatirea conditiilor de racirc, se folosesc canale axiale care divizeaza infa~urarea in doua parti, partea interioara avind· in juru I a 1/3 pina la 2/5 din numarul total de straturi.

829

•

I

•

fzolatia

Tabelul 16.6

eu hirtie de 0,12 mm intre sh'aturi, pentru inHisul'"arile stratificate • • (pentru aIte gro,'iimi ale hirtiei se variaza numarul de straturi, asHel ineH

sa se respeete grosimea izolatiei dintre straturi) • •

-• Tensillnea normaHi Grosimea izolati el Depa~irea eapatului

intre doua straturi dinLre straturi bobinei de catre izolatla

[V] . [mm] dintre stratur1 [mm]

• . • I -

< 1000 2 X 0,12 1,0 1000- 2000 - 3 X 0,12 1,6 2001 - 3000 . 4 X 0,12

• 1,6

3001 - 3500- - 5 x O,12 1,6 3501 - 4000 6 X 0,12 . 2,2 4001 - 4500 7 x Q,12 22 , 4501 - 5000 • 8 x O,12 2,2 5001 - 5500 9 X 0,12 2,2

. . •

Nola. Pentru transformaLoarele cu puLeri mai marl de 1 000 kVA, izolatia intre stra­turi 5e alegetot din acesL tabel, dar nu se ia mai pulin de 6 X 0,12 mm, iar depa~irea izo­latie1 de capat nu sc ia mai mica de 2 mm, chiar daca tensiunile d1ntre straturi sint mai

• • mtcl.

Uitimea cana1e1or pentrll 0 racire bun a se ia Intre 4 : 7 mm pentru canale cu 1ungime pina 1a 1 m ~i Intre 6 -:-1 0 mm dnd cana1ele sint mai lungi d~ 1 m, iar valori orientative pentru grosimea bobinelor se dau In figura 16.28 .

•

•

• -em q[W/m 2 J em q [W/rrr]

• 2.8 2L.OO 2,8 2

I

2200 , 200)

•

2,1. 2,4

2.6 2,0

~ (:)

1,6 1.6 ~

12 12-

0,8 0,8---

0,4L-_-'---__ ---L. __ J 2,5 3,0 3,5 4,0 A/mm2

01. ---------'------' J , 1.5 2,0 2,5 3.0 A/mm2

a '. b Fig. 16.28. Grosimile orientative ale bobinelor din COl1ductoare profilate, funclie de densi­tatea de curent din conductor, pentrll diferite valol'i ale densitatii de suprafata q, date de

pierderile produse in acele bobine; a conductoare de cupru; b - conducloare de aluminiu .

• •

830 •

•

•

Inaltimea inHi$marii straUfieate ell conductor rotund, este

lI B = d'(w.,+ 1) [mm],

iar grosimea, penlrll eazul din figura 16.27, a ~i b, esle

a i - n sel' + (n $ - l)~$ r mm]

~i pentru cazul din figllra 16.27, c ~i d esle

in care, in afara nolatiilor eunoscute : n .. esle numarul de sLraluri;

- 2)~$ rmm],

(16.34)

(16.35)

(16.35, a)

~8 grosimea izolapei dinlre stralurile de condllrioare, in mm, care se alege din Labelul 16.6.

In cazul infa~urarilor cu conductor profilal, dimensiunile bobinelor se determina loL cu relatiile (16.34), (1 6.35) ~i (16.35, a), eu singura deosebire ca diameLrul el' al eonduclorului izolal se inlocllie~le, dupa eaz, eu dimensiu­nile condllclorului profilaL a' (pentrll grosime) ~i b' (penlI'u inalpme).

La infa~urarile prevazute cu ecran, dimensiunea radiaHi a infa~udirii se mare~te eu 0 grosime care poate fi intre 0,5 1 mm.

Lu Ind inaltimea bobinei egala sau mai midi cu a infa~uraTii de j oasa

Lensiune, se determina llllm[trul de spire pe slraL w,' , 118 1. Da~a slnt d'

utilizate condu cLoare profila Le, at unci se Inlocuie~Le el' eu b'.

Numarul de straturi 11 $ lO t t' . d = --'-, se ro un] e~te, prill a aus, la un numar W 8

intreg; se delermina din nou W $ W; ~i apoi HB i (w s + l)d'. Se admit 11 ,

~i siLua~ii dnd pe ultimul sau ultimele doua trei stratllri numarul de spire este mai mic, dar spirele VOl' fi a~ezale simetric fata de mijloclli bobinei.

' lnfa~urarile stratificate sint utilizate curenL atit la transformaloarelc de mica pllLere eu spire multe ~i de seepune mica, cit ~i la infa~urarile de inalla lcnsiune ale transformaloarclor mari, limitarea fiind impusa de rezis­lenta mecanica la fortele eleel rodinamiee axiale de scurleircuil. , ,

l11fasurarile sLratifieale realizate eu conductor rotund se limiLeaza la , lransformaloarele ell puteri pe 0 coloana pilla la 200 kVA. La puleri mai mari, se utilizeaza eOllducloare profilaLe.

Infa~urarile stralificalc se eomporta hine la impulsurile de tensiune, avind 0 reparLine ini~iaHi a gradient ului de polential destul de bllna [13], [20]. ,

Infa~urarea stratificata este simpla, ~i impliea 0 manopera mai redusa in raport ClI celelalle lipuri de infa~urari.

f) infa~Ul'al'ile din folie sint utilizate la Lransformatoare cu puleri plna la 2 500 kVA ~i tensiuni pina la 10 - 15 kV. Se uLilizeaza in speeial folia de aluminiu, cu grosimi de la 0,025 la 2 mm (STAS 5681-74).

Infa~urarile din folie se pot realiza monobloc, lapmea foliei fiind egala Cll inalt imea totala a lnfa~urarii san din gale1i eu inal1imea egala cu laHmea foliei.

Divizarea infa~urarii In galep esle impusa de valoarea curenlului, re­pecLiv, de grosimea foliei, de lensiunea pe spira, resp eeLiv de modul de izolape ~i uneori de reparLiiia temperaturilor in lungul infa~urarilor, datorita repar­tipei neuniforme a eurentului pe inal1imea folici, produsa de cimpurile mag­netice de scapiiri.

• 831

•

,

lzolarea spirelor (lnLre straturile de folie) se face cu hlrtie (telefonidi sau de cablu), eu Iaeuri sau eu oxizi. Izolarea eu hirtie esle mai simpla inla­turind posibilitatile de strapungere la eapete prin depa~irea latimii foliei eu 3 : 5 mm (fig. 16.29) intre care se prevede ~i 0 fl~ie izolanta eu grosimea cit a foliei, pentru asigurarea inaltimii HB a bobinei (fig. 16.29 poz. 3). 1n schimb, Ia foliile subtiri, acest sistem de izolare conduce Ia un factor de umplere prost al ferestrei. Izolarea cu ~aeuri sau oxizi impline ca marginile foliei sa fie rotunjite ~i bine izolate, iar executarea bobinelor sa se faea eu mai mare atentie. Dupa exeelltarea bobinelor, indiferent de izolarea spireIor, acestea sint impregnate cu un lac epoxidic care definjtiveaza izolatia eapetelor bobi­nelor ~i eonsolideaza bobina.

Realizarea In[a~urarilor din folie nn necesita instalatii speciale in ate­lierele de bobinaj.

lnfa~urarile din folie sin't rezistente din punet de v~dere mecanic ~i se racesc bine. Bornele bobinei din folie slnt scoase eel mai frecvent prin doua bare intre care se gase~te folia sudata frontal pe toata inalpmea ei (fig. 16.29 ~i fig. 16.30, a) sau prin indoirea suecesiva a foliei ~i apoi, ie~irea, sudata prin puncte (fig. 16.30, b).

g) Infa~urarile alternate, numite ~i infa~urari en gale~i alternati, slnt utilizate atnnci cind se urmare~te 0 tensiune de scurlcircuit mica ~i 0 dimi­nuare a fortelor electr.odinamice axiale. Acest tip de infa~urare se mai utilj­zeaza la transformatoarele in manta ~i la transformatoarele racite cu aer, cu coloane orizontale.

La infa~urarile alternate, portiuni din infa~urarea de joasa tensiune alterneaza cu portiuni din cea de tnalta tensiune (fig. 16.31 ~i fig. 16.32). 1n cazul figurii 16.31, solenatiile galetilor de joasa tensiune sint egale cu eele ale galetilor de ina Ita tensiune, galetii de capat avind cite 0 jumatate din sole­natia galetilor principali pentru a forma jnfii~urari alternate simetric, cu 0

•

3

5

•

•

•

Fig. 1a.29. lnfa~urare cilindrica stratificatii din folie de Aluminiu : 1 folie; 2 izolatie de M.rtie dinlre slraluri; 3 izolatie egalizare; 4 bare de ie$ire (inlerioare) ; 5 • bare de ie$ire (ex/erioare); 6 canal

de racire.

832

•

,

a

•

l I I I I

I I •

I I I I I I I I ----

I I 00 0 I I I I I ,

0 I 00 • I I I I 00 0 - -

I , 00 - -- ---

0 I •

0 • -- -I,

a b Fig. 16.30. Forme de realizare a capetelor (ie~irilor) Infilsurilrilor din folie: •

cu cate doua bare de aluminiu, inlre care se sudeaza (rontal folia; b • fndoirea pnn

suceesiva a (oliei $i sudare prin punele.

b hJ -----

h/2 " ---Or ---Clp --- h.l2 -----h, o.

h, • --- hI OJ 0,

hJ ) ---- -

h/2 ------------ ---------- --

------------

I

a Fig. 16.31. Infil~urilri alternate simetric ~i formele corespunz1itoare de variatie a

campului magnetic de scilpilri:

,

•

a- eu bobine inlregi; b - eu bobine sectionate $i canale de raeire all sau alJ fnlre ele .

----------- ---- -- -------- - - -- - - - - -

w 12 w --.y---

-- ----'--'7 --- - --------- - --- ---- --- . - .

----- --~ - • --

- --- ---- f-- ---------- --- hJ _~w /2

OJI -,. ---__ --- -------- - --

----- -------~

w/3 -.......!-'t'-~-- ,-- ----

hi wJ2 ---------

a b ,

Fig. 16.32. Infil~urilri alternate nesimetric ~i formele corespunziitoare de variatie a campului magnetic de scilpilri:

a joasa lensiune eu un galet mai mull deetll inalla tensiune ; b . joasa $i inalla fensiune eu aeela$i numar de gale/i.

53 - Proiectarea ma~inilor eieclrice - cd. !53 833

•

repartitie simetrica a dmpului magnetic de scapari. Uneori, In vederea imbu­natatirii raciiii, galetii se divid astfel indt intreaga infa~urare este constituitii din semigaleti (fig. 16.31, b). Cimpul magnetic fiind nul in canalul dintre semi­galeti, prezenta acestui canal nu influenteaza valoarea tensiunii de scurtcircuit care se calculeaza cu acee~~i relatie ca ~i pentru cazul din figura 16.31, a.

In cazul din figura 16.32, galetii de inalta tensiune sint egali intre ei ~i alterneaza cu galetii de joasa tensiune care slnt, de asemenea egali lntre ei, dar fara a se simetriza solenatiile, formind infa§urihi alternate nesirnetric, folosite mai rar.

Bobinele lnfa~urarilor de inalia tensiune se pot realiza din conductori rotunzi sau profila~i, sub forma de galeti jumelati sau sectiuni de bobine con­tinue in galeti. Bobinele infa~urarii de inalta tensiune se leaga de obicei in serie entru inlaturarea nesimetriilor.

nfa~urarea de joasa tensiune se formeaza din sectiuni de infa~urari spiralate sau de infa~urari continue in galeti legate in paralel sau serie­paralel.

Luihd cazul infa~urarilor alternate simetric cazul utilizat in practica in baza definitiei lor se poate scrie relatia solenatiilor

1

2

notatiile fiinq cele din figura 16.33 . . Din relatia (16.36) rezulta

w, I

•

wi

It

• Wj

1;

/ w-I

1n JT

IT

JT

IT

JT

IT

1/ 2 JT

a

ljcap

I jmij

r. .. J!l"J

Ijcap

1 W i

2 Ii---"- =

W j

1 I j [A] 2

I

I I

I I

,

,

IT

IT

IT

-

I •

>

-1/2 JT

-•

1/2JT

b Fig. 16.33. Repartitia curentilor la infii~uriirile ;llternate simetric: a cu jumalati de gaLeti (de joasa lensiune) La capete ; b - cu gaLeJi

de joasa lensiune egali.

834 •

(16.36)

•

(16.36,a)

•

•

•

,

•

-

adidi, valoarea curentului li e al galelului de cap at este egala cu jumatate din valoarea curentului Ii al galetilor intermediari. tn ipoteza unor densitati egale de curent, sectiunile conductoarelor vor fi in acela~i raport. .

In concluzic, iipul conslruciiv de Infii~urare se alege In funcfie de cerinfele de exploalare ~i de producfie penlru Inlregul ll'ansformaior. Tolodata, la toate tipurile de infa~urari examinate s-au indicat ~i limitele uzuale de utilizare a acestora in functie de puterea pe coloana, de secpunea spirei, respectiv de curentul de faza 1ji de tensiunea infa~urarii. 0 recapitulare a domeniilor de aplicare a tipurilor de infa~urari utilizate la transformatoarele de putere, este data in tabelul 16.7.

Daca transformatorul prezinta particularitatea de a avea solicitari me­canice, electrice sau termice ridicate, tipul constructiv de infa~urari adoptat trebuie sa prezinte avantaje mai mari in acea privinta.

La alegera, apoi dimensionarea infa~urarii, trebuie sa se aiba in vedere posibilitatile de transmisie a caldurii de la infa~urare la agentul de racire. De aceea, dupa dimensionarea bobinelor, trebuie sa se verifice densitatea de suprafa~a q a pierderilor, adica pierderile din infa~urare disipate pe unitatea de suprafata de racire a bobinei, masurate in W 1m2

• La transformatoarele cu circulatia naturala a uleiului, densitatea de suprafata a pierderilor trebuie sa nu depa~easca valorile q 1 200 1 400 W 1m2, iar la cele cu circulatie fortata, q 2000 2200 W 1m2. La transformaloarele uscaLe, valorile lui q depind de clasa de izolatie a transformalorului ~i de largimea canalelor de racire; pentru clasa de izolatie F se admite q 300 - 700 W /m 2

•

Schema Ide reglaj a tensiunii transformatorului contribuie ~i ea ·in mare masura la alegerea tipului construcliv al infa~urarii, mai ales atunci cind pot apare forte electrodinamice axiale de scurtcircuit periculoase [3].

Avind delerminate numerele de spire ~i secpunile cailor de curent ~i cunoscind condi pile de realizare ale diferitelor tipuri de infa~urari, in baza tabelului 16.7 se poate alege, intr-o prima etapa, cite un tip de infa~urare pentru joasa ~i inalta tensiune.

Plecind de la infa~urarea de joasa tensiune, se determina dimensiunile geometrice ale ambelor infa~urari, cum slnt: Inaltimile H B, grosimile a i ~i ai' precu m ~i diametrele interioare ~i exterioare ale acestora. Definitivarea acestor dimensiuni ,amine sa fie confirmata de verifica:r:ea parametrilor de scurtcircuit ~i a temperaturilor infa~urarilor.

eu acesle dimensiuni, la~imea ferestrei transformatorului in aceasta etapa, conform figurii 16.8 rezulLa

•

16.3.4. PRIZELE DE REGLAJ $1 REDUCEREA SOLENATIILOR

I

' (16.37)

•

Transformatoarele de putere se echipeaza cu dispozitive care permit reglajul tensiunii in treple, prin schimbarea nu marului de spire al uneia dintre infa~urari. Reglarea numarului de spire se efectueaza cind transformatorul este deconectat de la retea sau cind este in sarcina, in functie de constructia comutatorului ~i de masurile constructive adoptate in acest sens. I

835

TABELUL 6.7 •

Sinteza tipurilor de fnfu§ururi ale transformatoarelor de puiere, eu referiri la posibilitatea lor de aplieare

-

• Dimensiuni Numiir Utilizare Limite de aplicare conductoare •

Nr. [mm] maXIm Tip infa~urare Avantaje Dezavantaje de crt.

conduetoare prefe- • curenti tensiuni in paralel POSI-

b • bila [A] [kV] a rata • -• •

1 Cilindriea Tehnologie simpla ; Rigiditate mecanicli re- JT IT 60-800 ~1 4-10 6-15 4 • • • ,

Racire buna dusli I ,

2 Tip Brusch Tehnologie simplli ; Rigi ditate mecanicli re- JT IT ~1 000 ~35 2-3 12 - 18 4-16 Rlicire buna dusa I

3 Spiralatli Rigiditate • • Cost ridicat fata de JT < 200 ~35 2-4 8-16 12 la un mecal1lca -buna; infasurarea cilindrica Inceput •

Izolatie sigura ; Racire bUna -

I' 4 Continua In galeti Idem Idem IT JT > 20 > 3 1,2-3 12-18 4

• •

•

5 Sectionata (In Idem Idem IT - < 50 ~60 00,5-3 galeti) -

2-4 3-6

6 Stratificata Tehnologie simpla Rigiditate mecanica IT JT ~100 > 1 03-3,5 sc3.zuta la conduc- 4 tor rotund

•

2-5 4 - 6

• • ,

7 Infa~urare din Rigiditate mecanica Tehnologia de izolare JT IT 20 - 1000 <15 0,025-2 200- -folie buna; si de realizare a co- 1000 •

Rlicire bun a ; nexiunilor este mai Comportare bun a la complicatli

impuls de tensiune •

I .... -- -

Prizele de reglaj pot fi prevazute in principiu fie la infa~urarea primara, fic la cea secundaI'a, prin modificarea sau pastrarea solicWirilor magnetice. La transformatoarele de putere, indiferent de rolul infa~uriirilor ca primare sau secundare, de regula infa~urarea de in alta tensiune este prevazuta cu re­glajul numarului de spire, din urmaloarele motive:

- scoaterea prizelor de reglaj este mai u~oara tehnologic, infa~urarea de inalta tensiune fiind a~ezaia la exterior, iar sectiunea conductoarelor este mai redusa ;

numarul de spire necesar treptei de reglaj se poate ajusta mai u~or. fiind mai mare ~i, totodata, permipnd 0 pozitionare mai adecvata pentrll reducerea fortelor axiale ; ,

comutaiorul de prize este mai simplu, avind contactele ~i bornele pentru curenti mai mici, chiar daca cresc distantele de izo\ati e.

Reglajul iensiunii la transformatoarele de distributie se face in limitele standardizate de ± 5%; la unele transformatoare mai mari, pentru diminuarea fortelor axiale se impart treptele la ± 2 X 2,5 %. In functie de destinatia transformatorului, se pot utiliza ~i alte irepte de reglaj a tensiunii, cum este cazul transformaioarelor cu reglaj sub sarcina la care se realizeaza trepte de forma ± 6 X 1,67% ± 10 % ; ± 6 X 1,5% ± 9 % ; ± 8 X 1,25% =

= ± 10 % ; ± 8 X 1,5% ± 12 % ; ± 9 X 1,78 % ± 16 % etc. Schemele de principiu pentru reglajul tensiunii sint date in figura 16.34. Cazul din figura 16.34, a esLe intilnit la infli~urarile stratificate. La in­

fa~urarile stratificate conectate in stea, legatura la borne se scoate, de obicei de la interior (fig. 16.35), iar prizele de reglaj sint aduse la un comutator de nul. La conexiunea in triunghi, pozitia stratului de la care se face legaiura la borna este indiferenia.

La infa~urarile stratificate, prizele de reglaj a~ezate pe ultimul strat nu produc asimetrii prea mari ~i, in consecinta, nici forte axiale insemnate.

In scopul diminuarii ~i mai mult a nesimetriilor datorate prizeior de reglaj, se poate utiliza schema din figura 16.36.

Scoaterea prizelor de reglaj de la infa~urarile stratificate se face sub forma de b\lclii, intiirindu-se izoiatia, a~a cum se aratii in figura 16.37 .

•

•

I 1 3

a •

~_ ...... ,

b

2 ....... 3

<

0,.--_

c •

•

3 1

I 2

d Fig. 16.34. Scheme pentru reglarea tensiunii in limite

• • mlCl.

•

•

•

837

•

,... ,... "" ,... ,... "I 1 I I " I i I II I I I I I I I I I II

I I I I 1 I I I I I - I I I I I I I I I I

I I 1 I I I 1 I: : I I I . I III I

I I: I 1 I I I I I I I I I I I I I ,~,I III -• I I I I I I I I I I I I I

I II I E-- I: I I I 1 I I III I I I I 1 I I 1 I 1 I I I I I I I I I III'I1 I I! I IIJel • I I 1

v oJ ,

• - ",," n nn

a b

Fig. 16:35. Scoaterea prizelor la infa~uriiri1e stratificate :

a infd$urare cu lensiunea pdnd la 10 kV; b fnfd$urare cu lensiunea pdnd la 35 kV eu ecran electrostatic E legal la borna de linie.

A

r-l ~ I I I I I I I I I I I I I 111111 >5, I I I

I I I I I I I I 111111 ~2 I I I

I t 1 I I I ~3 I I I I I I ~ - 1 I ~L. I I r I I I Xs ( , -

Fig. 16.36. Modul de scoatere a pri­zelor de reglaj la infa~uriirile stratifi­cate, pentru mic~orarea nesimetri-

ilor.

-• --

~

•

•

I<?IOIIIII~ I 19121i III c

-dlv.cama~Q !1\1\ de bumbac

a b - d Fig. 16.37. l\1odul de scoatere a prizei la 0

de tip stratificat.

•

infii~urare

•

•

\

3

•

1

J

a b

1

3

c

1

2

3

Fig. 16.38. Scheme pentru reglarea tensiunii in limite mici: a fn{a$urare eu 0 eaLe de eurenl; b eu doua eai de curen! in paraLe! in{a$urale in sensuri opuse ; c eu patru cai de curent

Q

in paraLeL, in{a$urale sueeesiv in sensuri opuse .

•

•

1

2

3

b

"-

•

uleialo Pre~

Borda dE> a pru •

c. Fig. 16.39. Posibilitiiti de scoatere a prizelor ~i modul lor de izolare :

•

•

a la 0 in{a§urare continua in galeli ; b La galefii din conduclor rotund, eu bucla a eondue-torului ; c ell. banda de cupru lipita .

•

Schemele din figura 16.34, b, 0 ~i d sint tipice pentru infa~urarile sec­tionate de tip galeti. Cazul din figura 16.34, c, est~ utilizat numai cind inHi­~urarea este conecLaUi in sLea ~i se urmare~te reducerea izolatiei comutatorului, altfel trebuie lasata 0 distanta de izolatie la jumatate din tensiunea de faza. tn cazurile b, c ~i d din figura 16.34, galetii cu spirele de reglaj sint a~ezati fie la mijlocul inaltimii infa~urarii, fie repartizati simetric fata de mijloc, la un sfert de inaltime incepind de la capete, cum se arata in figura 16.38.

La infa~urarile continue sau la cele cu galeti dubli, se recomanda scoa­terea prizelor de la trecerile exterioare dintre galeti fara lipire, cu bucla din acela~i conductor (1 fig. 16.39, a). .

Scoaterea prizelor printre galeti (2 fig. 16.39, a) se face cu lipituri ~i 0 izolape core,spunzatoare, marindu-se ~i canalul dintre galeti, daca este cazu!. Scoaterea prizei din interiorul galetului (3 fig. 16.39, a) nu se practica decit in cazuri speciale la galeti realizati cu conductor rotund (fig. 16.39, _b ~i c). '

Scoaterea din circuit a galetilor de reglaj provoaca 0 asimetrie in repar­titia spatiala a solenatiilor, asimetrie care este cauza forteTor electrodinamice axiale. Aceste forte pot fi miqorate (reduse) prin rarirea spirelor in zonele de reglaj ~i la cealalta infa~urare care uu este prevazuta cu prize de reglaj.

Aceasta rarire a spirelor la inra~urarea fara prize se face In zonele de reglaj in a~a fel incit soleua~ia partii rarite sa fie egala cu jumatatea solenatiei galetilor de reglaj. Astfel, la un reglaj de ± 5%, care ocupa 10% din inaltimea bobinei, va trebui plasata nUIl).ai 5% din solenatia infa~urarii far a reglaj. Acest lucru se realizeaza prin cre~terea distantelor intre gale1 i sau spire.

La transformatoarele mari 1)i cu tensiuni inalLe, cu izolatia galetilor de capat intarita, apare 0 anumita neuniformitate a repartitiei solenatiei 1)i se impune, in acest caz, 0 rarire corespl1nzatoare ~i a spirelor la Infa~;urarea de joasa tensiune.

Rarirea spirelor se practica la transformatoarele de plltere, incepind cu 800 kVA.

16.4. CALCULUL P1IERDERILOR S1 CURENTULUI •

DE FUNCTIONARE IN GOb •

tn timpul functionarii in transformator seproduc pierderi atit in infa­~urari datorita rezistentei electrice, cit 1)i in miez, datoritii curentilor turbio­nari ~i fenomenului de histerezis, ca urmare a variatiei in timp cu frecventa f, a fluxului magnetic. Este important, de asemenea, de determinat curentul de magnetizare care creeaza solenatia necesara producerii fluxului magnetic.

•

•

16.4.1. P1ERDER1LE IN INFA$URAR1 $1 MASELE CONDUCTOARELOR

- Rezistentele infa§lll'arilor pe fad - primara 1 ~i secundara 2 - se determina cu relatia

R = w, .• [m'd 1.2

1, 2 P.a. • (16.38) [0], • S wl,a

840

•

• III care: p& este rezistivitatea maierialului conducLorului din care este

facuUi infa~urarea, la tempera lura convenponala de lucru .&, in .Qmm2/m.

Pentrll conductoarele din cupru electrolitic moale (CuEm) PCu1l5" 0,0246 .Qmm2jm, pentru c1asa de izolatie F. la care.& 115°e

(la' transformatoarele in aer -uscate) ; Pcu75° 0,022 .Qmm 21m, pentru c1asa de izolatie A, la care.& 75°C

(1a transformatoarele in ulci). Pentru conductoarele din aluminiu: PA175 0 0,037 .Qmm2jm (deoarece aluminiul se folose~le, in special,

la transformatoarele in ulei); lmed1, 2 esle lungimea medie a spirci infa~urarii primare, respectiv

infa~.lIrarii secundare, in m, ~i se cletermina din constructia grafica (la scad.) a infa~urarilor.

De exemplll, pentru transformatoarele mici, Cll miezul drepLunghiular, rezllita :

pentru infa~urarile suprapuse (fig. 16.6, a, c) :

l,nedl ~ 2(0,5 cm + b + [g + 2a1) [cm];

lmea2 ~ 2(0,5 em + b + 19 + 4a1 + 2a2) [cm];

pentru infa~urarile separate (fig. 16.6, b):

lmeal ~ 2(0,5 cm + b + 19 + 2a 1 ) [cm];

lmed2 ~ 2(0,5 cm + b + 19 + 2a 2) [cm],

(16.39)

•

• (16.39, a)

un de cei 0,5 cm, tin seama de jocul de asamblare al carcasei pe miez ~i de grosimea carcasei bobinei care se confectioneaza de regula din stic1otextolit gros de 1 mm (b, l g, a1 ~i a2 se introduc in cm, apoi rezultatul se transforma in m). -

Pentru transformatoarele mai mari, Cll miezul in trepie, lungimea medie se determina in functie de diametrul me diu al fiedirei infa~urari..

Astfel, •

[med 1, 2 = 1tDm 1,2 [m], (16.39, b)

unde Dm 1,2' sint diametrele medii ale infa~urarii primare, consideratii· de inalta tel1siune, respectiv secundare, date de relatiile (v. fig. 16.8)

~ •

•

Dm2 = Dc + 2amj + aj [cm];

Dm1 Dc + 2(amj + aj + aji) + ai [cm]; (16.39, c)

Swl,2 sectiunea din STAS a conductorului, in mm~. - Pierderile in infa~urari :

pentru infa~urarea primara 1 ~i secundara 2 •

- (16.40)

unde: •

•

k r1 ,2 este factorul de majorare a p,ierderilor in curent alternativ, fata de cele in curent continuu. Valoarea me die a acestui factor este:

ff4i

I

• •

pentru infa>\iurarile realizate din conductor rotund

, r kr - 1 + 0,8 IX;

p·10'

2

pentru infa>\iurarile din conductor profilat

k r = 1+1,73IX; r 2

a4(m; - 0,2) p·10·

(16.40, a)

(16.40, b)

~l III care:

,

k. dn. J. bn IXr = II ,C/.p = \ R ,

HB HB (16.40, ~

kll coeficientul lui Rogowski ~i se determina cu relatia (16.49, c) ; n numarul de conductoare pe inaltimea bobinei respective; m. numarul de conductoare pe grosimea bobinei respective; p, se introduce in Qmm2 /m, iar dimensiunile in cm.

DensitaliJe de suprafala ale pierderilor din infa>\iurari sint : pentru infa~urarea de j oasa tensiune

pentru infa~urarea de inalta tensiune

cS rd

(16.41)

(16.41, a)

unde SWJ ~i Swi sint ariile tutUl'or suprafetelor de racire a infa~uriirilor pe 0

coloana (c, este numiirul de coloane), adicii ale suprafetelor in contact cu agen­tul de riicire pentru fiecare din cele douii infii~uriiri, in m 2 (din ariile canalelor de riicire se scad portiunile ocupate de pene ~i distantori care ocupii cam 0; 15 0,20 din ariile canalelor cilindrice). Ariile suprafetelor canalelor radiale (orizontale) se vor reduce la j umiitate, eficienta lor fiind mic~oratii in cazul circulatiei naturale a agentului de racire. .

Valorile lui q nu trebuie sa depii~eascii 1 200 W jm2 1a transformatoarele cu circulatie naturalii a uleiului >\ii 2000 W jm 2 la cele cu circulatie fortatii a uleiului.

La lransformatoarele uscale in clasa de izolatie F Iimitele lui q sint cu­prinse intre 300 700 W jm2 (limitele superioare sint pentru canale cu di­mensiuni mai mari).

Pierderile tot ale electrice sau pierderile la functionarea in scurt­circuit la curentii nominali

(16.41, b)

Valoarea obtinuta pentru P kN, trebuie sa fie apropiata de cea impusii initial prin datele de proiectare (v. par. 16.1). Dacii diferenta este mare, se reconsiderii situatia, prin schimbarea sectiunii conductoarelor sau dimen­siunilor infii~uriirilor (abaterile ad mise sint incticate in ST AS 1703/1-80).

- Masele conductoarelor infii~uriirilor primarii. 1 ~i secundara 2

(16.42)

842

•

•

•

•

A

III care: •

Yell! .2

Y A 11.2

8,9 .10-3 kg/cms, este masa specifica a cuprului; = 2,7 .10-3 kg/cm 3, este masa specifica a aluminiului; - se introduce in cm2; S 't01.2

l,,,edl.2 - se introduce in cm. •

• Pentru w! se considera W 17" dat de relatia (16.10, b).

16.4.2. P1ERDER1LE IN FIER $1 CURENTUL DE FUNCT10NARE IN GOL

M asa neW a {ierului tuturor coloanelor c ~i, respectiv, tuturor juguri­lor j :

penlru lransformalorul monofazal CLl doua coloane (fig. 16.2, a, c ~i fig. 16.6, a, b)

(16.43) •

GFej = 25 j L j y1"< [kg] ;

penlru lransformalorul monofazat, In mania (fig. 16.3 !?i fig. 16.6, c)

GFee 5eLeY1"e [kg] ;

GFej = 25,(Le + L')YFe [kg]; (16.43, a)

pentru trans{ormatorul lri{azat cu lrei coloane (fig. 16.2, b)

GFee = 35eL eY1"e [kg];

GFe , 25,L j Y1"e [kg], (16.43, b)

in care: YFe 7,65.10-3 kg/cm3, este masa specifica a fierului tolelor; Le, L, se introduc in cm; 5 e, 5, se introduc in cm2 •

PierderiJe in fier, ale transformatorului care reprezinta !?i pierderile la functionarea in gol se calculeaza cu relatia -

f 1,3( 2G 2) Po ~ P Fe PFee + P Fe , kpPIO/SO Be Fee+B,GFej [W], 50

(16.44)

• III care: kp ~ 1,03 ... 1,07 dad sectiunea miezului este in trepte; kp ~ 1,05 ... 1,15 daca sectiunea miezului este dreptunghiulara; PIO/SO este cifI:a de pierderi specifice a materialului tolelor, din care

este facut miezul magnetic; PIO/SO 0,45 W jkg, dad miezul se face din tabla silicioasa laminata

la rece cu cristale orientate !?i grosime de 0,28 0,35 mm; PIO/SO 2,3 W /kg, daca miezul se face din tabla silicioasa laminata

la rece cu cristale neorientate !?i grosime de 0,5 mm (este cazul miezurilor in manta !?i din profile E, D, L) ;

Be, B j (vezi relatiile 16.12) se introduc in T.

843

OBSERVATIE. tn practica fabricatiei lransformalo:J.rclor s-a conslatat ca valorile coeficicntului de majorare a pierderjlor in fier, datorit:1 prelucrarilor prin ~tantare kp, sint mull mai mari, ajungind pina la kp = 1,2 - 1,25.

- Componenta activu a curentuJui de functionare in gol, se obtine eu relatia

[A]. (16.45)

Componenta reactiva a curentului de functionare in gol sau curentul de magnetizare (valoare eficace), se determina din legea circuitului magnetic aplicata pe un contur r, corespunzator liniei mediane a cimpului magnetic uti} care parcurge alit coloanele ~i jugurile magnetice, cit ~i intrefierurile fictive de imbinare dintre acestea.

AsUel, daca nil este nu maru I intrefierurilor de imbinarc parcurse de conturul r, rezulta:

cu :

cu:

penlru lransformalorul monofazal Cll doua coloane

[A], (16.46)

n/j 4, daca miezul este impachetat din tole simple (de profil J) ; na 2, dad\. miezul este impachetat din tole de profil L etc. ;

pentru transformalorul monofazat in manIa •

•

lor = J ~ = ___ . ________ '--fLo'--_

Ii W ,

[A], (16.46, a) •

na 4, daca miezu I este impacheLat din tole E ~i 1 (fig. 16.6, c) ; na - 1, daca miezul este impachetat din tole ca in figura 16.3, b;

penlru transformatorul lrifazat cu trei coloane (pentru coloanele ex-treme)

L BI "i H eLe + HI 1+ na ---'- 0

J Or = J ~ = . _________ fL'--o'--_

Ii W ,

[A] (16.46, b)

(pentru coloana din mijloc nu se mai ia produsul HjL j ),

cu nil 2, pentru miezurile feromagnetice in constructie normala, in care:

•

He, H j sint

844

intensitatile cimpului magnetic in coloana ~i, respectiv, in jugul miezului feromagnetic, in A/cm. Valorile lor se iau din curb a de magnetizare B f(H) a tolelor din care este facut miezul, pentru inductiile magnetice respective B c ~i B j' Pentru tabla silicioasa laminata la rece cu cris­tale orientate de 0,28 - 0,35 mm grosime, aceasta curba este (sub forma de tabe!) indicata in anexa 4, iar pentru tabla laminata Ia rece cu cristale neorientate de 0,5 mm grosime; in anexa 2 ;

•

I

,

•

se introduc in cm: este lungimea intrefierului fictiv a rostului de imbinare dintre

tolele coloanelor ~i jugurilor, in m. In cazul miezurilor din tole cu cristale orientate de 0,35 mm, la 0 imbinare prin fnire!esere ~i la valori obi~nuite ale inductiei magnetice maxi me in coloana Be « 1,7 T [25];

at (0,02 0,04) .10-3 m (valorile mai mici se iau la imbinarea sub un unghi de 45°), In cazu I miezurilor din tole cu cristale neorientate de 0,5 mm grosime, la 0 imbinare prin Inlre!esere sub un unghi drept ~i valori ale inductiei maxime in coloana Be « 1,1 T [25] ;

31 « 0,02'10-3 m (valorile mai mici se iau in caz;ul utilizarii tolelor profil E, U etc., pentru care numarul rosturilor de imbinare dintre tole este mai mic) ;

B, este amplitudinea inductiei magnetice in intrefierul fictiv de imbinare, in T, care se determina din conditia conser­varii f1uxului magnetic, adica:

B;= BeSe

S, = Be cos ex,

deoarece sec~iunea de imbinare

cos (X

unde, ex este unghiul de imbinare al lolelor zonlala (la imbinarea sub unghi drept, •

fata de = 0) ;

flo 4·7t .10-7 Him.

• Ofl-

OBSERVATIE. Daca in locul caractel'islicii de magnctizarc D ~ {(H), firma furnizoare a tablei silicioase utilizatii pentru miezul fcromagnctie, indicii pulerea spccificii de magnetizare go, in VAr/kg, In diferite induc~ii magnetic( ~i frecvente, atunei lor se detcrminii cu relapa (16.45), dar in locul lui P Fe se ia puterca reactiya nccesarii magncliziirii miezului Qo, pentru intreaga masa a act;stuia [41

cu :

1.'olJ. =1,05-1,12, pcnlru imbinal'i1c colo"nclor t;U jugurile sub un unghi drept; kolJ. = 1,25 - 1,30, penlru imbiniifile sub unghiul (X = 45° ± 15°,

(16.46, c)

- Curentul (total) la funclionarea in gol a trausformatorului (valoare eficace)

•

[A] ,

sau in procente din curenlul nominal absorbit de transformator

110 [%] _. 110 1 00 [ %]. IlN

\

(16.47)

(16.47, a)

845

,

Valoarea obtinuta se compara cu cea impusa initial prin datele de pro­iectare, de care trebuie sa fie apropiaUi. Dadi diferenta este mare se poate actiona, in sensul apropierii lor, asupra dimensiunilor miezului.

In mod normal, valorile lui 1JO [%] pentru miezul feromagnetie din tabla silieioasa cu crislale orienlate este sub 1,5 %, iar pentru eel din tabla silicioasa eu cristale neorientate sub 3 % .

•

16.5. TENSIUNEA DE SCURTCIRCUIT ,

Componenta aetiv:l a tensiunii de seurtcircuit se determina cu relatia

in care:

PeN 100 [%]. SN

Componenta reaetivii a tensiunii de scurtcircuit: penlru infa~urarile cilindrice ~i concenirice ,

kR 100 [%],

latimea echivalenta a canalului de seapari este (fig. 16.8)

i)' = a ' + ala + a,. + al + a, [em] j, 4 3

(16.48)

(16.49)

(16.49, a)

aj",~i a,a, fiind latimile canalelor de racire (fig. 16.10, c ~i fig. 16.27, c) ; lungimea medie eehivalenta a spirelor celor doua infa~urari

[m]. (16.49, b)

Daca una din infa~urari sau ambele infa~urari nu slnt prevazute eu ca­nale axiale de racire, atunci in relatiile (16.49, a ~i b) termenii aja sau!~i a,a se iau egali eu zero;

coeficientul lui Rogowski

1 (16.49, c) ,

" tn cazul dnd eele doua infa~urari a-le transformatorului au solenatiile nesimetrice (fig. 16.40), alunci in relatia (16.49) se introduce inaltimea HB cu valoarea eea mai mare (in cm), care de regula este pentru joasa tensiune, iar corectarea nesimetriilor se face cu faetorul .

(16.49, d)

unde: ,

x = (v. fig. 16.40);

r 3 pentru cazurile din figura 16.40, b ~i c; r 0,75 pentru eazul din figura 16.40, d.

-846

•

cD I

•

a' x

--=.l I

0--4

cD :r:

•

x __ II

b c

x :I: N a • I .,..,.

I

+ x :r: a C::! .....

d Fig. 16.40. Asimetrii posibile la inra~urarile transformatoarelor .

•

De asemenea, pentru eazurile din figura 16.40, a ~i d ,

• Hx a, - a. (HB H' ) - B; a,

pentru infa$urarile alternate simeLric (fig. 16.31) •

a

, • • •

x I

• cD I

(16.50)

unde (fig. 16.31)

•

[em] ;

2a j , + h j + h, - -----"'--'---'--'---'- ;

2rrb

(16.50, a)

(16.50, b)

lmea 7tDm [m], este ehiar lungimea medie a spirelor eelor doua in-ra~urari (a galetilor);

b grosimea radiala a galetilor (fig. 16.31), in em; p - numarul de perechi de galeti intregi ai infa~urarilor (1 pereehe '- 1

galct de j.t. + 1 galet de Lt.). De exemplu, in figura 16.31, a ~i b, rezulta p - 2.

- Tensiunea de scurtcircuit •

• (16.50, c)

trebuie sa fie pe dt posibil egala eu eea data prin tema de proieetare, abaterea trebuind sa se ineadreze in valorile implIse de STAS 1703/1-80 (v. tab. 3.8).

Daea valoarea calculata depa~e~te abaterea admisa, se impun modifi­cari in dimensionarea 'infa~urarilor, ~tiut fiind faptul ca ponderea cea mai mare 0 are componenta reactiva.

Se poate astfel actiona, dupa eaz, fie asupra inaltimii bobinei, modifi­dud dimensiuuile conductoarelor, a caualelor ~i a numarului de spire pe strat, fie prin schimbarea tipului de infa~urare, daca acest lucru este in concordanta eu pierderile in infa~urari ~i densitatea de suprafata q a pierderilor.

847

•

, ,

16.6. -CARACTERISTICILE DE FUNCTIONARE •

La un transformator, in special Ia cele de putere utiliiate in retelele de distributie, este indicat a se predetermina prin calcuI, caracteristicile de func­tionare in sarcina, dintre care mai importan te sint caracteristicile externe ~i ale randamentului. ,

16.6.1. CARACTERISTICILE EXTERNE

Caracteristicile exlerne reprezintii variiltia tensiunii secundare U2, in functie de variatia curentului secundar 12 , dnd tensiunea primara U I

~i factorul de putere al sarcinii cos tp2' Slnt constanti. Este important de observat aceste caracteristici pentru diferite valori

ale lui cos tp2 in functie de caracterul sarcinii. Aceste caracterisLici se pot determina aUL in valori absolute, cit ~i

in procente. Astfel, pornind de la relatia care define~te ciiderea de tensiune secundara in procente '

-

se obtine, in unitati relative

V 2• - v. 100 V 2•

•

V. 1 _llua[%l f(~), pentru UI = consLant i?i cos tp2 = constant, (16.51) Va. 100

• ill care: ~ 12112N' este valoarea relativa a sarcinii secundare; Llu 2 [%] caderea de tensiune secundara, in procente, da ta de relatia

Ll1l 2 [%] ~(lIka. cos tp2 + Il kr sin tp2) + :o~ (llkrCOS tp2 llka sin tp2)2[%],

. (16.51, a) unde componentele tensiunii de scurteircuit II Ira i?i II kn sint in procente.

Daca nu se indica prin tema factorul de putere al sarcinii secundare, atunci caracteristicile se determina pent ru cos tp2 1, cos tp2 0,7 inductiv i?i cos tp2 0,7 capacitiv.

16.6,2. CARACTERISTICILE RANDA>MENTULUI •

Caracteristicile randamentului repreiinLa valorile randamentului trans- , formatorului, in funcpe de valoarea relaLiva a sarcinii secundare, dnd ten­siunea primara U I i?i factorul de pu tere al sarcinii cos tp2 sint constante, adica .

= constant ~i

cos tp2 = constant, (16.52)

unde, P kN sint pierderile electrice totale in infai?urari Ia sarcina nominala (v. reI. 16.41, b).

• •

848 •

•

•

Cap ito 1 u 1 17. CALCULUL MECANIC AL TRANSFORMATORULUI

Din puncL de vedere mecanic, elementele componente ale transforma­torului sint solicitate in primul rind de fortele electrodinamice care apar in cazul scurtcircuitelor ~i in al doilea rind aUt de fortele necesare stringerii miezului cit ~i ' de greutatea partii decuvabile (ansamblu miez bobinat + ca­pacul cuvei cu toate accesoriile peel).

•

1'1.1. VERIFICAREA INFASURARILOtt. ,

LA ACTIUNEA FORTELOR ELECTRODINAMICE , . •

tn cazul scurtcircuitului, infa~urarile lransformatortllui, reprezinta . doua sisteme de COllductoare paralele parcurse de curenti in sensuri contrare

(neglij ind curentul de functionare in gol, cele doua solenatii primara 1 ~i secundara 2 sint considerate egale in valoare absoluta, dar de sensuri contrare. Acest lucru rezulLa din ecuatia solenatiilor transformatorului , , w1i 10 w1i1 + w2i2). Deoarece prin infa~urari trec curenti de sens contrar, rezulta ca intre cele doua infa~urari apar forte de respinge're (v. fig. 17.1). In schimb, elementel~ aceleia~i infa~urari, fiind parcurse de un curent de acela~i sens se atrag intre ele formind a~a-zisele forte interioare F t , care tind sa comprime infa9urarile in directie axiala. __

Fortele electrodinamice de respingere dintre infa~urari (1<\ F 2),

a~a cum se indica ~i in figura 17.1, a, se pot descompune in doua componente : forjele radiale F n care actioneaza asHel indt cauta sa intinda infa­

~urarea exterioara ~i s-o comprime pe cea 'inlerioara (fig. 17.1, b) ; forfe axiale Fa, care tind sa deplaseze infa1;>urarile in directie axiala,

actionind deci ~i asupra elementelor de consolidare axiala a infa~urarilor. Cum se observa din figura 17.1, a, fortele axiale dintre infa~udiri apar

nllmai in cazul dnd intre solenatiile celor doua inni~urari exista nesimetrii axiale (adicii inaltimil~ celor douii solenatii nu sint egale). De aceea, pentru

•

• • •

•

, ____ ..L,

.' a • b

Fig. 17.1. Fortele electl'Odinamice care aeponeaza asupra Infa~uriirilor · transformatorului:

a cazul general $i descompulleTea (oT/ei in forte radiale $i axiale i b actiullea for/elor radiale asupra eelOT doua fll{a$urari.

54 - Proiectarea ma~inllor electrice - cd. 153 849 •

•

•

•

inlaturaiea fortelor axiale sau reducerea lor, se cauUi ea in timpul functi()~ narii transformatorului, aceste nesimetrii (introduse de cele mai multe ori de treptele de reglaj al tensiunii) sa fie cit mai mici.

Fortele electrodinamice exista ~i in cazurile de functionare normala la sarcina nominala, dar ele slnt mici ~i de aceea nu slnt luate in considerare. La scurtcircuit insa aceste forte sint de sute ~i chiar mii de ori mai mari ~i pot produce avarii transformatorului (ele depind de valoarea maxima adica de amplitudinea curentului, nu de valoarea eficace).

Curentul de ~oc, la scurtcircuit brusc la bornele secundare (adica eel mai mare virf al curentului sau cea mai mare amplitudine) este

I ktn = kA lOO,j21vv [A] Uk

(17.1 )

unde:

•

kA = 1 + e-Ttukal Ukr este coeficientul de marire a curentului datorita componentei aperiodice. Va lorile lui kA pot fi aproximate ~i In limitele:

kA 1,2 1,3 pentru transformatoarele de putere mica; kA 1,5 1,7 pentru transformatoarele de putere mare (SN > 10k V A) ; Uk se introduce in procente [%]. FOl'la radiaHi in cazul Inni~urarilor concentrice este data de relatia [20]

Fr = flo (w,1.",)' im,a,kR

2HB [N]. (17.2)

Forta interioara care actioneaza in directie axialli asupra fieciirei In­fa~urari este

8' - --Fr [N],

2H8

deci in valoare absoluta, forta Fo din figura 17.2 este

8' Fo I Fi I Fr [N],

2HB

S' fiind dat de relatiile (16.49, a) sau (16.50, a).

CD I - x

(17.2, a)

. (17.2, b)

x

CD :r:

Fig. 17.2. Explicativii la fortele axiale care actioneazii asupra infa~uriirilor transformatorului.

850

•

Forta axiala, datoriHi nesimetriei infa1?urarilor (daca inaltimile celot doua infa1?urari concentrice parcurse de curenti nu slnt egale), se obtine cu expresia aproximativii.

[N], (17.3)

in care: x este nesimetria relativa a infii.1?urarilor

x (17.3, u)

X, fiind nesimetria geometrica a infa1?urarilor (v. fig. 17.2). Efortul unitar la intindere in infa~urarea exterioara (de inalta tensiune)

este

[MPa] • (17.4)

cu SWj, in mm 2 (1 Pa = 1 N/m2; 1 MPa - 1 N/mm2) . . Aceasta valoare a lui ar nu trebuie sa depa1?easca limitele admisibile

aaltm = 30 60 MPa

aaltm = 22 30 MPa

pentru cupru;

- pentru aluminiu.

Infa~urarea interioara (de joasa tensiune), este supusa la comprimare; efortul uniiur se determina tot cu relatia (17.4), in care produsul wjS wi se in­locuie~te cu produsul wjS wi' Pentru ca solicitarea infa~urarii interioare sa fie de compresie pura, adica sa nu apara solicitarea la incovoiere pe distanta dintre doua pene consecutive, trebuie ca numarul de pene Zp, de consolidare a infa1?urarii interioare de miezul feromagnetic (pe circumferinta acesluia) sa indeplineasca conditia

1 + in care: •

Dim este diametrul mediu al infa~urarii de joasa tensiune in figura 16.8), in mm;

•

a dimensiunea radiala a conductorului de sectiune swi'

mate in mm, respectiv in mm2; E modulul de elasticitate al materialului conductor,

E e" = 1,15.105 MPa 1?i EAI = 0,99.105 MPa .

(17.5)

• expn-

EfOl·turile unitare la eompresiune datorate for~elor axiale, indreptate catre juguri sau la infii.~urarile de tip in galeti indreptate catre mijlocul infa­~urii.rii, se determina eu relatia

[MPa] (17.6)

in care: U1 •2 grosimea inra~urarii 1 sau 2 (pentru care se face verificarea),

in mm; latimea distan ~orilor din directla axialii. (cei din canalele transver-sale sau cei frontal i) a infa~urarilor, in mm ; . numarul distantorilor din directia axiala. • •

851

•

In cazul efortul unital' eu relatia

infa~urarilor de tip eilindric sau slratifieat, se determina ~i de eompresiune din eadrul infa~urarii (dintre eonductoare)

• •

[MPa], (17.7) -

eu [mea l,2 ~i a l ,2 in mm. Valorile determinate pentru 0"" nu trebuie sa depa~easca limitele admi­

sibile ~i anume : •

O"""am :::::; 20 MPa, pentru transformatoal'ele eu putel'i pina la 6 000 kVA ; O"aaam 35 40 MPa, pentru transformatoarele mai mario

• • In transformatoarele cu infa~ul'ari alternate, forta cea mai importanta

care actioneaza asupra infa~udirilor (galetilor) este cea axiala, pentru care se obtine expresia [20]: . ..

(17.8)

•

in care semnificatia tel'menilor este aceea~i ca in relatia (16.50) ~i figura 16.31. Aceasta forta axial a solicita galetii (in special cei de capat, sau cei din

zona de reglaj a tensiunii) la eompresiune, iar pe lungimea dintre doua distan­toare izolante vecine ~i la incovoiere .

•

Astfel, dad\. pe lungimea dintre eele doua distantoare vecine, ~aletul se considera ca 0 grinda incastl'ata la capete (in dreptul distantorilor) ~i in­carcata uniform pe toata lungimea, atunci momentul maxim de incovoiere este [15]

1\.1 = [N mm],

unde lungimea dintre doua distantoare vecine este "

,

Efortul unitar la incoyoiere este

0"= 111 [MPa], W

(17.8, a)

(v. ~i reI. (17.6» -

•

(17.8, b)

un de W este modulul de rezistenta al galetului, in mmS (de exemplu pentru ab'

un galet din conductor profilal W = Wg [mm 3]).

6

•

Efortul unitar la incovoiere nu trebuie sa depa~easea 70 MPa pentru cupru ~i 15 20 MPa pentru aluminiu .

•

17.2. CALCULUL MECANIC AL SCHELEI METAUCE

a) Consolele de presare a jugurilor, executate din otel profilat (cel mai frecvent profilul U) se calculeaza la incovoiere datorita fortei de presare a jugurilor ~i tot la incovoiere, insa in directie axiala, datorita fortelor electro­dinamice axiale de scurtcircuit.

852

•

y

~c

" A-A"

I

-!-+--x ,

L

L. y a

•

x 5

L

•

b • c

Fig. 17.3. Explicativil la calculul mecanic al schelei mctalice:

a penlru iransformalorul monofazai; b pentru trans(ormatorul trifazat; c detaUu cu scctiune prin bulonul de sirlillgere ; 1 bu/oll de strlingere ; 2 mall§on (lub) izolanl ; 3 izo-latie; 4 consola de presare; 5 tirant (se monleaza in spatiul dinlrc fll(a§urari).

Momentul incov'oietor, corespunzator fortci de presarc a jugurilor este (v. fig. 17.3):

pent.rll lransformaiol'lll moriofazal

F,L

8 [N mm] ; (17.9)

pentru transformatorul trifazat

M F,L

y= 32

-[N mm] (17.9, a)

unde, forta de presare a jugului este

•

in care: ps = 0,2 0,6 MPa, este presiunea necesara stringerii tolelor jugului.

• Valorile mai mari se iau pentnr cazuri cind stringerea se face cu buloane care tree ~i prin miez (evident izolate) . In cazul stringerii numai cu buloane marginale (neizo-late) se iau limitele inferioare ;

ina1timea jugului, in mm; distanta dintre buloanele extreme, in mm (fig. 17.3).

Efortul unitar la ineo v oiere datorita presarii

cry = My ::;; 100 MPa, Wv

(17.11 )

unde W y este modulul de rezistenta al profilului dupa axa y y, in mm8 •

•

85'3

•

Verificarea consolelor de presare la de scurtcircuit se face cu relatia [3]:

incovoiere, datorita fortelor axiale ,

~ 200 MPa, 12W",

(17.11, a)

unde W"" este modulul de rezistenta al profilului dupa axa x x, in mms. b) Bu]oane]e de stringere a consolelor de presare se calculeaza la in­

tindere datorita fortei de presare a jugului ~i la incovoiere datorita ridicari­partii decuvabile (partea care se introduce in cuva, cbmpusa din ansamblu miez feromagnetic + ansamblu infa~urari + schela metalica); ele trebuie insa verificate 1}i la incovoiere datoritli fortelor electrodinamice axiale de scurtcircuit. "')

Efortu] unitar in bulon, datorita fortei de presare ~i greutatii partii decuvabile, trebuie sa satisfaca I'elatiile :

- .pentru transformatorul monofazat •

. a = 0,5 F. + 2,5 Gx ~ 100 MPa; Sb d'

- pentru lransformatorul trifazat

a 0,187 F. + 2,5 Gx ~ 100 MPa, = S. d'

unde (v. 1}i fig. 17.3): . G este

Fs d

x

greutatea partii decuvabile, in N; forta de presare, data de relatia (17.10); diametrul bulonului, in mm; aria sectiunii bulonului (la baza filetului) in mm 2

;

distanta de la jug la consola (grosimea izolatiei in mm; de obicei x 3: 5 mm.

Verificarea buloanelor la forta axiala de scurtcircuit [20] : pentru transformatorul monofazat

a = 4,2Fox, ~ 200 MPa; d'

pentru transformatorul trifazat -

a = 4,6 Fox ~ 200 MPa. d 8

•

(17.12)

(17.12, a)

poz. 3),

(17.13)

(17.13, a)

c) Verificarea la strivire a tubului izolant al bulonului (numai in cazul dnd buloanele izolate trec prin miez) :

la ridicare, datorita greutatii partii decuvabile

as! = 0,25 G ~ 20 MPa; dUm

unde am, este lungimea man~onului izolant, in mm (fig. 17.3) ; la scurtcircuit, datorita fortelor axiale: pentru transformalorul monofazat

=O,42Fo ~ 40 MPa; dUm

•

(17.14)

(17.15)

•

854~ ____________________________________________ ___

penlru transformatorul trifazat

0,46 Fo 40 a8 t ( ax) = ' ~ da m

MPa (17.15, a)

OHSERVATIE. Pentru transforl11atoarele eu nesimetrii axiale ale infii~uriirilor, in l'elapile (17.13) ~i (17.15) in locul lui Fo se va lua forta F., deterl11inatii eu relatia (17.3).

Cap ito 1 u 1 18. CALCULUL TERMIC AL TRANSFORMATORULUI

Calculul termic al transformatorului se face in funcpe de modul de di­cire : cu lllei sau CU aer (uscat).

Simbolizarea sistemelor uzuale de racire a transformatoarelor in ulei (cele mai folosite) este facuta functie de circulatia uleiului ~i a agentului de racire care preia caldura de la u lei ~i 0 cedeaza mediului ambiant ~i anume:

NL circulatia naturala a uleiului (N) ~i mi~care libera (L) a aerului care race9te cuva ;

NS - circulatie naturala a uleiului (N) 9i cuva ventilata prin sufi are (S) cu acr;

FL circula~ia for~ata a uleiului (F) ~i mi~care libera (L) a aerului care race~te cuva ; .

F S circulatie for1 ata a uleiului (F) ~i cuva ventilata prin suflare (S) cu aer;

FA circulatie fortata a uleiului (F) ~i racirea cu apa (A) a uleiului.

18.1. CALCULUL TERMIC AL INFA~URARILOR RACITE CU ULEI

Cre~terea maxima admisa a temperaturii ' unci infa~urari in raport cu mediul ambiant este determinala de clasa de izolatie a transformatorului. , La 0 clasa de izolatie data, caderea de temperatura de la infa~urare la tempe­ratura standard a mediului ambiant este constanta. Aceasta cadere de tem­peratura poate fi, intr-o singura treaptii cum este cazul transformatoarelor uscate in aer, sau in mai multe trepte, cum este cazul transformatoarelor in ulei (fig. 18.1)

•

AT ENT IE . In lucrare se l10tcaza eu -& temperatura ~i ell e, caderea de temperatura (-&2 - -&,) denumitii ~i ln~alzire sa'l supra/ empera/ura.

Reprezentarea din figura 18.1 a repartitiei temperaturilor ~i caderilor de temperatura, intr-un transfor.mator cu ulei, clarifica 9i mai mult sensul valorilor din tabelul 18.1.

855 •

Tabelul 18.1

ValoriIe medii ale diderilor de temperatura embu ~i e,nua" in °C ,

Mod de racire embu em u B

, NL 22-24 48-46 NS 24-26 46-44

FS ~i FA 28 - 30 42-40 •

• , ,

Pentru transformatoarele in ulei, izolate in clasa A, la care caderea medie de temperatura intre infa~urare ~i mediul ambiant este de 70°C, se da in tabelul 18.1 0 repartitie orientativa a acestei caderi de temperatura in doua trepte : infa~urare-ulei (6 mbu 62 + 63 + (4) ~i ulei-mediul ambiant (61/W et = = 6u c + 6ra ), notatiile fiind in concordan~a cu cele din figura 18.1.

ulel

-

-cuva

-

----aer --

o

J CD

----

__ lnfa~urare

•

.-·c .­'-I-

.~ .~ :J :J .)9 ' VI' _ '0 ,!,; .1; o

---:.-- ---'--

Fig. 18.1. Repartitia caderilor de tempera­tura de la infa~urare la mediul ambiant, in

cazul transformatoarelor in ulei.

856

•

A. Giderile de temperatura

in infa~urari

Aceslea dcpind de forma bobine­lor ~i a conductoarelor precum ~i de grosimea ~i natura malerialelor utili­zate la izolarea conductoarelOl ~i izo­larea stbturilor [15].

Caleulele se lac pentru caderile de Lemperatura maxime din bobine 81,

dar in practica se utilizeaza caderile medii de temperatura 62 ; intre aceste caderi de temperatura este relatia

(18.1 ) •

a) In cazul inra~urarilor eilin­driec (fig. 16.10) la care fiecare con­ductor este in contact cu uleiul cel putin 0 parte, se poate considera ca temperatura medie a bobinei esle egala cu cea maxima (fig. 18.1) ~i deci cade­rile de temperaturi, maxima (6 1 ) ~i medie (62), din interiorul bobinei, sint nule, adica 81 62 0; caderea de temperatura a bobinei este, in acest caz, egala numai cu caderea de tempe­ratudi in izolatia conductorului de pe partea care vine in contact cu agentul de racire ~i se determina cu relatia

(18.2)

•

A

III care: 15 este grosimea izolatiei conductorului, pe 0 parte, in cm; . A ·i z

q

conductibilitatea termidi a materialului izolant, in W jcm °c, care se ia din tabelul 18.2 ; .. densitatea de suprafata a pierderilor in bobina considerata, in W jm". Valoarea lui q se determina pentru fiecare bobina in parte (v. relatiile 16.41), insa in relatia (18.2) se introduce valoarea cea mai maDe. Pierderile in bobina P b de la' numa­ratorul relatiilor (16.41) slnt:

- pentru cazurile din figura 16.10, ° ~i b •

pentru cazul din figura 16)0, c •

notatiile fiind cele de la _paragraful 16.4.1 (v. reI. 16.40).

•

Tabelul 18.2

Conductibilitatea termidi a principalelor materiale izolante folosite la transformatoarele In ulei

• Material A [WjcmOCl , •

Banda de bumbac lacuita 0,0027 Banda de pinza bachelizata . 0,0027 Teslitura lacuita 0,0025 Hirtie uscata 0,0012 Hirtie impregnata in lliei 0,0014 Hirtie impregnata in lac • 0,0017 Pre~pan 0,0017 Carton impregnat in lac 0,0014

• •

. . . . . .

•

,

.1 .Aria suprafetelor de cedare a calduriipentru bobina considerata, se determina, scazind din ada suprafeteion~ilindric~ aria suprafetelor acoperite -de pene, cu luarea in considerare a . latimii 'C1. a penelorpentru fiecare par.te. Astfel, }5entru 0 parte a bobinei, aria ocupata de .pene Va fi

• , • , Sp1. . ZpHBC1. [m"]. (18.3)

•

b) In eazul bobinelor stratifieate (fig. 16.27) de grosime 0b' OJ sau a j

~iacelor seclionate far3. canale J'adiale (fig. 16.25), valoarea maxima a tem­peraturii bobinei este la 0,5 a b cind racirea se face pe ambele parti; In acest caz, caderea maxima de temperatura in bobina se determina cu relatia

• ,

(18.4)

:(pentru galeti ·prin a b se intelege grosimea galetului a g (fig. 16.25).

.85.7

tn cazul dnd bobinele stralificate slnL bobinate direct pe cilindrul izo­lant ~i au numai 0 singudi suprafata de racire, atunci valoarea maxima a temperaturii se ana la 0,75 a b fata d canalul de racire, iar caderea maxima de temperatura In bobina este data e relatia j

(18.4, a)

tn relatiile (18.4) ~i (18.4, a), a b se ia In cm, iar ceilalti termeni slnt : p pierderile specifice produse Intr-un cm 3 de IJ:.laterial activ din In­

fa~urari, in W I cm 3, care se determina cu relatiile:

pentru conductor rotund

J'd' P = ko -10 - 2 [W I cm 3 ] ;

(d' + 8,)d' •

pentru conductor profilat

p =kp J'ab ,.1Q- 2[W/cm3], (a' + 8,)b'

-

(18.5)

(18.5, lL)

in care dimensiunile a, a', b, b' ~i d, d' ale conductoarelor se iau in cm ; ~8 grosimea izolatiei dintre straturi, in cm; J densitatea de curent, in A /mm2. Constantele de material au pen-

tru cupru valorile ko 1,68 ~i kp 2,14 iar pentru aluminiu, ko 2,71 ~i kp 3,44 ;

Am conductibilitatea termica medie, in W I cm °C a infa~urarilor care se determina cu relatiile [15] :

• III care:

pentru conductor rotund

Am = Ai' d + 28 + 8, [W I cm °C] ; 28 + 8, d' + 8,

pentru conductor profilat •

A ~ A' (a' + 8,)b [W I cm °C], m '(28 + 8,)b'

AA,(28 + 8,)

A,28 + A8, [W Icrn °C],

este conductibilitatea termica echivalenta a izolatiei;

(18.6 )

(18.6, a)

(18.6, b)

A conductibilitatea termica a izolatiei conductorului, in W I cm °C; A. - conductibilitatea termica a rnaterialului izolant dintre straturi,

in W /crn oC; d' , a' ~i b' sint dirnensiunile conductoarelor izolate, in crn; d, a ~i b dirnensiunile conductoarelor neizolate, in crn; 2~ d' d, respectiv 2~ a' a b' b, in crn, este grosimea

bilaterala a izolatiei conductorului. . tn cazul dnd izolatia dintre straturi ~8 nu se considera, in relatiile (18.6),

(18.6, a) ~i (18.6, b) se ia ~8 0. Conductibilitatile termice ale rnaterialelor izolante utilizate, A ~i 1..8 ' ,

se iau din tabelul 18.2. c) tn cazul infi1$u],(1rilor spiralate ~i a celor de tipul in gale/i, cu canale

radiale (fig. 16.15, 16. 20 ~i 16.26), la care elernentul de baza spira sau ga-

1t5.B

letul eedeaza zontale, eaderea

cal dura alit prin sllprafetelc yertieale, cit ~i prin eele ori-•

maxima de temperatura se ealeuleaza eu relatia

pa~ (18.7)

•

in care, in afara notatiilor eunoseute, hb este inalpmea galetului in em. Conduetibilitatea termiea medie in directia radiala Am:t, se determina

eu relatia (18.6), pentru eonducloarele rotunde ~i ell relatia (18.6, a), pentru eondlletoarele profilate.

Conduetibilitatea termiea medie in direetia axiala Amy se determina eu aeelea~i relatii, insa in care se sehimba b eu a, a' ell b' ~i b' eu a' .

•

•

B. Caderile medii de temperatura intre suprafata bobinelor ~i mediul de racire

Aeestea se determina pe baza unor relatii semiempirice, reie~ite din praetiea.

a) tn cazlll infa~urarilor cilindrice sau stratificate raeite eu ulei ~i realizate din conduetoare profilate sau rotunde, caderea medie de tempera­lura intre suprafata bobinei ~i ulei se determina eu relatia

(18.8)

in care q este densitatea de suprafata a pierderilor din bobina eonsiderata, in W 1m2.

Relatia (18.8) este valabila numai daea latimile eanalelor vertieale nu au valorile mai mici dedt cele indicate in paragraful 16.3.3 punetul B.

b) tn cazlll infa~urarilor spiralate ~i a eelor de tipul in galel-i eu canale orizontaIe, racite eu ulei ~i realizate din eonduetoare profilate sau rotunde, eaderea medie de temperatura intre suprafata bobinei ~i ulei, se determina eu relatia semiempiriea

(18.9)

in care: "

factorul kl depinde de sistemul de raeire al transformatorului ~i are valorile: kl 1, 0 pentru sistemul NL, kl 0,9 pentru N S ~i kl 0,7 pentru F S (vezi simbolizarile la ineeputul cap. 18) ;

factorul k2 tine seama de posibilitatile de circulatie yertieala a uleiu­lui ~i are valoarea k2 1,0 pentru suprafetele exterioare de la in alta tensiune ~i k2 1,1 pentru infa~urarile interioare ale joasei tensiuni ;

factorul k3 tine seama de posibilitati1e de CirC1Jlatie ale uleiului in canalele orizontale ~i se da in tabelul18.3 functie de raportul dintre inaltimea bobinei (galetului) ~i grosimea radiala a bobinei .

hb/ab

k.

• Tabelul 18.3

Valoarea factorului k3 din relatia (18.9) in functie de raportul dintre inliltimea bobinei (galetului) hb ~i grosimea ei radialli ab

(pentru galet au)

0,07-0,08 0,08-0,09 0,1 0,11-0,12 0,13-0,14 0,15-0,19

1,1 1,05 1,0 0,95 0,9 0,85

2

0,8 •

"859

,

•

c) in toate cazurile studiate, caderile me(lii de temperatura dintre infa~urare ~i ulei, dat e de rela pa

(18.10)

nu trebuie sa se abata mult de la yalorile indicate In tabelul 18.1. Cre~lerea caderii de temperatura embu peste limitele din tabel ~i scaderea corespunza­toare a caderii de temperatura ulei-mediul ambiant atrage dupa sine 0 dimi-nuare a posibiJitatii de supraIncarcare a transformatorului ~i, totodata, 0

cre~tere a suprafetelor de cedare a caldurii ditre mediul ambiant ; 0 valoare mai mica a lui em bu are efecte contrare, dar necesita 0 dimensionare mai larga a infa~urarilor.

18.2. CAI,CULUL TERMIC AL MIEZULUI RACIT CU ULEI

Calculul termic al miezullli feromagnetic se limiteaza la estimarea caderii maxime de temperatura dintre miez ~i ulei, e.,taT!It care are influenta asupra imbiitrinirii uleiului ~i a izolatiei .dintre tole. Aceas1 a cadere de tempe­ratura se estimeaza cu relatia semiempiricii [15]

• •

•

in care:

•

•

•

6' 6~' + 1,56;'

0' + O~' t 1,50;'

0' =

e~ =

e~ =

e~' =

e~' =

pa'

8At

pa

2CXCOtlV

pb2 [0C];

BAt

e~ b [0C], a

sint temperaturi fictive de cal cuI, unde:

[OC ], (18.11)

•

(18.11, a)

•

dimensiunile echivalente a ~i bale sectiunii miezului feromagnetic (fig. 18.2) se iau In cm;

coeficientul de transmisie prin convectie a caldurii (Xcon!' ~ 100 W/m2

,oC 0,01 W!cm 2 °C ; conductibilitaLea lermica longitudillala a pachetului Al ~i cea

transversala fata de tole At, in W!cmOC, se iau din tabelul 18.4;

Tabelul 18.4

Valorile conductibilitatilor termice At ~i At

Material I Al [Wfem °C] I At [W fern °C]

TabUI laminata la reee izolata eli carlit 0,19-0,21 0,26.-0,03

Tabla laminata la cald (3 - 4% Si) ~i izolata en lae(2OfLm) 0,20 0,028

Tabla lamiata la eald (1,8-2,3% Si) 0,26-0,3 -- izolata eli lac 0,043 - izolata eli hirtie . 0,025

•

II .D

•

•

a

----

-

--AI

I

•

•

Fig. 18.2. Dimensiunile eehivalente ale el>loanei (eu seeiiunca neta de fier So), care paslreaza ~i acclea~i arii de eedare a caldurii prin suprafeteJe

longitudinalc ~i transversale, faia de tole.

pierderile pe Ilnitalea de volum se delermina eu reJatia

p

•

(18.12)

in care: PFe Slnt pierderile specifice, In VV /kg, corespunzatoare inductiei

magnetice din miez, date de reJatia (vezi ~i reI. 16.44)

P Fe =. kp PIO/50 (18.12, a)

YFc = 7 650 kg jm3 = 7,65 .10-3 kg /cm 3,

iar kFc are yaJoarea din reJatia (16.4). Caderea de temperatura Sma"'!1t TIll este limitata prin norme, dar pentnl

a nu conduce la imbatrinirea uJeiuJui in limp, se recomanda sa nu depa­~easca 30 - 35°C.

18.3. CALCULUL CADERU DE TEMPERATURA DINTRE PERETELE CUVEI CU ULEf ~I AERUL DIN EXTERIOR

Penlru calculul caderii de temperatura dintre pereteJe cuvei ~i aero era Slnl necesare stabilirea suprafeteJor de cedare a caldurii prin convectie ~i prin radiatie. Determinarea acestora nu se poate face dedt prin iteratie, pornind

8tH

de 1a unele date considerale a fi cit mai apropiale de realilate. Apoi, avind pe Sea, aria suprafetei de radiatie S, ~i aria suprafetei de convec~ie S eD' se pot scrie relatiile de verificare a evacuarii p'ierderilor din lransformator :

P , ocrS caS, [W];

P r + P eD = 1,05 (P k + Po) [W].

A. Estimarea diderii de temperatura dintre cuva ~i aer Sea

Se determina intr-o prima aproxima pe Cll relatia

• In care:

(18.13)

•

(18.14)

temperatura nominala a infa~urarii &N este stabilita de clasa de izo-latie a transformaLorului ~i pentru clasa A, &N .105°C;

,

caderea de temperatllra e11lbU este data de relatia (18.10), pe baza elementelor calculate;

caderea de lemperatura eu e variaza intre 5°C ~i 6°C. Pentru valorile mention ate in cazul clasei de izolape A ~i ' temperatura

mediului ambiant &" 35°C, relatia (18.14) devine

Sea ~ 65°C - embu rOC]. (18.14, a) •

Daca se tine seama de variapa temperaturii uleiului ~i a bobinelor pe verticala, pentru a nu se depa~i temperatura de lucru corespunzatoare clasei A de izolatie, se constata ca temperatura maxima a uleiului depa~e~te cu cel putin 10°C temperatura medie, ~i relatia (18.14, a) trebuie scrisa sub forma

eea ~ 55°C (18.14, b)

•

B. Aria suprafetei de radiatie a transformatorului

Este definita de figura 18.3 ~i se poate aprecia luind ca baza dimensiu­nile cuvei ~i anume (fig. 18.4) :

pentru cuvele dreptunghiulare

(18.15)

pentru cuvele ovale

S, . k Se'l) = [2(A (18.15, a) •

in care dimensiunile A, B ~i H e'/) (fig. 18.4) sint in cm, iar factorul k are va­lorile: k 1 pentru cuvele netede; k 1,2 1,5 pentru cuvele eu pereti ondulati sau cu tevi ~i k 1,5 - 2 pentru euvele Cll ra diatoare (S e'l) est e aria suprafetei cllyei propriu-zise).

•

862 . .

•

•

-

a • b c •

Fig. 18.3. suprafelele ecbivalente de radialie ale cuvelor : a cuvd cu pereli netezi (S,. = S,) ; b cuvd cu levi; c cuvd cu radia-

toare . Supra(e/ele de radia/ie sunl indicale cu Unie Intrerup/d .

..;. I •

•

M M •

I •

Il •

• •

J1 •

I~ IT~ -•

L X: ... L ... L

I

• •

• ,

A

·

/ / • '\

CD

+.L ./

•

'Sl.

Fig. 18.4. Dimensiunile cuvei transformatorului In ulei. -

- • 863

Dimensiunile euvei, penlru transformaloarele in ulei, eu tensiunile no­minale ale infa~urarii de inalUi tensiune pina la 60 kV, se delermina, conform figurii 18.4 ell relatii1e : .

A 2,M + Dei + 2s 5 [mm];

B Dei + Sl + h + dl + S3 + S4 + dg [mm] ; (18.16)

Il cv Lc + 211 j + Hie + HSj [mm], unde:

valorile distantelor de izolatie SH S2, •.. , S5 (eu semnifieatiile din fig. 18.4) se aleg din label u I 18.5 (dl> dg sint dimensiunile eonduetoarelor de legatura) ; eel mai freevenl 8 5 - S3 + S2 + S4 ; .

•

Distantele

UN [kV] 6.i

.,:. , 6 0

0 2 ,

10 • 0 0 2

15 0 0 2

•

20 • 0 0 2

35 2 4 6

60 5 •

110 20

millime de izolatie pentru conductoarele de legatura ale transformatoarelor in ulei

Dimensiuni, In mm •

I d S I <6 15 e>6 12 •

>6 10

<6 23 >6 18 >6 10

<6 32 >6 27 e>6 15

<6 40 >6 35 >6 22

;;'10 40 30 25

;;.12 40

Tabelul 18.5

Sk

20 17 15

25 22 17

33 30 23

38 37 30

50 42 40

55

75 170

Nota; 6.i este grosimea izola~ici eonduetorului de legiiturii, pe 0 parte; d - dimensi­unea eonduetorului pc directia Infii~urare-cuvii ; S - distanta de la eonduetorul ncizolat la euvii sau la infii~urarea proprie; Sk - distanta de la eondnctornl neizolat la grinzile de stringere sau alte piese legate la piimint, care prezinlii muchii.

distanta H ic de la jug la capacul cuvei se ia in Iunetie de valoarea tensiunii nominale a infa~urarii de inalta tensiune din tabelul 18.6 ;

Dei est e diametru I exterior al infa~urarii de inalta tensiune.

Tabelul 18.6

Distantele minime de la jUg la capacul cuvei II ),

U [kV] 6 10 20 35* 110** •

IIle [mm] 270 300 300 470* 500** •

* Pentru lran'lform'llo'lrele lrifazate ell S.v ~ 1 600 kVA ~i comutatorul de reglaj prins la eapaeul euvci, se ia IIle = 850 mm. .

** La tcasiunea de 110 kV, bo;-nele de intrarc pcntrn Inaltii lensiunc slnt dispuse Intre jug ~i peretele cllvei, iar IIle s-a ales numai In funcpe de posibililalea unei bune evacuiiri a pierderilor din transformator.

,

864 •

•

•

•

C. Aria suprafetei de convectie -ALia suprafetei de convectie se aproximeaza cu relatia

. SeQ = 1,05(Pk + Po)

256"" , c~

•

(18.17)

Aria preliminara a elemehtelor de racire Sen ata~ate cuvei proprfu-zise de a.rie Scv din relatiile (18.15) ~i (18.15, a), va fi ,

(18.18)

Dadi se alege tipul de cuva cu tevi sau cu lire atunci se determina lun­gimea totala a tevilor ~~ suprafetele lor utilizind datele tevilor folosite.

Daca se utilizeaza tipurile de radiatoare din figura 15.25 ~i figura 15.26, atunci se face uz de tabelele 15.3 ~i 15.4.

In cazul transformatoarelor mari, bateriile sint tipizate, avind in vedere , puterea care poate fi evacuata.

Avind ariile Set> Ser ~i SeD se .a~aza intr-o prima varianta elementele de • • •

racire aferenLe cuvei, apoi se deterinina pentru acest c·az Sr ~i SeD'

, D. Ciiderea de temperatura intre - . cuva ~l aer

•

Cu ariile Sr ~i SeD determinate mai sus, caderea de temperatura intre cuva ~i aer va fi

1,05(Pk + Po) 0,8 [0e]. 2,8S, + 2,5Sco

(18.19)

Daca valoarea 6ea a ie~it prea mare sau prea mica fata de valoarea care rezulta din relatia (18.14, b), atunci se actioneaza asupra ariei Sen marind-o sau mic~orind-o. recalculind dupa aceea pe S" SeD ~i Oea .

•

•

18.4. DETERMINAREA SUPRATEMPERATURILOR INFA~URARILOR ~I ULEIULUI, FA'fA DE TEMPERATURA

MEDIULUI AMBI)ANT, PENTRU TRANSFORMATOARELE IN ULEI

A. CCiderea de temperaturCi_lntre ulei §i cllvCi .se determina in final cu 0

precizie mai mare utilizind relatia • •

0,165k1 Sco

(18.20) •

in care kl = 1 pentru racirea naturala ~i kl = 0,9 pentru racirea fortata ell

aer. B. Supratemperatura stralurilor superioare ale uleiului {afa de aer care

se considera cu 20 % mai mare dedt valoarea medie .

(18.2] ) •

55 - Proiectarea 'ffia~lnilor electriee - cd. 153 , 865

C. SZlpratemperatZlrile bobinelor lnfa$llrarilor fata de medilll ambiant (aer) vor fi (v. fig. 18.1)

•

6ba = 6mb" + 611 " + 6ca ~ itN - ita [DC], (18.22) •

unde itN 105°C pentrn clasa de izolatie A. . Daca relatiile (18.21) ~i (18.22) nu slnt lndeplinite, se revine, de ase­

menea, la modificarea valorilor lui Sr ~i SeD'

• , 18.5. ESTIMAREA INCALZIRII TRANSFORMATORULUI USCAT

(IN AER)

Depa~irea temperaturii In[a~llrarilor ~i miezullii peste temperatura mediullii ambiant (In special pentru mici, in aer) poate fi determinata aproximativ Cll relatia

transformatorulu i transformatoarele

-•

e ba ~ p. + Po + ~e [0C], tXO(SI + SF,)

(18.23) , lD care:

oeD (10 12) .10-4 W /cm2°C, este coeficientul mediu de transmitere a caldurii de pe suprafetele deschise ale infa~urarilor ~i mie­zului transformatorului;

Sf> S Fe suprafetele deschise (libere) ale infa~urarilor ~i miezului •

transformatorului, in cm2; ~e ~ (10 : 15)OC caderea de temperatura de la straturile interioare

ale infa~udirii la cele exLerioare. Pentru 0 functionare ,:orespunzatoare, trebuie satisfacuLa conditia

(18.23, a) •

unde eadm 100°C, pentru izola~ie de clasa F, este sllpralemperatura ad-• v

mlsa. Penlru transformatoarele uscate de puleri mai mari se va lua oeo

= 6.10-4 W /cm2 °C, iar q nu trebuie sa depa~easdi limitele indicale la para­grafuI16.4.1 (v. relatiile (16.41)!,>i (16.41, a)).

•

18.6. INCARCAREA TRANSFORMATOARELOR, LA TEMPERATURI SCAZUTE ALE MEDIULUI AMBIANT

•

Transformatoarele dimensionate pentru 0 temperatura a mediului ambiant ita> 20°C, dar care functioneaza la 0 temperatura mai mica, se pot incarca cu 0 putere mai mare, ell 1 % pentru ficcare grad, sub 20°C. In acelea~i conditii, la raeirea Cll radiatoarele Yenttlale, pulerea ere~te eu 0,75% pentru . fieeare grad.

Transformatoarele care au lipul de racire NL ~i sint suflate cu aer, dcci devin raeit eNS, se pol incarea eu 25 % p ina la 35 % din puterea lor nomi­nala.

Clnd se urmare~te calculul ullui transformator Cll modul de racire NS, se tine seama ca valoarea coeficienLului de transmisie a caldurii prin eonvectie ere~le de 1,7 pina la 1,8 ori, lUCl'll care echiyaleaza eu seaderea ariei suprafe­lelor racile prin cOllvecpe in acela~i 1'aporl faFi de lipul NL.

866 • • • . . ~ . . ., ~. . .' . •

•

-------------------------------------------------

•

18.7. INFLUEN'fA FACTORILOR EXTERNI' ASUPRA INCALZIRII TRANSFORMATOARELOR .

• •

Factorii externi, cum sint altitudinea locului de montare, v intul , pre­cipitatii1e atmosferice ~i razele solare, influenteaza temperatura de lucru a transformatoarelor cu racire naturala. Dar, dintre ace~ti factori, singurul care are 0 influen ta permanenta este altitudinea locului de montare .

• PenLru ca un transformator cu racire naturala destinat sa functioneze la 0 altitudine lz, sa-~i poata pastra aceea~i temperatura de lucru, va trebui

• ca pierderile evacuate (PI> + Po) sa fie luate, in calcule, mai mari, cu valoa-rea (in procente) [15]

•

In care:

•

. P 1,2568

M 1--

100

[%],

•

11 = 4,4---

1 + S r S eQ

unde altitudinea h se ia- in km.

(18.24)

I

(18.24, a)

1n cazul utilizarii unui transformaLor normal 1a altitudiI'lca h, rezulta ca, la sarcina nominala, el va avea 0 temperatura dc lucru mai ~.~are cu va­loarea data de relatia (18.24, a) .

• VintuJ, ca ~i preeipitaliiJe atmosferiee de orice natura, au 0 influtmta favorabila asupra racirii transformatoarelor monLate in aer libel', In schimb, razele solare pot conduce la 0 cre~terc suplimcntadi a temperaturii trans­f ormatorului cu 5 -:-10°C ~i chiar mai m1l1t, la transformatoarele mici .

•

•

Cap ito 1 u 1 19. EXEMPiLE DE CALCUL AL TRANSFORMATOARELOR

Exemplele de ca1cul indica succesiunea reala a etapelor dimensionarii transformatoarelor electrice, facindu-se Lrimiterile corespunzatoare la parti ale textului, la relatii, tabele, ~i figuri. Totodata, exemplele de cal cui au scopnl de a verifica relatiife de c.alcul cu unitat ile. de masma indicate in text si de , , ,

a arata cum se actioneaza penlru obtinerca paramctrilor ceruti ~i cum se 1'0-tunjesc datele obtinute.

Exemplele de calcul sinL variante care se incadreaza in date1e temei de proiectare. Optimizarea constructiei unui transformator, la marimilr daJe, se poate face sub diferite aspecte, cum ar fi greu tatea minima cost minim a1 materiale10r active' ~i izolante, cost total minim incluzind ~i cos­turile de fabricatie sau pe eele de exp1oa1are pentru 0 perioada de timp sta­bilita prin tema etc. Indicatiile euprinse in lucrare, In alegerea diferitilor factori ·in1esnesc acest 1ucru. -

•

867

•

•

Algoritmul folosit in exemplefe de ealeul se poate utiliza ~i la proiee­tarea transformatoarelor utilizind ealeulatoarele eleetroniee.

Trebuie mentionat ea ehiar pentru un proieetant eu, experienta, ga­sirea unei solutii bune, nu optime, neeesita eompararea mai multor variante de ealeul pentru aeelea~i marimi impuse; aeest lucru se poate realiza u~or ell ajutorul calculatoarelor electron ice.

19.1. EXEMPLU DE CALCUL . AL UNUI TRANSFORMATOR MONOFAZAT DE MIC! PUTERE, RACIT CU AER (USCAT) .

Tema. Sa se proiecteze \In transformator monofazat, de mica putere cu urmatoarele date :

SN 100 VA; U1NIU2N 220 /16 V; f 50 Hz; cos cpa 1 ; tipul constructiv : in manta; sistemul de racire: in aero

, •

-•

Transformatorul va avea in seeundar, incepind de la 12 V, prize din 2 in 2 V, adica: 12, 14 ~i 16 V.

-A. Calculul circuitului magnetic

, Seetiunea eoloanei conform relatiei (16.1)

• •

8 1

r

, .-= 5.10-4 100 =

50 7,07 ·10-' m 2 = 7,07 eml.

•

(19.1)

Dimensiunile miezului eoloanei de forma dreptunghiulara, eonside­rind bll g ~ 1,25 rezulta, conform rclatiei (16.3)'

•

Sc - kF.bl ll 1,25kF,l:,

de unde se obtine lungimea pachetului de tole -• ,---Sc

,.----7,07 245 ---'-_. - =, em ;

1,25·0,95 -

M/imea coloanei

b ~ 1,2511/ = 1,25 '2,45 - 3,05 eIll.

Prin rotunjire, se stabilese urmatoarele dimensiuni ale eoloanei:

b 3 em; (19.2) • 19 = 2,5 cm,

pentru care rezulta sectiunea coloanei .

Sc = kF.bl g = 0,95'3 '2,57,12 em 2• (19.2, a)

868 •

Seetiunea jugului, considerind miezul in manta, conform rela­. tiei (16.6)

•

•

1 .712 = 3 56 2 , , cm . 2

(19.3)

Fiind un transformator mic, latimea T a ferestrei (fig. 16.6, c) se va deter­mina dupa dimensionarea infa~urarilor; in prealabil insa se va stabili inaJ­~imea coloanei ~i deci a bobinei.

- tnaltimea c'oloanei, conform relatiei (16.8)

L S, 100-c = = ----- = 7,9.10- 2 m = 7,9 cm,

100Ae, 100 '80·0,158 , III care:

A = 80 A/cm conform

din tabelul 16.2; relatiei (16 .8, b) este

•

e1 = 4,44fScB c = 4,44 ·50 ·7,12 .10-4 .1 = 0,158 V,

•

•

(19.4)

unde, din tabelul 16.2 se impune B e 1 T, deoarece miezul fiind in manta din tole profil E ~i J, se utilizeaza tabla silicioasa laminatii la rece cu cristale neorientate groasa de 0,5 mm.

Prin rotunjire se alege L e 8 cm.

B. Calculul infa~urarilor •

•

• . - T.e.m. din primar ~i din secundar, conform relatii10r (16.11) • •

= 6.u [%]U,

E1 VI - = 220 - 10·220 = 209 V ; 200

in care, din figura - Numaru]

(16.10, c):

200

= V2 + 6.u r%JU. = 16 + 10·16 . 16,8 V,

200 200

16.5 s-a luat Llu[ %J = 10 % . de spire al infa~urarilor, conform relatiilor

•

e,

209 = 1 320 spire;

0,158

16,8

0,158 106 spire. ,

(16.10) ~i

•

•

Pentru celelalte prize de tensiune, corespund urmatoarele numere de spire in secundaI' :

pentru 14 V

•

•

pentru 12 V

•

W2

14 = 106 14 :::::; 93 16 . 16 .

, W 2

" 12 10612~80 W 2 =0<. w2 - = ._ 16 16

•

•

sPJre ;

• • •

spIre.

•

• 869 •

•

(

•

•

- Valorile definitive ale fJuxului magnetic §i inducpilor magnet icc : fluxul magnetic util, conform relatiei (16.12)

El 20n =---'--- = ---- = 0,712.10-3 Wb;

4, 44{Wl 4,44· 50 ·1320

inducJia magneticii I'll coloancl, conform rela tiei (1 G.12, a)

Bc

= __ =O,712.10-3=1 T;

SC 7,12'10-'

inductia magnetic(l in jug, conform relatiei (16.12, c)

B· . J

0,712'10 - '

2·3,56·10-' = 1 T. '

•

Curenlii nominaJi ai translormatorului, conform relatiilor (16.13):

100·1 = ----- = 0,595 A;

1·220·0,85·0,n

100

1·16 = 6,25 A,

unde s-a con sidera L cos CPl ~ 0,9, 0,85 din figura 16.5. • Jar "fJ

•

SecfiuBile orientative ale conductoarelor, conform relatiilor (16.14)

SWI =

SW2 =

0,595

2,6 = 0,23 mm2;

6,25 _ 24 mm2 , , 2,6

-

unde, din tabelul 16.2 s-a luat J 1 J 2 2,6 A/mm2, pentru ambele infa~u-rari, utilizindu-se conductoare din cupru.

- Dimensillnile comluctoarclor se aleg din STAS 68~-74 (anexa 5, . tabel u 1 5-1 )astfel :

pentru email tereftalic

•

infa~urarea primm'a, (ET)

d1 <t>0,56ET •

conductor rotund izolat Cli un strat de

iar din. anexa 9, s-a luat d~ - d t 0,1 mm (pentru a lucra cu acoperire) •

rezultind deci

• d~ = 0,66 mm;

pentru infa~urarea secundara, conductor rotund izolat tot cu un strat de email tereftalic (ET)

= <t>1,8ET ~ S W2 = 2,545 mm 2

~i de asemenea din anexa 9, d; - d2 = 0,1 mm rezultind -

• d~ = 1,9 mm .

870 •

•

-

-

ValoriJe definitive (recalcuJate) ale densiHitilor de eurent, conform relatii10r (16.14, c):

•

S tI' l

J ., -S 1('2

0,595

0,246

6,25

2,545

Dimensiunile infa~urarilor : znaltimea bobinelor, conform •

= 2,42 A/mm2;

= 2,45 A/mm2. •

relaliei (16.15) • •

H b = Lc - 5 mm = 80 - 5 75 mm = 7,5 cm;

numarul de spire pe lin strat conform'relapilor (16.16) : pentru primar

pentru secundar

HB 75

d{ • 0,66

d' I

75

1,9

= 113 spire;

= 39 spire;

numaflll de straillri, conform relatiiJor (16.17): pentru primar

w,

pentru secundar

w,.

1320

113

106

39

= 11,7 adica 12 straiuri;

•

2,72 adica 3 straturi;

grosimile bo binelor, conform reJatiilor (16.18): pentru primal'

a1 = n s 2d; = 12 ·0,66 = 7,9 mm >=:! 8 mm;

pentru secunadar

a2 = n S2d~ = 3 ·1,9 = 5,7 mm >=:!. 6 mm.

•

,

Latimea ferestrei transformatorului (fig. 16.6, c), conform rela'­tiei (16.19) rezulta

•

T = 1 + 2 + a1 + a2 + 3 = 1 + 2 + 8 + 6 + 3 = 20 mm.

C. Calculul pierderilor ~i curentului de function are in gol

-

•

- Rezistente1e infa~urarilor, conform reJatiei (16.38) ~vind conductoare din cupru ~i cIasa de izolatie F : .

pentru infa~urarea primara

= 0,0246 1320-0,152 0,246

= 20 .Q;

871

•

•

•

•

pentru infa~urarea secundara •

= 0,0246 1060· 0,208 0,213 0, 2,545 s U'S

.

unde conform relatii10r (16.39) lungimile medii sint :

lmeal ~ 2(0,5 + b + 19 ,+ 2a1 ) 2(0,5 + 3 + 2,5 + 2 '0,8) = 15,2 cm. = =0,152 m;

• lm ed2 :::::! 2(0,5 + b + l g + 4a1 + 2a2) 2(0,5 + 3 + 2,5 + 4 ·0,8 +

+ 2 '0,6). 20,8 cm 0,208 m.

- Pierderile in . infii§urari, conform relatiei (16.40), considerind krl ~ kr2 ~ 1 : t

pentru infa~urarea primara. <

1 .20.0,595 2 = 7,1 W;

pentru infa~urarea secundarii

,

pierderile totale in infa~urari ,

= P ell + P e l2 = 7.1 + 8,3 15,4 W.

conductoarelor, infa~urarilor, conform relatiei (16.42) •

G.wl Yeus wIWllmedl 8,9.10-3 ·0,246 .1O~2·1 320 ·15,2 0,44 kg; •

'G W2 YeuSw2W2lm ed2 8,9'10-3 '2,545'10-2 .106'20,8 0,5 kg.

netii a fieruJui, conform relatiilor (16.43, a):

Gpcc ScL cYPc 7,12·8 '7,65 .10-3 0,436 kg;

Gpe, = 2S;(Lc + L')YPe 2 '3,56(8 + 10) '7,65 .10-3 0,98 kg.

unde conform relatiei (16.9, e) ~i figurii 16.6, c

L, 2(b + T) 2(3 + 2) 10 cm. •

- Pierderile totale in fier, conform relatiei (16.44)

= 1,03 '2,3 :~ 1.3(p ·0,436 + 1" '0,98) = 3,35 W,

unde PI0/S0 2,3 W Ikg, considerind miezul din tole de tabla silicioasa la-minat:'i la rere cu cristale neorientate ~i cu grosimea de 0,5 mm.

872

- Curentul ·de funetionare in gol : componenta actiuu, conform relatiei (16.45)

•

,

3,35

1·220 = 0,0152 A;

•

•

• componenta (16.46, a)

reactivii sau curentul de magnetizare, conform relatiei

• III

•

lor = lfL

H eL e + HiLe+ L j)+ n B I ~I fLo

"'/2w, 1

•

5,02·8 + 5,02(8 + 10) + 4----· 0,015·10-' 4'11:.10-1

= --------------- = 0,096 A, .../2'-1 320

care, din anexa 2, s-au delerminat : •

pentru B e 1 T 5,02 A/cm;

pentru B j 1 T 5,02 A/cm;

nil 4, fiind un miez de forma indicata in figura 16.6, c; BI B e 1 T, imbinarile facindu-se sub un unghi drept ;

•

, •

~ i ;:::j 0,015 10-3 m, deoarece utilizind tole profil (E, I) numarul rostu­rilor dc imbinare dintre tole este mai mic ;

cureniul ioial, la functionarea in gol, conform relatiei (16.47)

110 Jl't. +l~r JO,0152 2 + 0,096 2 = 0,0975 A,

sau in procente din lIN, conform relatiei (16.47, a) \

1'0 100 = liN

0,0975 100 = 16,5 %, valoarea cam mare insa obi~nuita 0,595

la transformatoarele cristale neorien tate.

mici ~i cu miezul feromagnetic din tabla silicioasa cu •

- Randamentul transformatorului, conform relatiei (16.52) la sarcina nominala (~ 1), in procente

SNCOS<P. 100·1 = ----.:~--!..!~-1 00 = ------ ·100 = 84,5 % SN cos <po + p. + P F • 100·1 + 15,4 + 3,35 •

apropiat de valoarea considerata din figura 16.5 (85 %).

• -• D. Calculul termic

- Estimarea incaIzirii transformatorului, conform relatiei (18.23)

e ba ;:::j 15,4 + 3,35 +15 = 70,20C, 10 '10-'(136 + 152)

unde: - suprafafa liberii a bobinei este

• S, ;:::j [2(0,5 + b + I g + 4a1 + 4a2) 21 g]H B = [2(0,5 + 3 + 2,5 +

•

+ 4 ·0,8 + 4 '0,6) 2 '2,5] '7,5 = 136 cm 2

~i reprezinta suprafata laterala exterioara a bobinei mai putin dreptul fere-strei transformatorului (a coloanelor laterale);

partea din •

873

•

•

-- supl'afafa libel'a a mieZllllli (suprafata lateraH't + frontaHi, fara cea

inferioara)

= 4(10 + 8) + 2,5(lD + 2·8 + • + 4 ·1,5)

Se observa ca este satisHicula relapa (18.23, a), adica

pentru clasa de izolatie P, mensionat.

ceea ce inseamna ca lransformatorul este bine di-•

•

• 19.2. EXEMPLU DE CALCUL A.L UNUI TRANSFORMATOR TRIFAZAT DE PUTERE MEDIE,

• IN ULEI . •

Tema: Sa se proiecteze un lransformator trlfazat de putere medie, in ulei Cll infa~urari din cupru ~i Cll miezul feromagnetic din tole de tabla silicioasa laminala la rece cu cristale orientate (cifra de pierderi PIO/50 =

= 0,45 W j kg) cu urmatoarele date:

874

SN 250 kVA;

Um 10 kV;

Um 0,4 kV;

m = 3;

f 50 Hz;

conexiunea DYn - 5 ;

UK 6%;

reglaj de tensiune ± 5 % ; Po 550 W;

P k 3200 W.

•

-•

•

Reglajul tensiunii se face fara sarcina, pe infa~urarea de inalta tensiune.

A. Calculul circuifului magnetic

•

Sectiunea coloanei, conform relatiei (16.1) •

s, f

= (4 : 6) .10-4 83,5 '10'

50 (16,3 : 24,5)'10-4 m 2 =

= 163 : 245 cm2, (19.5)

•

unde, puterea aparenta pe 0 coloana, avind in vedere ea transformatorul va avea trei eoloane ~i infa~urarile eoneentriee, esle

250

3

•

= 83,5 kVA = 83,5 ·10 a VA. •

- Diameb'ul coloanei, considerind seetiuuea eoloanei in trepte, re­zuILa conform relapei (lG.2, a)

7tk",

4(1(l3 -7- 245) .10 - 4 = '(15,4 : 7t·O,875

= 15,4 : 18,8 em,

18,8) .10-2 111 = •

(19.5, a) unde,

kin = kFekg - 0,95 '0,92 = 0,875, iar

kg 0,92, din tabelul 1G.1, a, pentru un diametru al eoloanei Dc esti-rna l orientativ lut re 1 ° ~i 18 em, valoal'e obtinu I a mai sus eu relatia (19.5, a).

De asemenea, din acela~i tabel, rezulta orientativ un numal' de, tl'epte pentru eoloana niT 6; stringerea miezului eoloanei peritru asemenea dia-metre se face, in mod obi~nu it, prin lip ire eu lac. .

Imbinarea dintre tolele coloanelor ~i jugurilor se face prin znlre!esere, sub un unghi de 45°.

Latimile treptelor coloanei at> a2 , •• • ant, calculate conform indiea~iiIol' din figura 16.1 sau stabilite de proiectant dupa alte norme de fabrieatie, se reeomanda sa se rotunjeasea fie din 5 in 5 mm, fie Ia aite valori, astfel ineit eantitatea de de~euri rezultata din taierea tablei sa fie minima, iar tehnolo­gia miezului eorespunzatoare.

In eazul de fata se stabile~te

Dc = 160 mm = 16 em, (19.6)

eu urmatoarele latimi ale treptelor (v. fig. 16.1, f):

rele

,

a1 ~ 0,96 ·16 15,35 em, rotunjit a1 15,5 em;

a2 ~ 0,885 ·16 14,15 em, ~ a2 = f4 em; •

a3 ~ 0,775 ·16 12,4 em, , > a3 12,5 em; (19,6. a) a4 ~ 0,631 ·16 10,1 em, --> a4 10 em; as ~ 0,465 ·16 7,45 em, --> as 7,5 em; a6 ~ 0,28 ·16 4,48 em, --> a6 4,5 em. Din eonstruetia graficii, Ia seara, a seetiunii eoloanei rezulta urmatoa­

grosimi ale treptelor (fig. 19.1): I

b1 18 mm 1,8 em; . (

b2 20 mm 2 em; •

b3 = 10 mm = 1 em; (19.6, b)

b4 13 mm 1,3 em;

bs 9 mm 0,9 em;

be 6 mm 0,6 em;

nt, b 2 ~ bi = 15,2 em.

i=l

B75 •

•

•

N l,{) • II

.D

o •

o N •

co •

• • •

r-__________ 1~5~5---------------

•

•

•

=160 •

se penfru S •

Fig. 19.1. Constructia la scara a secpunii coloanei. Partea ha~urata (din cele 4 colturi) se adauga la S" pentru a rezulta SI > S,.

Seetiunea neta de fier a eoloanei, tezulta eu relatia (16.4, a)

n" Sc = 2kFe ~ ajb i = 2 ·0,95(15,5 ·1,8 + 14·2 + 12,5'1 +

i=l

+ 10 '1,3 + 7,5 ·0,9 + 4,5 ·0,6) ~ 173 em 2•

•

(19.7)

Seeliunea jugului, se determina eonsiderind ea jugul va avea ell • doua trepte mai putin deeiteoloana. Astfel, daea la seetiunea eoloanei se

mai adauga eele patru suprafete ha~urate (v. fig. 19.1 ~i fig. 16.1) se ohtine

. Sj 2kp .[a1 b1 + a.b. + a3 b3 + a4 (b 4 + bs + bs)] . ,

= 2 ·0,95[15,5 ·1,8 + 14·2 + 12,5'1 + 10(1,3 + 0,9 + 0,6)] = •

• 183 em', (19.8) I

• v v

eeea ce lllseamna ea •

~j SI 183 1,057 S, 173

sete in limitele indicate de relatia (16.7). •

- l •

•

876 ________ ~

•

-

,

, • •

- tniillimea coloanei, conform relatiei (16.8)

L S1 e = ---=-- =

83,5·10'

100·350·6,5 = 0,366 m ~ 36,5 cm, (19.9)

100 Ac,

unde, din tabelul 16.2 s-au ales

A = 350 A/cm; •

B e 1,7 T,

iar t.e.m. pe spira conform relatiei (16.8, b) este

e1 =4,44fSrB e = 4,44.50.173.10-4 .1,7 = 6,5 V. f

- Lalimea ferestrei (valoare orientativa) se determina cu

T = 1\1 - D c = 32 - 16 = 16 cm,

in care, disian~a dinLre coloane, conform relatiei (16.9, a)

M = rxD e . 2 ·16 = 32 cm,

un de s-a considerat rx ~ 2.

relatia (16.9,b)

. (19.9, a)

,

Se mentioneaza ca valorile definitive VOl' fi confirmate dupa a~ezarea infa~urarilor ~i dupa calculul caracteristicilor transformatorului (P k , Uk .

~i Po).

- Lungimea medie a juguJui magnetic, pentru fazele marginale, con­form relatiei (16.9, d)

L j ~ 2M + 0,9De = 2 ·32 + 0,9 ·16 = 78,4 cm. (19.9, b) •

Verificarea preaJabiHi (pentru aceste dimensiuni orientative ale mie­zului) a pierderilor la funclionarea in gol, conform relatiei (16.44) -

unde:

= 1,07.0,45 50 ,~ 50 •

magnetica • • zn Jug induc!ia -B j

<D BeS e Be 1,7 .. 1 61 T; -SI SI ~I 1,057

, •

masa neta a fierului, conform relatiilor (16.43, b): pentru coloane

w, (19.10)

,

-

Gpee 3SeL c.YFe - 3 ·173 '36,5 '7,65 .10-3 145 kg; •

pentru juguri

Daca observatia ,

Gpej 2SjL jYFe =2.183.78,4.7,65.10-3 =219 kg . •

pentru kp se ia valoarea rezultata din practica de !a relatia (16.44), atunci (considerind ' kp

) -Po 475· 1,25 -.1- '556 W,

__ 1,07

de fabricatie 1,25) rezulta

(19.10, a)

adica apropiate de valoare impusa pI' in tema, ceea ce inseamna ca dimen­sionarea miezului, pina in aceasta etapa, este bine facuta.

• 877 •

•

•

•

•

•

•

B. Calculul infa~urarilor

. T.e.m. din infa~urarea primara ~i secundara, conform rela-tiilor (16.11, a):

UiN = 10000 V, infal}urare avind conexiunea D;

U iN

";3 400

.j3' 231 V, infa~urare avind conexiunea y.

- Numarul de spire al infa~urarilor : •

pentru znfii~urarea de znaWl iensiune, conform rela pei (16.10), pen-tru t.e.m. nominala

•

Wi = = 10 000 ~ 1 538 6,5

• • spIre;

numarul de spire corespunzator treptei maxime de reglaj .a tensiunii, conform relatiei (16.10, a)

Dow, = _k_'t1_u-,-%,,-o Wi = __ 5_.1 538 ~ 77 100 100

• spue ;

numarul total de spire conform relatiei (16.10, b)

al infa~urlirii primare (de inalta tensiune), .

-

1 538 + 77 = 1 615 spire; (19.11) •

pentru znfii~urarea de joasii lensi une, conform rela1 iei (16.10, c)

231

6,5 = 35,53 spire.

Se rotunje~te w, la numarul intreg apropiat

lV, = 36 spire. (19.12)

• Pentru a nu mo.difica raportul de transformare se reealculeaza numarul

de spire al infa~nrarii primare, din conditia men~i!Jerii raportului de trans­formare, impus prin datele nominale

•

k w,

• - •

•

Se obtin astfel, pentru infa~urarea de inalta tensiune, conform relatiei (16.11, e)

kWJ Ei 10000 36 1558 •

Wi WJ spIre; Ei 231

DoWi k't1u% 5

·1 558 ~ 78 • Wt spIre,

100 100

I}i numarul total

WiT = WI + Dow. = 1 558 + 78 - 1 636 spire. (19.12, a) .

•

878

•

-

..

- ValoriJe definitive ale flnxului magnetic ~i iilductiilor fluxld magnetic util (maxim), conform relatiei (16.12)

. <I> E, 10 000 ~ 2,9.10-s Wb; 4,44(w, 4,44· 50· 1 558

indue/ia magnetica in coloana, conform relatiei '<1> 2,9.10-0

Be = -- = S, 173·10-'

= 1,676 T,

(16.12,

induc!ia magneiica in jug, conform relatiei (16.12, b)

<I> 2,9.10-1

Sj 183·10-' = 1,584 T,

• • magnetlee :

. (19.13)

a)

(19.13, a)

(19.13, b)

valori care se incadreaza in limitele normale ; t.e.m. lntr-o spira, conform relatiei (16.12, d) •

E, 10 000 6 42 V/ . ~ e1 ~, spIra. w, 1 558

Curentii nominali ai transformatorului, conform relatiilor (16.13, a), sint:

• in infa~urarea de ,nalla tensiune

It ~ SN 250·10' 8,33 A;

3·10000 m,U" •

•

(19.14)

in infa~ul'area de joasa tensiune

SN 250·10· • • I J 360,75 A, mjUU 3·231

(19.14, a)

unde, pentru ambele infal]urari numarul de faze este acelai?i, adica mt = mJ = =m 3.

• SectiuniJe orientative ale conductoarelor, conform relatiilor pentru inf~urarea ' de inalla tensiune

•

Swt = I,

J.,

8,33

2,4 = 3,47

peniru lnfa~urar-ea de joasa tenslUne

360,75

2,75 = 131,2 mml, •

•

(16.14) :

unde, s-a considerat cli: infai?urarile nu au aceleal]i conditii de racire, deoarece infai?urarea de joasa tensiune fiind mai subtire se racei?te mai bine, iar cea de Inalta tensiune fiind mai groasa I]i cu izolatii intre straturi (se ia infai?urare stratificata), se racel]te mai greu.

De aceea, in conformitate I]i cu indicatiile din tabelul 16.2 s-a ales

J, 2,4 A/mm2 I]i J j 2,75 A/mms . .

- Dimensiunile conductoarelor. Dupa cum se impune prin tema, conductoarele ambelor infai?urari sint din cupru I]i izolate cu hirtie. Se aleg conductoare ' profilate deoarece, pentru infai?urarea de joasa tensiune, a re­zultat 0 secliune mare, iar pentru cea de inalta tensiune, dei?i . sectiunea ('ste mica, se obtine 0 a~ezare ~i 0 umplere mai buna a bobineL

•

879 • -

•

•

•

•

•

Din STAS 2873/1-86 (anexa 7, tabellli 7-1) se stabilesc: pentru infa~urarea de inalta tensiune

Sirma 0 ~1,8 x2,12 STAS 2873/1-86 (gros. izol. 0,3 = 3,45 mm2;

mm)= (19.15)

pentru znfa~urarea de joasii tensiune se vor lItiliza 4 fire in paralel, dimensiunile condllctorlllui (firuilli) fiind corelate cu inaltimea H B a bobinei ~i cu numarul de straturi (v. relatiile (19.19) ~i (19.19, a)). Se alege astfel

Sirma O· 4(4,25 x8) STAS 2873/1-86) (gros. izol. 0,36 mm) 4 ·33,1 . 132,4 mm2• (19.15, a)

OBSERVAl'IE. Slrma 0, tnseamna conductor de cupru, in stare de ecruisare "moale" (vezi paragraful 2.2).

Grosimea bilaterala a izolatiei de hirtie a conductorului (0,3 mm pen­tru Lt. ~i 0,36 mm pentrll j.t.) s-a stabilit conform STAS 6163-76 (anexa 9, tabelul 9-III).

Rez41tii astfel urmiitoarele ,dimensiuni ale conductoarelor izolate: pentru infa~urarea de inalta tensiune

a' X b' = 2,1 x 2,42 mm2; (19.16)

pentru jnfa~urarea de j oasa tensiune

a' X b' = 4,61 X 8,36 mm 2 • (19.16, a)

- ValoriJe definitive (recalculate) ale densitllilor de curent, conform relatiilor (16.14, c)

8,33 = 2,41 A/mm2; •

3,45

(19.17) -360,75

= = 2,72 A/mm2. 132,4

. Tipul §i dimensiunile infa~urarilor. In conformitate cu indicatiile mentionate in paragraful 16.3.3 B ~i tabelul 16.7 pentru puterea ~i tensiunile impuse prin tema ~i pentl'll curentii calculati, in functie de care au rezultat forma ~i dimensiunile conductoarelor, se stabilesc urmatoarele tipuri de in-fa~udiri : ' .

infa~urarea de joasa tensiune, va fi de tip cilindricii, cele 4 conduc­toare in paralel a~ezindu-se doua alaturate (suprapuse axial) ~i doua supra­puse radial. Bobina va avea (v. relatiile 19.12 ~i 19.19, a) doua straturi (a cite doua conductoare suprapuse radial), intre care se prevede un canal de dicire ala 3 mm (figura 16.10, c, in care insa fiecare strat are cite doua con­ductoare suprapuse axial ca in figura 16.11 ~i cite doua conductoare su­prapuse radial, ca in figura 16.12, a).

Nivelarea inaltimii bobinei se face cu ajutorul a doua pene (segmente) circulare, din carton electrotehnic, de tipul celor indicate in figura 16.14.

znfii~urarea de znalla tensiune, va Ii de tip stratificat, ca in figura 16.27; insa cu conductor profilat. Bobina va avea un canal axial de racire in partea interioadi (la 0 distanta cuprinsa intre 1/3 ~i 2/5 din nu marlll total de stra-turi) cu latimea aia 5 mm.

Bobina de inalta tensiune se deapana direct peste cea de joasa tensiune, rezultind 0 infasurare monolit. ,

•

•

880~ _____________ ' ____ ~ ______ ~. ____ ~~ ____________ _

- 1na1limea bobinelor (orientativa), eonform relatiei (16.20) figurii 16.8

• ~1

lIB = Lc - 2s lm = 36,5 - 2 ·2,5 = 31,5 em, (19.18)

unde, din tabelul 16.3 pentru UjN 0,4 kV • UiN 10 kV, s-au stabilit SI , (v. fig. 16.8):

Slm 2,5 em ; •

ami 0,4 em; (19.18, a)

ail 0,8 em;

ati 0,8 em.

Modul de a~ezare al infa~urarilor ~i izola~iilor folosite este aratat de­tali at in figura 19.2 (v. mai departe, punetul E).

- Numarul de spire pe un strat: penlru lnfii$llrarea de joasii tensiune, rezulta din relatia (16.21)

31,5 1 -1,672 ·1,01

= 17,65 spire (19.19) -1

in care:

hs = 2b' = 2 '8,36 = 16,72 mm = ],672 em (v. fig 16.11);

k. = 1,01 ; •

nt 0, deoarece fiind numai doua eonduetoare (fire) suprapuse radial, se face 0 singura transpozitie, dupa primul strat ; fiind ~i doua eonductoare (fire) suprapuse axial, transpunerea se face fara pierderi din inaltimea bobinei (adica fara spatiu supJimentar) pI' in t1'eeerca (permuta1'ea) eonductoarelor dintr-lln st1';;lt suprapus axial in celalalt.

Cum s-a mentionat mai sus la stabilirea dimensiunilor eondueLoarelor, pentrn ca bobina sa aiba doua straturi sc slabile~Le

• W S 1 = 18 spire/strat.

Inaltimea bobinei de joasa tensiune, rezulU

(19.19, a)

aSlfel, eu relatia (16.21)

HB1 = (wS1 + l)hsk. + nth s = (18 + 1) ·1,672 ·1,01 ~ 32 cm, (19.20)

ceea ce inseamna ca pentrll jnfa~urarea de joasa tensiune, latie pina la jugul feromagnetie rezulta (v. fig. 16.8)

= Lc - H Bj

81m 2

36,5 - 32 = . =2,25 em,

2

distanta de izo-,

(19.20, a)

eeea ce este suficient (din tabelul 16.3 pentru UjN ~ 1 kV, rezulta eli se poate Ina s1m 2 cm);

pentru lnfii$urarea de inaltii tensiune, numarul de spire pe un strat rezulta din relatia (16.34), In eare se considera insa dimensillnile eondue-, toru lui profilat

W ,'i =

•

HB

b'

•

-1-31,5

0,242

56 - Prolectarea 'ffia~lnilor electr;ce - cd. 153

- 1 = 129 spire /strat. (19.21 )

881

•

Numarul de straturi

1 636

129 = 12,68 straturi,

,

-ceea ce Inseamna ca Infa~urarea de Inalta tensiune va avea 13 straturi din care 12 straturi cu )29 spire ~i ul timul strat cu 88 spire.

Tensiunea Intre straturi, conform relatiei (16.33)

Us = 2wSi e1 = 2 ·129 ·6,42 ~ 1 656 V, (19.22)

pentru care din tabelul 16.6 rezulta 0 grosime a izolanei dintre straturi

3s = 3 X 0,12 = 0,36 mm, (19.22, a)

izolatia depa~ind capetele bobinei cn 1,6 mm In fiecare parte. •

Grosimea infa~urarilor rezulta : pentru znfa~w'al'ea de joasa iensiune, conform relatiei (16.21, a)

+ (2 - 1 - 1)3;2 ~ 21,5 mm = 2,15 cm, (19.2~)

unde:

. as = 2a' = 2 ·4,61 = 9,22 mm, este grosimea stratnlui;

pentru znfa~ul'area de znaltii iensiune, conform relatiei (16.35, a) folosind grosimea a' a concluctorului, In locul lui d'

•

a.! = n s;a' + ailt + (n 8 - 2)3s = 13"2,1 + 5 + (13 - ?) ·0,36 = 36,26 mm ~

(19.23, a) ~ 36,5 mm 3,65 cm.

- Lalimea ferestrei transformatorului, conform relatiei (16.37), rezulta •

T 2(a",j + a j + a j i + a i ) + aii , 2(0,4 + 2,15 + 0,8 + 3,(5) + + 0,8 14,8 cm ~ 15 cm, (19.24)

.

fata de 16 cm cit fusese estimata cn relatia (19.9, a).

•

C. Calculul pierderilor j>i cUl'entul1;i de functionare in . gol •

•

Rezistell!eJe illfa~ural'ilol', pe faza, conform relatiei (16.38) avind conductoare din cupru ~i clasa de iz olatie A (transformator In ulei) :

In care:

pentrll znfii~[uarea de joasa tensiun e

= 0,022' 36· 0,597 132,4

PCU750 = 0,022 DmmZ jm;

= 3,57.10-3 D,

= n·19 = 59,7 cm = 0,597 m,

unde, diametrul mediu, conform figurii 16.8 ~i relatiei (16.39, c)

(19.25)

(19.25, a)

Dmz = D c + 2amj + ai = 16 + 2 ·0,4 + 2,15 . 18,95 cm ~ 19 cm;

SS2 •

,

•

•

pentru il1fii.~llrarea de inaltii. tensiune

R, = PC"750 Wil mea i = 0,022 .1 558 ,0,83 ~ 8,25 0, o w sw. 3,45 '

(19.26)

in care, conform relatiei (16.39, b)

l me lt i 7tDm l 7t '26,35 = 82,78 cm ~ 0,83 m, (19.26, a)

unde, diametrul mediu, conform figurii 16.8 ~i relatiei (16.39, c)

Dml D c + 2(am j + a j + a j? ) + a j 16 + 2(0,4 + 2,15 + •

+ 0,8) + 3,65 = 26,35 cm . •

- PierdeI"ile in hlla~mari, conform relatiei ,(16.40) : pentru infii.~urarea de joasii. lensiune

- •

P e l j = mkr jR j I~ - 3 ·1,032 ·3,57 .10- 3 '360,75 2 = 1 438,4 W, (19.27)

un de, factorul de majorare a pierderilor in curent alternativ, conform relatiei (16.40, b) ~

•

lcr j = 1'+ 1,73 oc~ r 2 -----'- a4(m~ - 0,2) =

p·10'

= 1 '+ 1,73.0,842

•

50 2 --- .0,425 4(4 2 - 0,2) = 1,032 (19.27, a) 0022·10' . '

in care:

•

a = 0,425 cm; b = 0,8 cm, sint dimensiunile conductorului de joasa tensiune ;

P = PC"7.o = 0,022 Omm2 /m;

kR .bn 0934. 0,8·36 rt.p = = , 32

H E j

= 0,84 conform relatiei (16.40, c);

coeficientul lui Rogowski, conform rel~iei (16.49, c) fiind,

= 1 =1 2,15 + 3,65 + 0,8

7t·32 = 0,934 ;

(19.27, b)

n 2wsJ 2 ·18 36 conductoare pe lnaItimea bobinei, deoarece conductoarele in paralel slnt cite doua suprapuse axial; .

• . ms. 4 deoarece, la cele doua stra.turi ale bobinei, conductoarele in

paralel -sint ~i cite doua suprapuse radial; penlnz infii.~urarea de inaltii. tensiune

= 1 734,5 W, (19.28)

unde, factorul de majorare a pierderilor in curent alternativ, conform relatiei (16.40, b) .

• k ri ·= 1 + 1, 73 ()(~

, = 1 + 1,73'0,812 50

0,022 ·10'

•

r 2 -----'- a4(m~ - 0,2) = p ·10'

2 '0,18 4 .(132 - 0,2) = 1,01, (19.28, 0)

•

• 883

•

-

in care: •

a 0,18 em; b 0,212 em, sint dimensiunile conductorului de inaltii tensiune;

p

CXp

= kR bn 0,933 0,212'129 = 0,81 ; II 81 31,5

(19.28, b)

coeficientul lui Rogowski, pentru lim 31,5 em rezultii -kR 0,933, adicii practie identic cu eel anterior (pentru joasa tensiune); n W Si 129 eonduetoare pe inaltimea bobinei; ms n Si 13 eonductoare pe grosimea bobinei.

• - Densitatile de suprafata ale pierderilor in infa~urari: pentru inra~urarea de joasa iensiune, conform relatiei- (16.41) -

1 438,4 =

3·0,61 (19.29)

unde:

c =" m = 3 eoloane; -

Sw} = Of8·7t(Dii + 2Dm2 '-b De})IIBJ Q,8·7t·(16,8 + 2·19 + 21,1)-32 =

= 6 104 cm2 ~ 0,61 m2, (19.29, a)

in eare (fig. 16.8): 0,8 tine cont q,e reducerea suprafetei de riieire de catre distantori; Dij D c + 2a ln j 16 + 2 '0,4 16,8 em este diametrul interior al

infa~uriirii de joasa tensiune ; . D e; D i ; + 2a; 16,8 + 2 ·2,15 21,1 em este diametrul eXte-

rior al infa~urarii de joasii tensiune ; pentru infa~urarea de inalUl iensiune, conform relatiei (16.41, a)

1 734,5

3·08772 , = 659 W /m2, (19.30)

unde:

S tvi 7t[0,8(Dii + 2D;,H) + Dei]liB i =

= 7t[0,8(22,7 + 2 '25,3) + 30]31,5 8 772 2 ~m 0,8772 m2, (19.30, a) •

in care (fig. 16.8): D i ; Dml ai · 26,35 3,65 = 22,7 em, este diametrul interior al

infii~uriirii de inalta tensiune;

D;"l = Dii + 2n;a' + a ia = 22,7 + 2 ·5 ·0,21 + 0,5 = 25,3 em, •

este diametrul mediu al canalului de riicire, care se prevede spre interiorul grosimii infa~urarii de inallii tensiune la eea. 1 /3 din ai' adica dupii n; 5 straturi din cele 13 st1'a Luri cite are infa~urarea ;

D Ci Dlnl + a i 26,35 + 3,65 30 em, ('ste diametrul exterior al infa~urarii de inalUi lensiune ; aeeasta suprafa!a este spalalii in intregime de uleiu I de raeire.

AUL qj cit ~i qi se ineadreaza in Iimilele normale (v. paragraful 16.4.1) . •

- Pierderile eJectrice totale, san pierderilc la functionarea in scurt .. circuit la curentii nominali, eou[or m rei a pei (16.41, b)

P"N = P eu + Pez; = 1 438,4 + 1 734,5 ~ 3173 W, (19.31 )

-884

• •

•

yaloare, care se incadreaza in limitele admise conform STAS 1703/7-80, abaterea trebuind sa fie de +10% din P kN, impuse prin tema (Y. tabelul 3.8).

OBSERVATIE. lnaintc de detcrminarea n;aselor Infa~ura r iltr, a pierderilor ~i cu­rentului la functionarea In gol, cste recomandabil a sc proceda la verificarca Incadrarii in limitelc admisibile a lemiunii de scurlcirclIil, adica a yerifica daca dimensiunile stabi­Ii le pina acum slnt bune san nu.

Compollenta activu a tensiunii de scnrtcircllit, conform relatiei (16.48)

•

81 n .100 = 1,269%. 250·10'

(19.32)

Componenta reactiva a tensilloii de scurteircnit, conform rela­tiei (16.49)

•

= 2·7t·4·7t·10-J ·50·1 558·8~88·0,7 885.2,98.1.0934.100 6,42·82 '

= 5 %, (19.32, u)

u)1de : conform relatiei (16.49, u).

'>' + ala + ala + o = Uji 4

conform relatiei (16.49, b)

•

3 =0,8 +

0,8 + 0,5 4

+ 2,15 + 8,65 8

•

= 2,93 em;

= 7t 16 + 2.04 + 08 +3,65 + 0,5 + 3(2,15 + 0,3) " 2

= 73,35 em = 0,7335 m;

kH 0,934 (Y. rel. 19.27, b);

conform relatiei (16.49, d)

• conform III care,

x

•

Cll

r 3.

figurii

Hz

HB

=1+

16.40, c

0,5 32

0,0156

0,01562 .32 3·2,93·0,934

- 31,5 = 0,5 cm; •

-~ 1,

- Tensiunea de scurtcirellit, conform relatiei (16.50, c) •

= 5.16 %.

•

•

. (19.33)

885

•

Deoarece valoarea obtinuta nu se incadreaza in abaterile limit a admise , de STAS 1703/1 80, (v. tabelul 3.8) care sint de ±10% din UkN 6% impus prin tema (valoarea calculata t rebuie sa fie euprinsa intre limitele 5,4 : 6,6 %) se VOl' sehimba dimensiunile eonductoarelor, asHel, inc it fe­reastra LransformaLorului (deei ~i bobinele) sa rezulLe ell 0 inalpme mai miea si 0 laLime mai mare. . , ,

Se reiau deci din nOll elapele de caleul, de la relapile (19.15), toaLe eonsideratiile ~i expJieatiile anlerioare raminind valabile.

- Dimellsiullile cOllductoarelor : pentru fnro.~urarea de fnalto. iensitllle se

ea anterior (v. reI. 19.15) men tine aeelasi conductor , ,

Sirma 0 1,8 X 2,] 2 ST AS 2873 /1-86 (gros. izol. 0,3 mm) = 3,45 mm2 ; •

a' x b' =2,lx2,42 mm2; (19.34)

pentru inro.~urarea de joaso. tensiune (lot cu 4 fire in paralel) Sirma 0 4(4,75 x 7,1 STAS 2873 /1-86) (gros. izol. 0,36 mm) 4 '32,9 =

- 13],6 mm2; (19.34, a) a' X b' 5,11 x 7,46 mm 2 •

Valorile definitive ale densitatilor de • curent :

J i I, 8,33

2,41 A/mm2 ;

s u'., :1,45

(19.34, b) •

J j I j 360,75 2,74 A/mm2

•

S tl' j 131,6

- Tipul ~i dimensiunile illja~urarilor se stabilesc identic ca ~i in varianta anterioara.

Inaltimea bobinei de joasa 1ensiune (v. reI. 19.20), va Ii

H Bj (W Sj + 1)hJ'. + nth" (18 + 1) ·1,492 ·1,01 28,63 cm ~

~ 29 em, unde noul lzs (v. reI. 19.19) esle

•

lI s 2b' 2 '7,46 = 14,92 mm 1,492 em.

- 'lnaItimea ferestrei, pentru acelea~i distante de izolatie ~iile (19.18, a), rezu\ta din relatia (HU8)

L c = HB + 2s;m = 29 + 2'2,5 = 34 cm,

(19.35)

ca in rela-

(19.35, a)

unde s-a considerat s}m Si1l! 2,5 cm, penlru a rezulta bobinele eu aeeea~i ina1time, de~i se pu lea lua s jill m:;>i m ie (v. reI. ] 9.20, a).

Numo.rul de spire pe En sirai : pentru lnfo.~urarea de joasa lensiune, ramane aeela~i numar dat de

relatia (19.19, a), adica w,, } 18 spire/slrat. (19.36)

Pentru eele w] . 36 spire, rezulta eli bobina va avea toL dOLla slraturi cu un canal axial a ja 3 mm, intre straturi;

886

- pentru infa~urarea de fnalla iensiune (v. reI. 19.21)

-1

-

29

0,242 -1 = 118,83 spire/strat.

•

•

Se stabilese Wst = 118 spire/strat.

Num~rul de stra.turi

W i 7'

w. ! ,

•

1 636 = --- - 13,86, slraLuri,

118

eeea ee inseamna ea infa~urarca de inalla tensiune va avea

n ' i = 14 straturi,

din care 13 straturi ell 118 spire ~i ul Limul strat eu 102 spire. Tensiunea inLre slraLuri (v. rel. 19.22) rezulta

Us = 2w.,;e1 = 2 ·118 ·6,42 ~ 1 515 V,

(19.36, a)

(19.36, b)

(19.36, c)

rezultind aeeea~i grosime a izolapei dinlre slraturi, ~s 0,36 mm ell eea din relatia (19.22, a) ~i aeeea$i depii1}ire a eapetelor bobinei eu 1,6 mm in fie­care parle.

Grosimea infa~urarilol' rezulta : • penlru inr(l~urarea de joasa lensiune (v. reI. 19.23)

= 2 ·10,22 + 1 ·3 + (2 - 1 - 1)~ ;. = 23,44 mm ~ 2,35 em, (19.37)

unde: ax 2a' 2·5,11 10,22 mm, esLe noua grosime a straLului;

pentru lnfa~w'area de inall£'1 tensiune (v. reI. 19.23, a)

= 14·2,1 + 5 + (14 - 2)'0,36 = 38,72 mm ~ 3,9 em. (19.37, a)

- Latimea ferestl'ei transformatorului (v. reI. 19.24)

T 2(a"'1 + a j + a ji + a;) + ail =

= 2(0,4 + 2,35 + 0,8 + 3,9) + 0,8 = 15,7 em ~ 16 em, •

adiea valoarea' care fusese estimaLa ell relatia (19.9, a).

• D. Reealeularea pierderilor in infa~urari ~i in fier

~i a curentului de functionare in gol

- Rezistentele infa~urarilor pe fad: pentm inri1~urarea de joasa lensiune (v. reI. 19.25)

Rj

= PCU750 _w..:.,.ll_me;.....d..:...1 =0,022 36·0,601 - 3,61.10-3 n, s wi 131,6

•

unde:

lmea j = rtD m2 = rt·19,15 = 60,1 em - 0,601 m, ell

Dm2 - D c + 2a mj + a j = 16 + 2'0,4 + 2,35 19,15 em;

(19.38)

(10.39)

887

•

unde:

cu

pentm 'intii§urarea de inaliii tenS/llne (v. reI. 19.26)

•

S to' •

= 0,022 1558·0,848 3,45

= 8,42 n,

nD mt = n ·27 = 84,8 em = 0,848 m,

(10.39, a)

Dm! = Dc + 2(a ln j + aj + aji) + ai 16 + 2(0,4 + 2,35 + 0,8) + 3,9 =

= 27 cm.

- Pierderile in infa§urari: in 'infii~llrarea de joasa tensillne (v. reI. 19.27)

P eZi = mkrjRjI~ - 3 ·1,01.7 '3,61 .10-3 '360,75 2 = 1 475,6 W (19.40)

unde, pe baza relatiilor (19.27, a ~i b) :

kri = 1 + 1,73(X~ r 1"10'

= 1 + 1,73 ·0,8122 50 2

--- .0,475 4 (42 - 0,2) = 1,047 (19.40, a) 0,022 ·10'

si in care: ,

a 0,475 cm; 'b = 0,71 cm;

= 1 _ 2,35 + 3,9 + 0,8 = 0,922; (19.40, b) rr· 29

(Xp = k;' bn HB

'in 'infii~llI'area

= ° 922. 0,71·36 , 29

= 0,812 ;

de 'inalia tensillne (Y. reI. 19.28)

Peli = mkriRJ~ = 3 '1,01'8,42'8,332 = 1 770,3 W,

unde, pe baza relatii10r (19.28, a ~i b)

kri=l+l,73(X~ r p·10·

2

a4(m~ - 0,2) =

= 1 + 1,73 '0,795 2 50 2'0,18 4(142 _ 0,2) ~ 1,01, 0,022 ·10'

• III care:

a = 0,18 cm; b = 0,212 cm; •

n = Wsi = 118 conductoare/inaltimea bobinei ;

(Xp = kR_bn_ =0,922 0,212·118 0,795; HB 29

ms = nS! = 14 conductoare pe grosimea bob.inei.

•

(19.41 )

•

- Pierderile eJectrice totaJe sau pierderile la functionarea in scurt­circuit la curentii nominali (v. reI. 19.31)

1 475,6 + 1 770,3 ~ 3246 W, (19.42)

valoarea care se incadreaza in limitele admise de STAS 1703/7-80 (v. ta­belul- 3.8).

•

888

•

•

•

- DensiHitile de suprafala ale pierderilor din infa~ur3.ri : penim infa$urarea de joasa iensillne (v. reI. 19.29)

qj P'l l 1475,6 _ 881 W 1m2, cS w) 3·0,5583

unde (v. reI. 19.29, a)

(19.43)

S wi = 0,8 ·7t(Dij + 2D",~ + Dei)HB = 0,8 ·7t(1G,8 + 2 '19,15 + + 21,5) ·29 - 5583 em 2 = 0,5583 m2, (19.43, a)

eu Dei = Dii + 2aj = 16,8 + 2 '2,35 = 21,5 em;

pentm infa$llrarea de in alia iensillne (Y. reI. 19.30).

P el l

cS u"

1 770,3

3·0,8245 = 715 W 1m2

,

• •

unde (v. reI. 19.30, a):

Sw; 7t[0,8 (D;; + 2D;'>l) + De;]HB =

= 7t[0,8(23,1 + 2 '25,7) + 30,9]'29 8245 em2 = 0,8245 m2, •

• III oare:

Dii ' Dml ai 27 3,9 23,1 em;

D;"l D j i + 2n~a' + ata 23,1 + 2·5 ·0,21 + 0,5 25,7 em,

(19.44 )

eonsiderind, ea ~i anterior, eanaIul de raeire Ia eea. 1/3 din ai (spre inte­rior), adiea dupa n~ 5 straturi din eele 14 straturi cite are infa~urarea de inalta tensiune ;

Dei = Dml + at = 27 + 3,9 = 30,9 em.

Cum se observa, aUt qj cit ~i qi se ineadreaza in limilele normale indi­cate Ia paragraful 16.4.1 (v. relatiiIe 16.41 ~i 16.41, a). • ,

- Masele eonduetoarelor infa~ur3.rilor se determina, eu relatia (16.42) : peniru znfa.$urarea de joasa iensiune

•

GWl = YcuSwjwimed j = 8,9 .10-3 '1,316 ·36 ·60,1 = 25,4 kg;

- peniru infa.$urarea de znalia. iensiune •

G wi = Ycus wiWtTlmed i = 8,9.10-3 ·0,0345·1 636 '84,8 = 42,6 kg.

- Dimensiunile definitive (v. fig. 16.2):

ale miezului feromagnetie

(19.45, a)

slnt deei •

Dc 16 em (v. reI. 19.6), eu dimensiunile treptelor conform figurii 19.1, pentru care au rezultat:

Sc 173 cm2 (v. reI. 19.7);

Sj 183 em2 (v. reI. 19.8); •

Lc 34 em (v. reI. 19.35, a);

T 16 em (v. reI. 19.38); • •

, M T + Dc 16 + 16 = 32 em;

L J 2M + 0,9Dc 78,4 em (v. reI. 19.9, b).

889

- Masa neta a fierului, conform relatiilor (16.43, b):

pen Lru coloane

GFce =3SJ-eYFc = 3.173.34.7,65.10-3 = 135 kg;

penLru juguri

GFej = 2S j L j YFc = 2 ·183 ·78,4 '7,65.10-3 = 219 kg.

(19.46)

•

(19.46, a)

Pierderile in fier, care reprezinta ~i pierderile la functionarea in , gol, conform relatiei (16.44) a se vedea ~i relatia (19.10)

. 50 1 3 =.1,07 ·0,45 . (1,676 2 ·135 + 1,581 2 ,219) = 447 W.

50 (19.47)

Dadi pentru lip se folose~te valoarea din practica de fabricatie a trans­formatoarelor (v. observatia de la relatia 16.44), atllnci (consider/nd kp =

= 1,25) rezulta

Po = 447 1,25 ~ 522 W, 1,07

(19.47, a)

valoare care se incadrcaza in Lolcrantele impllse de STAS .1703/1-80 (v. tabelul 3.8).

- Componenta relatiei (16.45)

activa a curentullli de fllnctional'e in ,

522 = ---- = 0,0174 A. :3 ·10 000

!Jol, conform

(19.48)

- Componenta reactiva a cUl'entu]lli de functionare in go], conform relatiei (16.46, b)

B· H cL.+ H jTJj+ 118 • 8,

lor = I j1. = ------;= 1_-'.fL...:,o __ = 'V 2w,

2,5·34 + 1.78,4 + 2 1,18

'0,25'10-3

4·rr·1O-7 •

../2:1658

•

0,096 A, (19.48, a)

in care YJ8 2, iar din anexa 4 rezulLa : pentru Be 1,676 T -~ H e 2,5 A/cm; pentru B j 1,584 T ;. H J 1 A/cm; pentru unghiul de imbinare dintre tolele coloanelor ~i jugurilor

45° rezulta :

~I ~ 0,025 .10-3 m;

../2 B j = Be cos rJ. 1,676· 2 1,18 T.

- Clll'entu] (total), la func~ionarea in gol a transformatorului (valoare eficace), conform relatiei (16.47) "

(,19.48, b)

890

sau In %, conform relapei (16.47, a)

•

0,0975 100 ~ 1,17%. 8,33

E. Tensiunea de scurtcircuit

(19.48, c)

_ Componenta activu a teilsiunii de scurtcircuit, conform relatiei (16.48) - v. ~i relatia (19.32)

P" 100 _ 3 246 100 = 1,298%. SN 250.103

(19.49)

Compollcnta rcacti\'u a rtcnsiunii dc sCUl'tcircuit, conform rela-tiei (16.49) \". ~i r('la~ia (19.32, a)

-= 2·TC·4·TC·1Q-7·50·1558·8,33·0,747·3,08·1 0,922 ·100 = 5,83%, 6,42·20

unde : conform relatiei (lGAH, a)

(19.49, a)

,

a' + at"' + aia + at + a, ° 8 + 0,3 + 0,5 = aji 4 3 ' 4 + 2,35 + 3,0 3 08

3 =, cm;

conform relatiei (16.49, b) •

7t 16 + 2 '0,4 + 0,8 + 3,9 + 0,5 t- 3(2,35 + 0,3) = 'J

= 74,7 em = 0,747 m; -

kll 0,922 (v. reI. 19.40, b);

k q ~ 1, deoarece inal timile bobinelor de j oasa ~i inalHi tensiune sin t aproximativ egale.

Tensiunea latia (19.33)

de scurtCircuit, conform relatiei (16.50, c) •

• v. ~l re-

U~r = J1,298 2 + 5,83 2 = 5,97 % (19.49, b)

valoare, care se incadreaza in aba Lerile admise de belul 3.8), care slnt de ± 1 0 % din U kN'

ST AS 1703/1-80 (v. ta-

Rezulta deci ca pentru noile dimensiuni ale conductorului infa~urarii de joasa tensiune, pentrQ care au rezultat ~i' alte dimensiuni ale infa~urari­lor ~i ferestrei transformatorului, tensiunea de scurtcircuit s-a inca drat iI:! limitele admise. Aceste dimensiuni se considera deci ca fiind definitive, bine­inteles daca ele vor corespunde ~i la verificarile mecanice ~i termice.

In figura 19.2 este reprezentata, la scara, sectiunea transversala prin infa~urarile transformatorului, din exemplul considerat ,din care reese atit modul concret de realizare a izolatiilor pentru distantele prevazute, cit ~i forma constructiva cu dimensiuuile reale ale infa~urarilor.

• 891

•

I ,

m 8

=160

=168 7

<1>De, =309

<1>320 6

,

1

• o ,

8 0=23,5 0, =39 m

, jugut mOg1etic inferior •

Fig. 19.2. Sectiunea transversalil prin infil~urilrile translormatorului trifazat in ulei de 250 kVA, 10 / 0,4 kV:

1 cilindru izolanl gros de 3 mm; 2 infa~urarea de j.t. ; 3 pana de dislan/a (per­linax) ; 4 izolajie de carlon gros de 2 mm; 5 in{a§ware de i.1. ; 6 izolatie de ega­lizare infa$urare de j.l. (trafoboard); 7 izolalie de egalizare fnfc'i$urare de I.t. (trafo-board) ; 8 inel izolanl eu distantori.

Intreaga infa~urare (j.t. + Lt.) este realizata din punet de vedere teh­nologie, sub forma de lnri'i~urare .monolit, adiea infa~urarea de i.t. se deapana (bobineaza) direct peste infa~urarea de j.t., evident eu prevederea penelor 3 ~i izolatiei 4 (fig. 19.2). -

Spirele de reglaj sint prevazll te la exteriorul infa~urarii de inalta ten-siune, pe ultimele doua straturi. - - .

892

•

7--"

•

5--

6--

14

iuoj moonehc Ihfe!1or

00

Ul

• •

•

1---8 •

I-- 9(1]

----,--10

-1--11 •

N .-

•

...:.I=-<.fl~--t- 9(Il)

co

Fig. 19.3. Sectiune transversalil prin infil~urilrile unui transformator de putere m;jlocie 200 leVA, 30/0,4 leV:

1 cilindI'Ll izolanl gros de 4 mm; 2 infd§urare de j.l.; 3 izolatie egalizare fnfii§urare de j.1. ; 4 pene de consolidare §i dislantare din pertinax ; 5 cilindru izolanl gros de 4 mm ; 6 pene consolidare §i dis Ian tare din car­Ion; 7 cilindru izolanl moale (din slraluri de hart ie, gros de 2 mm); 8 §aibd riisfrdnld (carton) gros de 2 mm ; 9 infii§urare de U. in doud sectiuni (galeti ) ; 10 egalizalori izolanti i.l.; 11 inel cu distan/ori din carton; 12 dis-tan/ori; 13 inel izolanl penll'lL egalizare bobinii i.I.; 14 inel izolanl cu

, dislantori. ,

,

-

-•

893

, •

13 1 1i n

9

( 6

I "4.19 •

•

• ' -~ 8 ... ... --

Fig. 19.4. Ansamblu miez feromagnetie bobinat, eu eapaeul euvei ~i izolatoarclc de treeere ale transformatorului de 250 kVA, 10/0,4 kV: 1 ansamblu miez feromagnelic bobinat (a - miez ; b fnfa$urari); 2 consola de presare, jug superior; 3 consola de pres are jug infe­rior; 4 buloane de slrangere a consolelor; 5 piese izolante pentru presare bobine; 6 tiranti; 7 talpi izolante sustinere; 18 $uru­buri cu piulife pen/ru fixare liilpi; 9 liran/i suspensie capac cuua; 10 capac cuua; 11 i:olaloare j.t.; 12 izolaloare r.t.; 13-comu/alor de reglaj ; 14 dispozitiu acjionare comutator; 15 conexiuni j.t.; 16 legaturi flexibile j.t. ; 17 conexiuni U.; 18 mufe

fixare legcituri j.t.; 19 placi de conexiuni U.

In cazul Lransformatoarelor la care tensiunile nominale ale infa~udirilor slnt egale sau mai mari ca 20 kV, atunci pentru cre~terea rigiditatii dielec­trice a distantelor de izolalie indicate in tabelul 16.3, se prevad la acea in­fa~urare (sau la ambele infa~urari daca ambele Lensiuni ~ 20 kV), masuri consLructive suplimentare.

AsHel, in figura 19.3, slnt prevazuli la lnfa~urarea de inalta tensiune, care are UiN 30 kV, aUt cilindrul izolanl moale (poz. 7) cu grosimea de 2 mm, realizat din mai mulle siraluri de hirtie de 0,06 mm rasfrint partial peste pm·tea fronlala a Jnfa~urarii, clL ~i ~aiba eleclroizolanill riisfrfnlii (poz. 8) eu grosimea de 2 mm rasfrinta pe toata partea frontala a infa~urarii ~i confec­ponata separaL din carton eleclrotehnic.

Se observa, de asemenea, eli. penlru 0 mai rationala utilizare a izolatiei conductorullli, infa~urarea de lnalta tensillne care este de tip stratificata, este secponata in 2 gale~i (l1otali cn seepunea I f,li a II-a) ~i de inaltimea Hs fiecare, clL ~i faptul ca disLanlele de izolare fata de juguri sluL diferite (Sjm = = 2,25 cm ~i Sim 4,8 cm), ceea ee a eondus ~i la inaltimi diferite ale celor doua infa~urari (HE; > HBi)'

Acest lucru prezinta unele dezavanLaje sub aspeetul soliciHirilor la fortele elecLrodinamice axiale, compensaLe Insa de avantajul important al unei mai bune llmpleri a fereslrei ~i deci la dimensiuni mai mici ale transfor­matorului.

In figura 19.4 esLe reptezenlat ansamblul miez bobinat al transforma­lorului cu schela metalidi, capacul cuvei ~i izolatoarele de j.t. ~i i.t., montaLe pe capac. Sint evidentiate, de asemenea, eonexiunile intre infa~urari, la comu­tatorul de reglaj al Lensillnii ~i la izolatoare, atit pe parLea de ina Ita tensiune cit ~i pe cea de joasa tensiune.

In figura 19.5 esLe reprezenLal ansamblul general al transformaLorullii de 250 kV A, 10/0,4 kV, cu secliune longitudinala '~i transversala.

F. Caracteristicile de func!ionare •

Caracteristicile externe se determina Cli relatia (16.51, a) in conditiile mention ate de relatia (16.51), iar caraclerislica randamenlllilli Cli relatia (16.52), pentru diferite valori ale lui ~ I2/I2N ~i pentru U1 constant ~i cos tp2 constant. Rezullatele calculelor sint trecute in tabelul 19.1 eu aju-

U. U.O

Caracteristicile de functionare ale transformatorului de 250 kVA ; 10/0,4 kV

~ = I.II.~. ° 0,05 0,15 0,25 0,50 0,75 •

COS <p. = 1 1 0,996 0,993 0,99

cos <po = 0,7 ind 1 0,987 0,974 0,961

cos <p ,= 0,7 cap 1 1,008 1,016 1,024

11=1= • = 1= =1 cos <P2 = 1 ° 0,959 0,984 0,988 0,989 0,987

1) • •

cos <p. = 0,7 ° 0,942 0,977 0,983 0,984 0,982

Tabelul 19.1

1,00 1,25

..!.

0,986 0,983

0,949 0,936

1,032 1,04

0,985 0,982

0,970 9,875

895

,

4

VI-

•

•

•

12

• •

t

. '. . liil'l,I , . . . . I I '" I

. .. I II '·,""111' " 'I . 1 .. ·.1

•

v

• - '.--'- ---'j 0:::::::

l I

9

8 7

•

10

11

6 3

2--+-+-t­---t- I -t-n--+

N

•

I

\'i-....n

III

Fig. 19.5. Ansamblu general al transrormatorului de 250 kVA, 1010,4 kV:

•

•

1 ansamblu parle deeuvabila; I miez feromagnelie; II Infa$urare de j.l.; III-fnfa$urare de U.; IV ansamblu sehelii melaliea; V izolaloare; VI eonexiuni ; 2 -euva eu radialoare; 3 garnilura capac; 4 $urub fixare capac cuva; 5 robinel de golire; 6 lermomelru eu cadran; 7 conservator; 8 nivela de ulei; 9 bU$on de umplere cu ulei ; 10 re/eu de gaze (Buchholz) ; 11 filtru de aer eu silieagel ; 12 supapa

de siguranta .

•

torul dirora s-au Lrasat caracterisLicile de functionare reprezentate in figu­ra 19.6. In expresia randamentuilli s-a luat pentru Po, valoarea data de rela­tia (19.47, a). Din aceasta expresie, se observa ca atit pentru cos Cjl2 inductiv, cit ~i capacitiv, caracteristica randamentului este aceea~i, depinzind doar de valoarea lui cos Cjl2, nu ~i de caracLerul sarcinii (inductiv S,aU capacitiv).

896

tOS

1

0,95

Q9

085

0,8

o

1

0.9

20

~

•

--

•

I

I

r

0,5 0,75

a

•

0,8 l-t--t------'----­I I

o O,OS 0.25 0.75

b

cos~=o, 7cap.

I ~=1

-1 cos~=o, • 7ind

•

1,0 1,25 •

-- ---- •

1,0 1.25

Fig. 19.6. Caracteristicile' de functionare ale transformatorului de 250 kVA, 10/0,4 kV: a , caracteristicile ext erne ; b- caracleristicile randamenlului.

•

,

G. Verificarea soliciHirilor mecanice •

•

, 1. Verificarea infa~urariIor Ia aCliunea forlelor electrodinamice

Deoarece cele doua infa~urari de j.t. ~i Lt. au acelea~i inaltimi (HBJ ~ ~ HIli), iar spirele de reglaj al tensiunii sint repartizate pe intreaga inaltime a in.fa~urarii de !.t. (gama de reglaj de ±5 %, cuprinde un numar de 2· 78 =

= 156 spire, care corespund ultimului strat de 102 spire ~i inca 54 spire din penultimul strat), rezulta ca in function area transformatorului nu apar nesimetrii axiale importanle ale solenatiilor, care sa conduca la forte electro­dina mice axiale periculoase.

De aceea infa~urarile se VOl' veriIica numai la actiunea fortelor electro­dina mice radiale. Se face de asemenea ~i 0 verificare la actiunea fortei interi-oare Fo (fig. 17.2, a). .

• 57 - Proiectal'ea 'ffia~inilor electrice - cd. 153 897

•

•

•

•

•

•

•

•

• • ,

, CurentuJ de ~oc, conform relatiei (17.1) • •

I k 100";21"' j km = 'A

fL. 1 7. 100· J2. 8,33

, 5,97 = 335,5 A. (19.50)

- Forta radialll, conform relatiei (17.2) •

•

F (w,ltm)81mtd, kn 4'n .10-7 . (1558·335,5)8,0,848,0,922 r = flo -'-..:....;:.;;:;........:;.:.;:.::..:.-- = 2 H8 2'0,29

•

= 463.10 3 N. .<19.51) •

- Forta interioarll, care actioneaza iu directia axiala asupra fiecarei infaljurari, conform relatiei (17.2, b)

3' Fo = ---Fr =

2H8 3,08 463 .103 ~ 25 .103 N. 2·29

(19.51, a)

Efortul uuitar la intindere in infaljurarea exterioara (Lt.), conform relatiei (17.4)

F 463·10' ar = __ ...:..r_= ______ = 13,7 MPa, 2n;w,swj 2 ·n;·1 558'3,45

(19.52) •

valoare care este mai mica dedt limitele admisibile (aatlm = 30 60 MPa pentru infaljurare din cu pru).

Eforturile unitare de compresiune dintre conductoarele infaljura­rilor (datorita fortei interioare Fo), conform rela~iei (17.7) :

unde:

pentru lnfii$urarea de joasii lensiune •

25 ·10·

601· 20,5 = 2,03 MPa < aaatlm = 20 MPa, (19.53)

.a; , a, - ala = 23,5 - 320,5 mm, este grosimea neta a infaljurarii de j.t. ;

unde: ,

a j

de Lt.

•

pentru infa$urarea de inalta tensiune

F. a al

lm ~a f a',

• ai aia

•

•

39

•

25· 103

_ 0,867 MPa < aaatJm = 20 MPa, (19.53, a) 848·34

•

- 5 34 mm, este grosimea neta a infaljuriirii •

• •

Pentru ca infaljurarea interioara (de jaasa tensiune) sa fie supusa la solicitarea de compresiune pura, sc y crifica mai Jntii conditiile impuse de re­latia (17.5). Astfel, numarul minim de distantoare cu care.trebuie consolidata infaljurarea de j.t. pe coloana este

•

= 2

898 •

1,75· 463·10' 1 + -....:.....-----

1,15.105 .36.131,6

191,5 2

2· 4,75 •

= 2,53 distantoare.

•

•

•

•

.'

•

•

• •

unde, pozitia eentrului de masa C (fig. 19.7) se determina eu relatiile:

•

. el

0,5,2BI + hi [mm); . 2B + h

a = el - d [mm] ;

B - el [mm) . •

Pentru profilul UI0 stabilit, rezulta :

1 (BH8 _ bh8) = 6H

1 (50 .1003 _ 44 .83,58) 6·100

\ •

unde: b B _d 50 - 6 = 44 mm;

•

. h = H - 2t = 100 - 2 ·8,26 ~ 83,5 mm' , 1

W" = --(He~ - ha 3 + 2Ie~) - -3e. •

(19.54, b)

(19.55)

•

1 = --- (100 ,15,58 83,5 ·9,5' + 2 ·8,26 '34,5 8

) 0,946'10' mm' 3'34,5 ,

• (19.55, a) •

unde: •

el 0,5 2B" + hi 0,5 2·50' + 83,5'8,26 15,5 mm;

2B + h 2'50+83,5 •

,

a e1 d 15,5 6 9,5 mm;

ez = B - e1 = 50 - 15,5 34,5 mm.

incovoietor, ' eorespunzlitor fortei de presare a jugurilor, , -conform relatiei (17.9, a) •

= F.L 3,21'10" 830

M" 32 32 83,2 ·10' Nmm, (19.56)

in care:

Fs PshjL 0,25 ·155 ·830 = 3,21 ,10' N,

unde: • ,

P. 0,25 MPa, deoarece 'stringerea jugului se face eu cite doua buloane marginale, neizolate care nu tree prin tolele jugului ;

• -hj = 155 mm (h) = a l din reI. 19.8); -• •

L 830 mm (fig. 19.7, b). • •

- Efortul unitar la incovoiere datorita presarii jugului, conform rela tiei (17.11)

(1" = Mv = 83,2·10' = 87,9 MPa < 100 MPa. Wv 0,946·10'

(19.56, a) -

900

•

,

•

- Efortul unitar la incovoiere dupa axa x x, datorita forte1or electrodinamice de presare axiala, conform relatiei (17.11, a)

25.103 .830

12·4,06 ·10' = 42,6 MPa < 200 MPa.

•

(19.56, b)

b) Buloanele de stringere a consolelor de presare, se executa din otel rotund de 020 mm, filetate la capete cu M 20.

Efortul unitar in bulon, datorita fortei de presare ~i greutatii par-tji decuvabile, conform relatiei (17.12, a) •

unde:

cr 0~187 F, + 2,5 Gx 0,187 3,21·1Q4 + S b d3 220,3

+ 2,5 5000· 3

203 = 31,9 MPa < 100 MPa, (19.57)

7t·16,75 2

S b - 220,3 mm 2 (pentru M20, diametrul minim la baza 4

filetului este de 16,75 mm);

x 3 mm;

G . (Gschellt + Gmiez + Gw)g = (Gschellt + GFec + GFe , + GW) + . + GWi)g = (40 + 135 + 219 + 25,4 + 42,6) ·9,81 = 4532 N.

•

Tinind cont ~i de alte elemente asamblate pe partea decuvabila, se con-sidera ca greutatea total a este .

G ~ 1,1 ·4532 N ~ 5000 N.

Verificarea buloanelor la forta axiala a infa~urarilor Fa), conform relatiei (17.13, a)

-de scurtcircuit (de presare

4,6 FoX 4,6.25.103 • 3 cr = = .

d' = 43,1 MPa < 200 MPa. (19.57, a)

20' •

Verificarea la strivire a izolatiei buionuilli nu se face, deoarece buloa.­nele de stringere sint in afara miezului ~i nn este nevoie sa fie izolate .

• • ,

•

• H. Calculul termic al transformatorului

1. Ciiderea ~

de te~peratura dintre infa~urare ~i ulei

a) La Infi1~urarea de joasi1 tensiune, de tip cilindric, temperatura medie a bobinei se poate considera egala cu cea maxima, ~i deci

-61 62 O.

Caderea de temperatura in izolatia conductoarelor, ill baza relatiei 118.2) este (v. ~i fig. 18.1)

•

881. 0,018 .10-4 ~ 1,130C, 0,0014

•

(19.58)

. 901

•

•

unde: o 0,018 cm, este grosimea unilateraHi a izolatiei de hirtie a condue-

torului de j.t. (pe 0 parte) ; At. 0,0014 W jcmOC, din tabelul 18.2, pentru hirtie impregnata in ulei. b) La infa§urarea de inalta tensiune, de tip stratificat, 61 -# 62 ~i, pen­

Lru partea blJinei exterioadi a canalului axial, mai groasa, caderea maxima de temperatura, conform relatiei (18.4) este (v. fig. 18.1)

pag = =

8A", •

8·10-'·2,17' = 9,3°C,

8· 5,06.10-3 • (19.58, a)

III care: pe baza rela~iei (18.5, a)

k J 2ab' 1,41 2 .0,18.0,212

p = ----- .10-2 2,14 .10-2 ~ 8.10-2 Wjcm3; P (a' + 3.)b' (0,21 + 0,036)'0,242

pe baza relatiei (18.6, a)

Am ~ A. (a' + 3,)b , (23 + 3,)b'

= 1,55 .10-3 (0,21 + 0,036)'0,212

(0,03 + 0,036)'0,242 = 5,06 .10-3 WjcmOC,

Cll conductibitatea termicii echivalenta data de relana (18.6, b)

n,(23 + 3,)

A,23 + ,,3,

1,4,10-3 ,1,7,10-3(0,03 + 0,036)

1,7'10-3 '0,03 + 1,4'10-3 .0,036 = 1,55.10-3 WjcmOC,

unde, din tabelul 18.2 rezulta: A 1,4 .10-3 W jcm °C pentru izolatia de hirtie impregnata' in ulei,

a conductorului; As 1,7 .10-3 W jcm °C pentru izolatia dintre straturi, din hirtie

lacuita (impregnata in lac), iar 20 . a' a b' b 0,3 mm 0,03 em este grosimea bilaterala a

este

izolatiei de hirtie a conductorului de Lt. ; grosimea partii exterioare a bobinei de i.t. care are n;' = 9 straturi,

•

ab n;'a' + (n~' 1)0. 9 ·0,21 + (9 1) ·0,036 2,17 cm.

Caderea medie de. temperatura, conform relatiei (18.1) este

2 e 3 J

2 ,1),3 3

(19.58, b)

c) Caderea de temperatura intre suprafata bobinei §i ulei, conform relatiei (18.8) este :

pentru infa~urarea de j oasa tensiune

641 = 0,285q~·6 = 0,285'881 0 . 6 = 16,6°C ; (19.59)

pentru infa~urarea de inalta tensiune

641 = 0,285q~,6 = 0,285.7150.6 = 14,7°C. (19.59, a)

d) Caderea medie de temperatura dintre lnfa§urare $i ulei (v. fig. 18.1) •

pentru infa~urarea de inalti\. tensiune, a carei valoare este mai mare dedt ,a •

infa~urarii de joasa tensiune, rezultii cu relatia (18.10)

6mbu 62 + 63 + 6H 6,2 + 1,13 + 14,7 22°C. (19.60)

,902

,

Cum se observa, aceasUi valoare este apropiata de limitele indicate in tabelul 18.1, pentru modul de racire de tip NL considerat (v. cap. 18 sim-bolizarea sistemelor de raci re).

2. Cllderea maxima de temperatura medie intre miez §i ulei, conform relatiei (18.11)

Do = ll' 6~' + 1,56~' 1062 8,75 + 1,5'11 vmaxfu I] = ,

6' + 6;' + 1,56;' 10,62 + 8,75 + 1,5·11 = 7,47°C, (19.61)

in care, conform relatiilor (18.11, a) : •

pa' 6~ = 8Al

11,5'10-3 .15,5'

8· 0,2 (19.61, a)

unde: conform relatiilor (18.12) ~i (18.12, a)

• f 1.3 2 P = PFeYFckFe = k p P10/60 BcYFekFe =

50

= 1,25 ·0,45 . 50 1.3 '1,6762.7,65.10-3 .0,95 ~ 11,5 .10-3 W /cm 3 ; 50

conform figurii 18.2 ~i figurii 19.1

a a1 15,5 em (v. reI. 19.6, a);

b 2~bi 15,2 em (v. reI. 19.6, b);

din tabel ul 18.4 ,

Al = 0,2 W /cmoC ;

At 0,03 W /cmoC ; •

6~ pa ll,5·10-3 ·15,5 8,9°C, (19.61,

2.:xcoIJv 2,0,01

•

b)

unde, 'Cit C01lV ~ 100 W /m2OC 0,01 W /cm 20C ; 6' 6' + ()' 1 4 1,72 + 8,9 10,62°C;

6" pb' 11,5.10-3 .15,2' 11°C; (19.61, c) 1

• 8A, 8·0,()3

()~' ()~ b 8,9 15,2 8,75°C. (19.61, d) a 15,5

Se obseI=va ca 6maxfu are 0 valoare destu I de mica, deoarece ~i pierderile in fier .au 0 valoare mica In comparatie eu pierderile in infa~urari.

• 3. Dimensiunile interioare ale cuvei §i suprafetele de cedare a caldurii. a) Considerind cuva dreptunghiularii, dimensiunile cuvei, date de re­

latiile (18.16) slnt (v. ~i fig. 18.4): •

A 2M + Dei + 2ss 2·32 + 30,9 + 2·3 = 100,9 em ~ 100 em;

(19.62)

+ 0,3 + 2 + 2 + 1 = 41,2 em ~ 41 em; •

• Hev - Le + 2H j + Hjc + H Bj = 34 + 2 '15,5 + 30 + 3 · 98 em, .

903

• •

•

•

•

Aria de pe partile laterale ~i unul intr-o parte frontala, ca in figura 19.8; daca incalzirile recalculate nu se incadreaza , in limitele admise, atunci se revine, marind numarul de radiatoare la 6 bucap.

51 - ---=-=-th-~~~~-- ...

Aria reala . de convectie (pentru cele 5 radiatoare) rezulta din relatia (18.18), in care va-loa rea real a a lui Ser 5 S~T

Seo Sev + 5S~T = •

2,76 + 5 ·2,38 = 14,66 m2,

E u , x

+ N

co

0 (Y)

I I 1 I I

I I I -i co I -I I I I •

I 5 I

"-2 , ,

oJ L \ I I

• A I • I

•

• I I I

. I ., ,po I •

" l. .-,-., (19.66)

iar aria de radiatie, conform figurii 18.3 ~i figurii 19.8 (cea cuprinsa in zona cu linie intre­rupta)

_______ J. --------- -"'" .

A+3CX:m

Fig. 19.8. Modul de a~ezare a radiatoarelor III jurul euvei ~i dimensiunile transversale pentru determi­narea ariei de radiatie. Dimensiunile sunt in em.

• Sr 2[(A + 30) + (B + 60)]Hev =

= 2[(100 + 30) + (41 + 60)] .98.10-4 = 2,57 m 2• (19.66, a •

4. Definitivarea caderilor dc temperatura din transformator . a) Ciiderea de temperatura de la cuva la aer, conform relatiei (18.19)

. 1,05(Pk + Po) 0·8 =

2,8S, + 2,5Sco •

1,05(3 246 + 522) 0·8 =

2,8·2,57 + 2,5·14,66 (19.1}7)

b) Ciiderea de temperatura de la ulei la cuva, conform relatiei (18.20) •

• • •

euc = 0,165k1

0.6 = 0,165·1·

1,05(3 246 + 522) 0.6 = 4,74°C. 14,66

(19.67, a)

c) Caderea medie de temperatura de la ulei la aer, in straturile superioare ale acestuia, conform relatiei (18 .. 21)

eMua 1,2(6uc + e ea) = 1,2(4,74 + 36,6) = 49,6°C < 60°C. (19.67, b)

d) Caderea de temperatura de la bobina La aer, conform relatiei (18 22)

6 ba = 6mbu + 6ue + e elL = 22 + 4,74 + 36,6 = 63,3°C, (19.68)

iar temperatura bobinei .&", pentru valoarea standardizata a temperaturii me-diului ambiant.&o. 40°C (v. fig. 18.1) .

.&" 6 bo. +'&0. 63,3 + 40 103,3°C < 105°C .&N -cla8a A,

deci transformatorul este bine dimensionat ~i cu 5 radiatoare (105°C este tem-•

peratura admisa pentru clasa A de izolatie a transformatbrului in ulei). In cazul in care ar fi rezultat .&" > 105°C, atunci trebuia marit numarul

de radiatoare de la 5 buditi la 6 bucati.

905 •