Трансформаторные подстанции высочайшего качества

с нами приходит энергия

Активные сопротивления обмоток

1. Якорные обмотки.

Основным проводниковым материалом для якорных обмоток служит проволока медная мягкая круглого и прямоугольного сечения, отличающаяся малым содержанием примесей. Ограниченное, но расширяющееся применение в качестве проводникового материала находит алюминий.
Активное сопротивление фазы обмотки при температуре
t,°C,

где
— длина последовательно включенных проводников фазы; — средняя длина полувитка; s — сечение эффективного проводника; а — число параллельных ветвей; удельное сопротивление проводника при температуре t, °С; α — температурный коэффициент сопротивления, 1/°С, 1/°С для меди и алюминия; — коэффициент увеличения сопротивления обмотки вследствие поверхностного эффекта, вызываемого полями рассеяния (коэффициент Фильда).
Средняя длина полувитка

где
-длина сердечника; -длина лобовой части.
Приближенно длина лобовой части
может быть выражена через полюсное деление: при однослойной концентрической трехплоскостной и двухслойной (с полным шагом) обмотках для статора , для ротора .
Для всыпных обмоток из проводов круглого сечения, уложенных в полузакрытые пазы,
.
Коэффициент
жестких обмоток, выполненных из изолированных элементарных проводов прямоугольного сечения, может достигать значений и более (до 1,7 в турбогенераторах) и определяется следующим образом.
а) Коэффициент
стержневых обмоток с полной транспозицией сплошных элементарных проводников на длине активной стали равен (среднее значение для всех проводников; при допущении, что поверхностный эффект проявляется только на активной длине проводников)

где

— коэффициент увеличения сопротивления активной части проводника;

— приведенная высота проводника (безразмерная величина); для медных проводников при
f=50 Гц и высота ξ примерно равна высоте проводника , выраженной в сантиметрах; α — коэффициент, ; — высота элементарного проводника; — общая ширина меди в пазу; — ширина паза; — число элементарных проводников по высоте и ширине паза; — по рис. 16-27.
Можно приближенно принять при

p465_1_01

Рис. 16-27.

Таблица 16-15
Коэффициент γ
Число витков в катушкеОтносительный шаг β=у/τ
0,80,9
20,080,08
30,110,08
40,130,08
60,270,20
Таблица 16-16
Высота элементарного проводника при которой (частота 50 Гц)
351015
0,80,470,240,16

б) Коэффициент катушечных обмоток (без транспозиции в пазовой части) определяется с учетом увеличения сопротивления из-за уравнительных токов, протекающих между отдельными элементарными проводниками вследствие различия их индуктивных сопротивлений:

где
— коэффициент увеличения сопротивления от уравнительных токов; γ — коэффициент, учитывающий влияние конструктивных особенностей катушки (число витков, сокращение шага, наличие транспозиции в лобовой части).
Для обмотки из медных проводников

где
число эффективных проводников в пазу (под «эффективным проводником» понимается проводник, по которому протекает полный ток одной параллельной ветви обмотки).
Коэффициент
g для катушек с транспозицией в лобовой части определяется по табл. 16-15, для катушек без такой транспозиции γ=1.
Для уменьшения добавочных потерь обычно выбирают
см.
При определенной, «критической» высоте проводника обмотка имеет наименьшее сопротивление переменному току. Увеличение высоты проводника сверх «критической» приводит, несмотря на увеличение его сечения, к увеличению сопротивления проводника из-за более сильного проявления эффекта вытеснения тока. Для обычно применяемых статорных обмоток с ξ
<1 среднее значение коэффициента (для всех проводников паза) равно . В таких оптимально спроектированных обмотках увеличение сопротивления из-за вытеснения тока не должно превышать 33% сопротивления постоянному току.
В табл. 16-16 указана высота элементарного медного проводника
, при которой коэффициент (для различных значений высоты h1 меди в пазу).
В стержневых роторных обмотках обычно высота проводника
см (см.. рис. 16-25), коэффициент должен определяться по значениям функций φ(ξ) и ψ(ξ), найденным из рис. 16-27.
Эффект вытеснения тока в разной степени проявляется в верхних и нижних стержнях (катушечных сторонах) двухслойной обмотки, уложенной в пазы: коэффициент
для верхнего стержня может в несколько раз превосходить коэффициент для нижнего стержня, значительно отличаясь от среднего значения коэффициента . Поэтому потери в верхнем стержне и его нагрев могут быть значительно больше потерь и нагрева нижнего стержня.
Допущение о проявлении вытеснения тока только на активной длине проводника, отраженное в выражениях для
, справедливо лишь при умеренных линейных нагрузках. При А/м можно приближенно считать, что вытеснение тока в активных и неактивных частях стержня происходит одинаковым образом, и тогда в выражениях для следует полагать
При
x<1 для обмоток с полыми проводниками (ориентировочно)

для обмоток с полыми и сплошными проводниками

где m, m
c — числа полых и сплошных проводников, расположенных в пазу друг под другом; a, b — высота и ширина полого проводника; ас — высота сплошного проводника; ак, bк — высота и ширина канала в полом проводнике; s — площадь сечения меди полого проводника; b1, h1 — ширина и высота меди в пазу.

2. Равношаговая беличья клетка

является многофазной обмоткой с числом фаз, равным числу стержней Z2 обмотки. Каждая фаза состоит из одного стержня и примыкающих к нему двух участков короткозамыкающих колец (рис. 16-26). Расчетное активное сопротивление фазы беличьей клетки при температуре t, °С,

где омическое сопротивление стержня (сопротивление постоянному току)

сопротивление участка кольца между соседними стержнями

— длина стержня; — соответственно площади сечений стержня и кольца; — средний диаметр кольца; — соответственно удельное сопротивление материала стержня и кольца при t, °С; — коэффициент увеличения сопротивления обмотки вследствие вытеснения тока. В ансинхронных машинах при скольжении s<0,1 .

3. Обмотки возбуждения синхронных машин.

Омическое сопротивление обмотки возбуждения при температуре t, °С,

где
— полная длина проводников обмотки; — число витков на полюс; -средняя длина витка; — сечение эффективного проводника; -см. п. 1; — число параллельных ветвей обмотки.