Цилиндрическая обмотка

 

Использование: в электротехнике, в частности, в конструкции цилиндрических обмоток мощных токоограничивающих, компенсирующих электрических реакторов. Сущность изобретения: обмотка состоит из концентрических слоев, соединенных параллельно, внутреннего слоя 1 и последующих слоев 2. Число витков в слоях разное и уменьшается от внутреннего слоя 1 к наружному для того, чтобы выравнять токи и температуру нагрева в параллельных слоях в соответствии с указанным в описании равенством. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции цилиндрических обмоток мощных токоогра- ничивающих, компенсирующих сухих электрических реакторов.

В известном устройстве цилиндрическая обмотка содержит параллельно соединенные концентрические слои, в которой число витков в слоях уменьшается от внутреннего к наружному, при этом все слои обмотки намотаны одним и тем же проводом одинакового сечения, слои, следующие за внутренним, состоят из двух частей, в первой из которых провод в витках расположен меньшей стороной прямоугольного сечения параллельно вертикальной оси обмотки, во второй большей стороной прямоугольного сечения, количество витков во второй части в каждом слое увеличивается к наружному слою и равно Wn_n= , (1) где Wn_n число витков n-го слоя, в которых провод расположен большей стороной сечения параллельно вертикальной оси обмотки; Wn полное число витков в n-м слое; Н высота обмотки; а длина меньшей стороны сечения прямоугольного провода; b длина большей стороны сечения прямоугольного провода; Т коэффициент неплотности намотки провода; n номер слоя [1,2] При разной теплоотдаче с поверхностей слоев обмотки реактора известное устройство не обеспечивает одинаковый нагрев всех слоев обмотки, что приводит к появлению наиболее нагретого слоя, неравномерному температурному режиму слоев реактора.

Для одинакового нагрева всех слоев обмотки при разной теплоотдаче с их поверхностей токораспределение желательно рассчитать так, чтобы распределение потерь по слоям обеспечивало условие ΔΘ_n idem, (2) где ΔΘ_n превышение температуры провода n-слоя над температурой охлаждающего воздуха.

Известно из термодинамики уравнение, связывающее мощность потерь с повышением температуры между охлаждаемой поверхностью и хладоагентом
=
(3) где I_n ток в n-слое;
D_n1, D_n2 и D_n диаметры n-слоя средний, внутренний и наружный соответственно, практически одинаковые D_n1≈D_n2≈ D_n;
α_n1иα_n2 коэффициенты теплоотдачи с внутренней и наружной поверхностей n-слоя;
Sb_n активное сечение провода n-слоя;
h высота слоя;
К_дп коэффициент добавочных потерь.

На основе (3) находим отношение между токами в слоях
(4) где α_i=α_n1+α_n2 суммарный коэффициент теплоотдачи слоя n;
W_n* относительное число витков в слое n.

При этом коэффициенты теплоотдачи слоя с поверхностей
внутренней
α_n1= (ΔΘ_n)^1/4, (5)
наружной
α_n2= (ΔΘ_i)^1/4. (6)
Цель изобретения обеспечение одинакового нагрева всех слоев цилиндрической обмотки для повышения надежности реактора в эксплуатации.

На чертеже представлена цилиндрическая обмотка, вертикальное сечение.

Обмотка состоит из концентрических слоев, соединенных параллельно, внутреннего слоя 1 и последующих слоев 2.

Число витков в слоях разное и уменьшается от внутреннего слоя 1 к наружному для того, чтобы выравнять токи и температуру нагрева в параллельных слоях в соответствии с равенством (4). Равенство (4) является условием одинакового нагрева всех слоев цилиндрической обмотки. Это устраняет местные перегревы обмотки, увеличивает срок работы и эксплуатационную надежность сухого электрического реактора.

П р и м е р. Цилиндрическая обмотка для однофазного компенсирующего реактора в сухом исполнении без стали для статического тиристорного конденсатора класса напряжения 35 кВ мощностью 36 МВар типа РКОС 36000/33 имеет следующие конструктивные параметры:
Высота половины обмотки, мм 1340
Число слоев 5
Требуемые полные числа витков в слое (Wn): 1 (W₁) 104,3 2 (W₂) 99,4 3 (W₃) 97,5 4 (W₄) 93,6 5 (W₅) 93,6
Согласно формулам (5) и (4) рассчитываются коэффициенты теплоотдачи с поверхности α_ni, относительное число витков и ток слоя n по формуле (4).

Результаты расчета приведены в таблице.

Полученное токораспределение и распределение витков позволяет выравнять температуру нагрева всех слоев, это снижает температуру наиболее нагретой точки, что улучшает эксплуатационные характеристики компенсирующего реактора.

Формула изобретения

ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ОБМОТКА, содержащая параллельно соединенные концентрические слои, число витков в которых уменьшается от внутреннего слоя к наружному, а высота слоев одинакова, отличающаяся тем, что соотношение между токами и числом витков в слоях удовлетворяет равенству

где W₁ и W_n число витков первого и n-го слоев;
I₁, I_n величина тока в первом и n-м слоях;
коэффициенты теплоотдачи с внутренней и наружной поверхности первого и n-го слоев.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2