Регулирование напряжения трансформатора под нагрузкой осуществляется по симметричной схеме переключающего устройства с реактором (рис 3.15). На рисунке буквами П1 и П2 обозначены переключатели, К1 и К2 – контакторы, Р – реактор.
Рис. 3.15. Схема переключающего устройства
с симметрично включённым реактором.
Последовательные положения аппаратуры при переключении
Эта схема, основанная на принципе сдвоенного переключателя, обеспечивает основное требование, предъявляемое к аппаратуре РПН, т.е. отсутствие разрыва тока в главной цепи во время переключения.
Так как регулировочная обмотка является частью основной обмотки ВН и размещается в середине её высоты, то ее выполняют из того же провода, что и основную обмотку.
Соответственно сечение витка и плотность тока те же:
ПРО = 7,14 мм2; J РО = 1,837 А/мм2.
Радиальный размер обмотки определён выше:
а кр = 116,164 мм.
Часть обмотки, в которой сделаны регулировочные ответвления, называется регулировочной зоной. Ее высота считается от середины канала над регулировочной зоной до середины канала под ней.
Высота регулировочной зоны, мм,
h р = n р × b + (n р – 1) × h к = 36 × 5,1 + (36 – 1) × 6 = 393,6,
где n р – число регулировочных катушек, равное 36; b – высота катушки, равная 5,1 мм; h к – ширина масляного канала, составляющая 6 мм.
Внутренний диаметр обмотки ВН, м,
D 2 = D 1 + 2 a 12 = 0,4332 + 2 × 0,05 = 0,5332.
Наружный диаметр обмотки ВН, м,
D 2 = D 2 + 2 a 2 = 0,5332 + 2 × 0,11832 = 0,7698.
Поверхность охлаждения обмотки ВН, м2,
Похл.ВН = 3 k p (D 2 + D 2 ) × (b + a 2) × W BH,
Похл.ВН = 3 × 0,75 × 3,14(0,5332 + 0,7698) × (0,0051 + 0,11832) × 2994 = 34,0178,
где k – коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями.
Масса металла обмотки ВН, кг,
,
,
где g – удельная плотность металла обмотки, равная 2 700 кг/м3.
Расчет потерь и КПД трансформатора
4.1. Основные потери в обмотках
при превышении температуры 75 °С
Для определения основных потерь воспользуемся формулами:
Росн.НН = 3 × I 2ф.НН × r НН75;
Росн.ВН = 3 × I 2ф.ВН × r ВН75;
,
где r НН75 и r ВН75 – омическое сопротивление, Ом;
,
где r75 – удельное сопротивление обмоточного провода,
Ом × мм2/м; r75 Al = 34,4 × 10–3; r75 Cu = 21,35 × 10–3.
4.2. Средний коэффициент добавочных потерь К д
Коэффициент К д учитывает увеличение основных электрических потерь в обмотках ВН и НН при протекании по ним переменного тока (рис. 4.1).
Для цилиндрической обмотки из прямоугольного провода:
К д = 1 + 0,037b12 a 4 n 2 × 108,
где b1 = 0,95 b 
.
Все размеры даны в метрах.
Для цилиндрической обмотки из круглого провода
К д = 1 + 0,017b22 a 4 n 2 × 108,
где b2 = 0,95 b .
Рис. 4.1. Расклад проводников обмотки высокого и низкого напряжения
Обычно К д = 1,01…1,05 для правильно выбранных размеров цилиндрических обмоток. Для винтовой обмотки при числе n < 4 коэффициент К д рассчитывают по формуле цилиндрических обмоток из прямоугольного провода.
Для винтовой обмотки при n ³ 5
К д = 1 + 0,53 × 10-2 b12 (f × 10-4 / r) × a 4 (n 4 – 20 n 2 + 64),
где b1 = 0,95 b ; f = 50 Гц; m – число проводников после обмотки; n – число проводников по радиусу обмотки.
Все размеры даны в метрах.
Примечание. При расчетах взять К д = 1,02.
Потери в отводах
Для определения потерь в отводах используем формулы, Вт,
Ротв.НН = 12,75 J 2НН р G отв.НН,
Ротв.ВН = 12,75 J 2ВН р G отв.ВН,
где G отв – масса отвода, кг, G отв = l отв ПВН(НН) gAl; l отв – общая длина отводов, м, l отв = 7,5 l – при соединении обмотки в звезду; l отв = 14 l – при соединении обмотки в треугольник; gAl = 2 700 кг/м.
В силовых трансформаторах общего назначения потери в отводах составляют, как правило, не более 5…8 % потерь короткого замыкания. Добавочными потерями в отводах пренебрегаем.