4.6. СПИРАЛЬНЫЕ ОБМОТКИ

При больших токах и малых напряжениях нагрузки, т. е. при малых сопротивлениях нагрузки, необходимое требование к конструкции ИТ состоит в уменьшении индуктивности рассеяния. Емкость обмоток в таких случаях часто имеет второстепенное значение. Из известных конструкций минимальной индуктивностью рассеяния обладают ИТ с так называемыми спиральными обмотками при автотрансформаторном включении.

Спиральные обмотки, являющиеся разновидностью дисковых, наматываются широкой и тонкой проводящей лентой (или фольгой), переложенной слоистой изоляцией из кабельной или конденсаторной бумаги, иногда в сочетании с фторопластовой пленкой. Поперечное сечение ИТ с одной секцией такой обмотки показано на рис. 4.12, а, схема автотрансформаторного включения обмотки — на рис. 4.12, б. Конструктивно ИТ со спиральными обмотками может быть выполнен как на стержневой МС (рис. 4.13), так и на тороидальной (рис. 4.14).

При стержневой МС спиральные обмотки выполняются двухсекционными, каждая из секций располагается на своем стержне. Несколько лучшие результаты дает применение четырехстержневой МС со стержнями одинаковой высоты. Таким способом удается несколько уменьшить не занятую обмоткой часть МС, т. е. уменьшить длину ярма. При тороидальной МС спиральные обмотки выполняются в виде относительно узких секций, которые располагаются симметрично по окружности МС. Число секций в зтом случае может доходить до 20. Как в стержневых, так и в тороидальных ИТ со спиральными обмотками все секции соединяются параллельно.

Рис. 4.12, Поперечное сечение и схема спиральной обмотки

Рис. 4.13. Расположение секции спиральной обмотки в стержневой магнитной системе

Рис. 4.14. Расположение секций спиральной обмотки в тороидальной магнитной системе

Применяя изложенную методику расчета индуктивности рассеяния и динамической емкости, можно выразить эти параметры ИТ при автотрансформаторном включении спиральных обмоток формулами

где - толщина межвитковой изоляции.

С целью выяснения особенйостей ИТ со спиральными обмотками учтем, что и при равной электрической прочности всех изоляционных промежутков Тогда

Из формул (4.27) и (4.28) видно, что индуктивность рассеяния ИТ со спиральными обмотками в три раза меньше индуктивности рассеяния ИТ с цилиндрическими обмотками, а динамическая емкость примерно в три раза больше.

Важное достоинство спиральных обмоток состоит в том, что напряжение между витками и по длине витков распределяется относительно равномерно. Видимо, по этой причине в ИТ со спиральными обмотками малы искажения формы трансформированных импульсов и слабо выражены явления, связанные с распределенным характером электромагнитных параметров обмотки.

Однако достоинства спиральных обмоток проявляются только при малом числе витков, характерном для мощных ИТ на относительно низкие напряжения. С ростом числа витков увеличивается разинца в длине витков. Вследствие этого повышаются межвитковые емкости (по мере увеличения порядкового номера витка), что приводит к росту межвнтковых Напряжений в обратной последовательности. Устранить этот недостаток можно, прокладывая между витками изоляцию переменной толщины. Однако это существенно усложняет изготовление ИТ и целесообразно только в отдельных случаях.

Другой недостаток спиральных обмоток связан с тем, что общая площадь изоляции в них намного больше, чем в цилиндрических обмотках, а следовательно, выше вероятность дефектов изоляции и связанных с ними пробоев. Поэтому межвитковая изоляция выполняется обязательно многослойной, что позволяет уменьшить вероятность наложения участков с дефектами изоляции и тем самым вероятность пробоя. Так как площадь изоляции пропорциональна числу витков спиральной обмотки, а число витков, в свою очередь, пропорционально вторичному напряжению, применение спиральных обмоток в высоковольтных ИТ нецелесообразно.

При расчете электромагнитных параметров секций спиральных обмоток в формулы подставляется секций Общая индуктивность рассеяния спиральной обмотки получается делением индуктивности рассеяния секции на число секций, а общая емкость - умножением емкости секции на число секций.

Следует отметить, что при трансформаторном включении спиральных обмоток индуктивность рассеяния оказывается большей, чем у ИТ с цилиндрическими обмотками. Поэтому применение спиральных обмоток при трансформаторном включении нецелесообразно.