Курсовй проект по расчету трансформатора Украина. КУРСАЧ ТРАНСФИК. Розрахунок основних електричних величин 6 Попередній розрахунок трансформатора з використанням еом 8
 Скачать 308.14 Kb.
|
3.7 Тепловий розрахунок трансформатораПри роботі трансформатора втрати, які виникають в його обмотках та магнітній системі, виділяються в них у вигляді теплоти. Частина цієї теплоти йде на нагрівання активної частини, а інша відводиться в навколишнє середовище. Найбільш нагрітими точками в трансформаторі є провідники обмоток. При передачі теплоти від провідників до масла температура (перепад) між обмоткою і маслом знижується. Для ізоляції, яка застосовується в силових масляних трансформаторах, визначають гранично допустимий перепад (перевищення) температури обмоток над навколишнім повітрям o-в)доп = 65С, а масла у верхніх шарах над повітрям м-в)доп = 60С. При відомих втратах в обмотці, її розмірах та виді ізоляції проводу можна розрахувати перепад температури між обмоткою та маслом o-м; перепад між маслом та баком м-б змінюється в дуже вузьких межах для різних трансформаторів,його значення складає 5…6С. Тоді можна знайти допустиме перевищення температури бака над повітрям б-в = o-в)доп – - o-м – м-б, по величині якого можна визначити необхідну площу поверхні охолодження трансформатора, тобто вирішити задачу теплового розрахунку. Розрахунок температурного перепаду між обмотками та маслом. Цей перепад складається з перепаду всередині самої обмотки, тобто між точками, розташованими в центрі її перерізу та зовнішньою поверхнею 0, а також між зовнішньою поверхнею обмотки і маслом по-м. Для обмотки НН з прямокутного проводу: о1 = q1110-5/из, (3.112) де 1 – одностороння товщина ізоляції проводу (1 = 0,25 мм); из – теплопровідність ізоляції проводу (из = 0,0017 Вт/cмС). о1 = 13,50,2510-5/ 0,0017 = 0.02 С. Для обмотки ВН з круглого проводу, С: о2 = Р  /(8ср), (3.113)де Р – втрати, які виділяються в 1 см3 загального об’єму обмотки. Р =  , (3.114)де Ср – теплоємність алюмінію(Ср = 2,71). Р =  .Середня теплопровідність обмотки: ср = мс(dпр + мс)/(мс + мсdпр), (3.115) ср = 0,0050,0017(4,4 + 0,24)/(0,0050,24 + 0,00172,2) = 0,006, де мс = из = 0,0017 (Вт/cмС). = из /(0,7  ) = 0,0017 /(0,7 )= 0,008, (3.116) = (dпр – dпр)/ dпр = (4,4 – 4)/ 4 = 0,1, (3.117) о2 = Р /(8ср) = 0,0624,082/(80,006) = 19,83 С. (3.118)Середній перепад всередині усієї обмотки: оср1 =  о1 = 0,02 = 0,013 С, (3.119)оср2 = о2 = 19,83 = 13,22С. (3.120)Перепад температури між поверхнею обмотки і маслом (для двошарової та багатошарової циліндричної обмоток): по-м1 = 0,285q10,6 = 0,285923,8070,6 = 17,147 С, (3.121) по-м2 = 0,285q20,6 = 0,285512,560,6 = 12,042 С. (3.122) Середнє перевищення температури обмотки над маслом: (о-м)ср1 = оср1 + по-м1 = 0,013 + 17,147 = 17,16С, (3.123) (о-м)ср2 = оср2 + по-м2 = 13,22 + 12,042 = 25,26С. (3.124) Вибір та розрахунок системи охолодження. Для відводу тепла в навколишній простір трансформатор повинен мати деяку поверхню контакту з повітрям. В трансформаторах малої потужності – це поверхня самого баку, а по мірі зростання потужності повинна створюватись додаткова поверхня охолодження. Для трансформаторів потужністю 63 кВА вона створюється за рахунок труб, що вварюються в стінки бака. Для розрахунку системи охолодження необхідно визначити мінімальні розміри бака: – довжина Lб = 2L + D2 + 2(S3 + S4 + d2), (3.125) – ширина В = D2 + S1 + S2 + S3+ S4 + d1 + d2, (3.126) – висота H = lc + 2Hя + Няд + Няк, (3.127) де Hя = g1c – ширина першого пакету ярма (стержня), (Hя = g1c = 13,5 см); Hяд – товщина опорного бруса під нижнім ярмом (Hяд = 4 см); Hяк – відстань від верхнього ярма до кришки бака (Hяк = 16 см ); S1, S2, S3, S4 – ізоляційні відстані, які визначаються по відповідній випробувальній напрузі, табл. 2,4 [1], (S1 = 2 см, S2 = 2,5 см, S3 = 2 см, S4 = 2,5 см); d1, d2 – еквівалентні діаметри відводів обмоток НН та ВН: d1 = 0,113  (см), (3.128)d2 = 0,113  (см), (3.129)Lб = 230 + 28,89 + 2(2 + 2,5 + 0,4) = 98,695 (см), (3.130) В = 28,89 + 2 + 2,5 + 2+ 2,5 + 1,3 + 0,4 = 39,595 (см), (3.131) H = 42,34 + 213,5 + 4 + 16 = 89,34 (см). (3.132) Бак віддає теплоту в навколишній простір за допомогою випромінювання та конвекції. Площа поверхні випромінювання бака: Пи = [2(Lб – В) + B]HКи10-4, (3.133) де Ки – коефіцієнт, що враховує збільшення поверхні випромінювання (Ки = 1,5). Пи = [2(98,695 – 39,595) + 3,1439,595] 89,34 1,510-4 = 3,251 (м2), Необхідна площа поверхні конвекції Пкн = 1,05(Р0 + Рк) /(2,51,25(б-в)н) – 1,12Пи, (3.134) де (б-в)н – необхідний перепад температури між баком та повітрям. (б-в)н = (о-в)доп – (о-м)ср – м-б, (3.135) (б-в)н = 65 – 25,26 – 5 = 34,74С, де (о-м)ср = (о-м)ср2 – більше з двох значень, розрахованих для обмоток НН і ВН ((о-м)ср = (о-м)ср2 = 25,26С ); (о-в)доп – гранично допустимий перепад температури обмоток над оточуючим повітрям ((о-в)доп = 65С); м-б – перепад температури між маслом та баком (м-б = 5С). Знайдене значення (б-в)н повинно задовольняти умову 1,2((б-в)н + м-б)  60. (3.136)Тобто перевищення температури найбільш нагрітого масла (під кришкою бака) над повітрям не повинно перевищувати допустимого значення 60С (коефіцієнт 1,2 враховує відношення максимальної температури масла під кришкою до середньої температури). 1,2(34,74 + 5) = 47,687 60, (3.137)Пкн = 1,05(489,83 + 2697,12) /(2,534,7391,25) – 1,123,251 = 12,243 (м2). Розрахунок поверхні охолодження. Розрахунок зводиться до визначення площі дійсної поверхні конвекції Пкд, яка має бути не менше необхідної. Підбираємо радіатор за його міжосьовою відстанню, см: Атр = Н – 18,5 = 65,49–18,5 = 70,84. (3.138) Приймаємо А=71. Визначимо потрібну кількість радіаторів: nрад.тр = (Пкн – Пкглkфгл – Пкрkфкр) / (Пктрkфтр + Пккkфк), (3.140)  .Якщо виходить ціле число, то знайдене число приймається за дійсне, якщо дробне, то воно округлюється до найближчого більшого цілого числа і приймається за дійсну кількість радіаторів, при якій розраховується дійсна площа поверхні конвекції. Приймаємо кількість радіаторів n = 5. де Пкк=0,34; Кф.тр=1,26; Пк.тр=2,135; Дійсна площа поверхні конвекції, м2: Пкд=Пкглkфгл + Пкрkфкр + (Пктрkфтр + Пк.кkф.к)nрад, (3.141) Пкд = 2,5471+0,1791+(2,1351,26+ 0,341)5 = 17,496 (м2). Визначення фактичних перегрівів. Середній перегрів стінки бака над повітрям:  , (3.142) С.Середній перегрів масла над стінкою:  , (3.143) С.При природному охолодженні К1 = 1. Перегрів верхніх шарів масла над повітрям: м_в = 1,2(б_в + м-б) (3.144) м_в = 1,2(27,622 + 10,6) = 45,858С; ( 60С). Перегріви обмоток над повітрям: (о-в)1 = (о-м)ср1 + м-б + б-в, (3.145) (о-в)1 = 17,6 + 10,6 + 27,622 = 55,376С; ( 65С), (о-в)2 = (о-м)ср2 + м-б + б-в (3.146) (о-в)2 = 25,26 + 10,6 + 27,622 = 63,476С; ( 65С). 3.8 Техніко-економічні показники трансформатораДля оцінки економічності ефективності спроектованого трансформатора та для його порівняння з серійним трансформатором відповідної потужності і класу напруги, необхідно хоча б наближено розрахувати його основні техніко-економічні характеристики, до яких відносяться: а) маса активної частини (з врахуванням деталей кріплення) Gа.ч = 1,2(Gст + G0 + Gотв), (3.147) Gа.ч = 1,2(295,765 + 86,32 + 1,096) = 442,332 (кг); б) загальна маса масла Gм = 1,05[м(Vб – Vа.ч)], (3.148) де м – густина масла (м = 900 кг/м3), 1,05 – коефіцієнт, що враховує масу масла в розширювачі. Об’єм гладкого баку Vб = [(Lб – B)B + 0,25B2]H10-6, (3.149) Vб = [(98,695 – 39,595)39,595 + 0,253,1439,595]65,4910-6 = 0,234(м3); Об’єм активної частини Vа.ч =  (м3), (3.150)де ач – густина активної частини при алюмінієвих обмотках (ач = 5200 кг /м3), Gм = 1,05[900(0,234– 0,085) ] = 140,637 (кг); в) розміри розширювача: – об’єм Vр = 0,085(Vб – Vа.ч) = 0,085(0,234– 0,085) = 0,012 (м3); (3.151) – довжина lр В = 39,595 (см); (3.152) – діаметр dр =  (см); (3.153)В [2] наведені нормалізовані розміри розширювачів, з яких вибираємо стандартний розширювач з найближчим значенням об’єму: Таблиця 3.1 – Нормалізовані розміри розширювачів
г) вартість активної частини Cа.ч = КстКотхСстGст + КоСоКи.рGо, (3.154) Cа.ч = 1,231,0550,833295,765+ 1,461,231,1387,414= 497,091 (руб); д) приблизна вартість трансформатора Стр Са.ч = 1,45497,091 = 720,782 (руб), (3.155) де – коефіцієнт, який враховує відношення вартості всього трансформатора до вартості його активної частини ( = 1,45); є) порівняння величин, виданих ЕОМ для вибраного оптимального варіан- ту та визначених в результаті перевірочного розрахунку. Таблиця 3.2 – Порівняння величин
ж) порівняння основних технічних показників спроектованого та серійного трансформаторів. ВисновкиВ курсовій роботі "Розрахунок і проектування трифазного силового масляного трансформатора" спроектували окремий силовий масляний трансформатор з стандартними параметрами,які задовольняють вимогам ГОСТ 12022 – 76 і ГОСТ 11920-85. Тобто ставилася задача розрахунку оптимального варіанту трансформатора, котрий має параметри, вказані в проектному завданні. Оптимальним вважається трансформатор, котрий буде мати мінімальну вартість, яка визначається вартістю його активної частини - електротехнічної сталі і провода обмоток. Вибір індукції в стежні магнітної системи значною мірою впливає на розмір трансформатора і масу його активних матеріалів. Діаметр стержня, а разом з ним і інші розміри зменшуються зі збільшенням магнітної індукції при незмінній реактивній складовій напруги короткого замикання. В цілях отримання найменшої маси сталі магнітної системи і металу обмоток індукцію в стержні зазвичай прагнуть вибрати якомога більшою, але при цьому звертаючи увагу на те, що це збільшення призводить також до збільшення втрат і особливо струму холостого ходу трансформатора. При проектуванні трансформаторів прагнуть зменшити втрати короткого замикання Рк, збільшити коефіцієнт заповнення ks та зменшити ізоляційні відстані головної ізоляції обмоток так, щоб не зменшити електричну міцність трансформатора. Один і той же трансформатор може бути спроектований при різних співвідношеннях між витратами сталі магнітопроводу і обмоток. При зменшенні перерізу сталі буде зростати число витків обмотки, і навпаки, в результаті чого буде змінюватись і вартість активної частини. При деякому перерізі магнітопроводу ця вартість буде мінімальною. Визначення цього оптимального перерізу є метою попереднього розрахунку.Перевірочний розрахунок необхідний для перевірки даних, які визначали за допомогою ЕОМ. ЛітератураРасчет трехфазных силовых трансформаторов с применением ЭВМ: Метод. указ. к курс. проект. /Сост. Павлов И.Ф. – Винница: ВПИ, 1990. Конструкции трехфазны силовых трансформаторов: Метод. указ. к курс. проект. /Сост. Павлов И.Ф., Ярошенко П.П. – Винница: ВПИ, 1983. Электротехнический справочник /Под ред. М. Г. Чиликина. Ч. І. - М.: 1976. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ср, А/мм2