17 вариант обновленный. Силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор с масляным охлаждением
 Скачать 318.24 Kb.
|
6. Тепловой расчет трансформатора.Во время работы трансформатора в его активных материалах - металле обмоток и стали магнитной системы - возникают потери энергии, выделяющиеся в виде тепла. Обмотки и магнитная система начинают нагреваться, постепенно повышая свою температуру. Вместе с ростом температуры возникает температурный перепад между обмоткой или магнитной системой и окружающей средой - трансформаторным маслом или воздухом. С появлением температурного перепада происходит теплоотдача от активных материалов к окружающей среде. 6.1. Тепловой расчет обмоток.Тепловой расчет обмоток начинают с определения внутренних перепадов температуры:  для обмотки НН и  для обмотки BН.Подсчет внутреннего перепада температуры в большинстве обмоток из прямоугольного провода упрощается тем обстоятельством, что каждый провод одной или двумя сторонами своего сечения соприкасается с охлаждающим маслом. К таким обмоткам относятся обмотки с радиальными охлаждающими каналами (одно - и двухслойные цилиндрические, винтовые, непрерывная катушечная), выполняемые из прямоугольного провода. Внутренний перепад температуры в указанных обмотках является перепадом в изоляции одного провода, С, который определяют по формуле: Перепад в изоляции одного провода, С,:  где q - плотность теплового потока, на поверхности рассматриваемой обмотки НН или ВН, Вт/м2; - толщина изоляции провода на одну сторону, мм; из - теплопроводность изоляции провода, Вт/(см.С), определяют по табл. 6.1. Таблица 6.1
 4,5 °С, 4,67 °С.Среднее значение внутреннего перепада температуры обмотки НН или ВН составляет 2/3 полного перепада:  3 °С, 3,11 °С.Кроме внутреннего перепада температуры, различают перепады на поверхности обмоток:  для обмотки НН и  для обмотки ВН, которые зависят от плотности теплового потока соответственно q1 и q2, Вт/м2,: 9 °С, 14,79 °С.Зная внутренний и внешний перепады температуры в обмотках, посчитывают для каждой из них среднее превышение температуры обмотки над средней температурой охлаждающего масла:  12 °С, 17,9 °С.6.2. Тепловой расчет бака трансформатора.Для трансформаторов с естественным масляным охлаждением конструкцию бака выбирают по табл. 6.3 в зависимости от мощности трансформатора. Таблица 6.3
Определяем ширину В и длину А бака:  2·42,48+41,48+2·2,5 = 131,44 см, 41,48+2,5+2,5+6+2,5+2,5+2,83 = 60,31 см,где  - внешний диаметр обмотки ВН, см;С - расстояние между осями соседних стержней магнитопровода, см; S1, S3, S4, S5 - изоляционные расстояния для обмотки ВН, см; S2 - изоляционное расстояние для обмотки НН, см; d1 и d2 - диаметры круглого или меньшие размеры а прямоугольного провода соответственно обмоток НН и ВН, см. Для выбранных размеров бака его поверхность излучения, м2,:  1,3·[2·(131,44–60,31)+3,14·60,31]·4,02·10-4 = 17,33 м2,где А, В, Н - размеры бака, см; К - коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака, для бака с трубами К = 1.2 – 1.5. Трубчатый бак. Число рядов труб выбирают от одного до трех в зависимости от мощности трансформатора и формы труб (табл. 6.6). Соседние трубы разных рядов располагаются одна над другой. Все трубы имеют радиус R. Шаги труб в рядах tТ и между рядами tp принимают различными, но не менее указанных в табл. 6.6. Из табл. 6.6: Овальная труба (7.2 х 2.0), один ряд, Пм = 0.16 м2; Шаг, см: tр = 10, tТ = 5; толщина стенки 0.15 см; Поперечное сечение в свету 8.9 см; Радиус изгиба R = 18.8 см; Масса в 1м, кг: металла - 1.82, масла в трубе - 0.79. Из табл. 6.7 по ан = 5 принимаем: с = 6 + 1 = 7см; е = 7 + 1 = 8см. Развернутая длина труб:  .Необходимая поверхность конвекции труб трансформатора, м2,:  где  - поверхность конвекции гладкого бака трансформатора; - необходимая поверхность конвекции трансформатора.Необходимая реальная поверхность труб, м2,:  где Кф - коэффициент, учитывающий улучшение теплоотдачи путем конвекции с помощью труб по сравнению с вертикальной гладкой стенкой бака; для радиаторов с прямыми трубами (по табл. 6.8) Кф = 1.4. Фактическая поверхность конвекции, м2, бака с трубами:  = {2·(131,44–60,31)+3,14·[60,31+2·5+2·18,8+7,2]}·4,02·10-4+0,5·0,37 = 81,74 м2, где п - число рядов труб; А, В, Н - размеры бака, см;  - поверхность крышки бака;R - радиус закругления труб; d - больший размер поперечного сечения овальной трубы. 6.3. Расчет превышений температуры обмоток и масла в трансформаторе.Среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом, С,:  = 34,28 °С,где Пи, Пк - фактические поверхности излучения и конвекции; Рх, Рк - потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора, Вт. Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над стенкой бака, С,:  0,165· = 9,83 °С,где Пк - фактическая поверхность конвекции, м2, для принятой конструкции бака трансформатора. Превышение температуры масла в верхних слоях над окружающим воздухом,С,:  1,2·(34,28+9,83) = 52,93 °С < 55 °С.Превышение температуры обмоток над окружающим воздухом, С, для обмоток ВН и НН подсчитывают отдельно по формуле:   3+9+9,83+34,28 = 56,11 °С < 65 °С, 3,11+14,79+9,83+34,28 = 62,01 °С < 65 °С.Превышение температуры обмоток и масла в верхних слоях над окружающим воздухом не должно превышать согласно ГОСТ 11677-75 следующих величин:  Данные требования выполняются. Заключение
Вывод: Спроектированный трансформатор отличается от стандартного трансформатора типа ТМ-2500/6 в пределах допусков установленных ГОСТ 11677-75, что приемлемо. Литература1. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М., «Энергия», 1976. 2. Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию Т.2. Электрооборудование.-М.; Энергоатомиздат. 1987. 3. Яныгин В.Г, Проектирование трансформаторов. Учебное пособие.-Красноярск: №д КПП, 1983. 4. Копылов И.П, Проектирование электрических машин. Учебник.-М.: Высшая школа, 2005.-767 с. Спецификация
|