Тепловой расчёт обмоток.

Тепловой расчёт обмоток производится согласно параграфу 9.5 (Л-1).

Внутренний перепад температуры

Обмотка НН по (9.9) и по рис. 9.9 (Л-1).

Q ₀₁ =  =  = 1,15 ° С

где d – толщина изоляции провода на одну сторону, d = 0,25 ´ 10^-3 м;

q – плотность теплового потока на поверхности обмотки;

l _из – теплопроводность бумажной, пропитанной маслом изоляции провода по табл. 9.1 (Л-1), l_из = 0,17 Вт/(м´°С);

Обмотка ВН по (9.9) и рис 9.9 (Л-1);

Q ₀₂ =  =  = 1,06 ° С

 

 

 

Перепад температуры на поверхности обмоток:

Обмотка НН:

Q _{о, м1} = k₁´ k₂´ k₃´0,35´q^0,6 = 1´1,1´0,8´0,35´780^0,6 = 16,7 ° С

где k₁ = 1 – для естественного масляного охлаждения;

k₂ = 1,1 – для внутренней обмотки НН;

k₃ = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для h_k/a = 5/22 = 0.23.

Обмотка ВН:

Q _{о, м2} = k₁´ k₂´ k₃´0,35´q^0,6 = 1´1´0,85´0,35´719^0,6 = 15,4 ° С

где k₁ = 1 – для естественного масляного охлаждения;

k₂ = 1,1 – для внешней обмотки ВН;

k₃ = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для h_k/a = 4,5/25 = 0.18.

Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу:

Обмотка НН:

Q _{о, м. ср.} =Q_о1 + Q_{о, м1} = 1,15+16,7 = 17,9 ° С

Обмотка ВН:

Q _{о, м. ср.} =Q_о2 + Q_{о, м2} = 1,06+15,4 = 16,46 ° С

 

Тепловой расчёт бака.

Тепловой расчёт бака проводится согласно параграфу 9.6.

По таблице 9.4 (Л-1), в соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию S = 2500 кВА, выбираем конструкцию гладкого бака с навесными радиаторами и прямыми трубами по рис. 9.16 (Л-1). Минимальные внутренние размеры бака – по рис. 9.18, (а) и (б), (Л-1). 

Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака. До окончательной разработки конструкции внешние габариты прессующих балок принимаем равными внешнему габариту обмотки ВН.

S1 = 40 мм	S3 = 23 мм
S2 = 42 мм	S4 = 90 мм
d2 = 10 мм	d1 = 20 мм

Минимальная ширина бака по рис. 9.18, (а) и (б), (Л-1).

В = D₂``+(S₁ + S₂ + d₂ + S₃ + S₄ + d₁) ´ 10^-3 = 0.5+(40+42+20+25+90+10) ´ ´10^-3  = 0.727 м

Принимаем В = 0,76, при центральном положении активной части трансформатора в баке.

Длина бака:

А = 2С+В = 2´0,53+0,76 = 1,82 м.

Высота активной части по (9.24) (Л-1):

Н_а.ч. = l_с + 2h_я + n ´ 10 = 0,97+2´0,316+0,05 = 1,65 м.

uде n = 0,05 м – толщина бруска между дном бака и нижним ярмом

Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. 9.5 (Л-1).

Н_я.к. = 400 мм = 0,4 м.

Глубина бака:

Н_б = Н_а.ч+ Н_я.к. = 1,65+0,4 = 2,05 м.

Для развития должной поверхности охлаждения целесообразно использовать радиаторы с прямыми трубами по рис. 9.16 (Л-1).

Расстояние между осями фланцев по табл. 9.9 (Л-1):

А_р = 2000 мм

Поверхность конвекции труб:

П_к.тр. = 6,253 м²

Поверхность конвекции двух коллекторов при двух рядах:

П_к.к = 0,34 м²

Минимальные расстояния осей фланцев радиатора:

От нижнего среза стенки бака с₁ = 0,085 м

От верхнего среза стенки бака с₂ = 0,1 м

Для установки этих радиаторов глубина бака должна быть принята:

Н_б = А_р + с₁ + _­с₂ = 2,000 + 0,085+0,1 = 2,2 м

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки НН по (9.32) (Л-1):

Q_м.в = 65-Q_о.м.ср. = 65-17,9 » 47 ° С

найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет

Q_м.в.в = d´Q_м.в = 1,2´47 = 56,4 ° С < 60° С

Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака Q_м.б. = 5 °С и запас 2 ° С, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха:

Q_б.в. = Q_м.в + Q_м.б = 47-5-2 = 40 ° С

Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака:

П_к.гл. = Н_б [2(А-В) +pВ] = 2´[2´(1,82-0,76)+3,14´0,76] = 9 м²

Ориентировочная поверхность излучения бака с радиаторами по (9.35) (Л-1):

П_и = k´П_к.гл. = 1,5´9 = 18 м²

Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения Q_б.в. = 40° С по (9.30) (Л-1):

П_к ` = – 1,12´П_и = – 1,12´18 = 104,67 м²

Поверхность конвекции составляется из:

Поверхности гладкого бака: П_к.гл. = 9 м²

Поверхности крышки бака:

П_к.кр. = 0,5 [(А-В)´(В+0,16) + ] = 0,5´[(1,82-0,76)´(0,76+ +0,16) +3,14´ ] = 0,82 м²

Где 0,16 – удвоенная ширина верхней рамы бака; коэффициент 0,5 учитывает закрытие поверхности крышки вводами и арматурой.

Поверхность конвекции радиаторов:

åП_кр. = П_к` - П_к.гл – П_к.кр. = 104,67-9-0,82 = 94,85 м² 

поверхность конвекции радиаторов, приведённая к поверхности гладкой стенки (табл.9.6) (Л-1):

П_к.р. = П_тр.´k_ф+П_к.к = 6,253´1,26+0,34 = 8,22 м² 

Необходимое число радиаторов:

 = 94.85/8.22 » 11.5

Принимаем 12 радиаторов с расположением по рис. 5.

 

Рис. 5. Расположение радиаторов на стенке бака.

 

                                                                                                                                

                                                                                                                                     

 

Поверхность конвекции бака:

П_к = åП_к.р. + П_к.гл. + П_к.кр. = 12´8,22+9+0,82 = 108,46 м²

Поверхность излучения: П_и = 18 м²

Определение превышения температуры масла и обмоток над температурой охлаждающего воздуха по параграфу 9.7.

Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха по (9.49) (Л-1):

Q _б.в = =  = 39 ° С

среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы по (9.50) (Л-1):

Q _м.б = 0,165 ´ = 0,165 ´  = =5,6 ° С

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха:

Q_м.в. = Q_м.б + Q_б.в = 5,6+39 = 44,6 ° С

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха:

Q_м.в.в = k´Q_м.в = 1,2´44,6 = 53,52 ° С < 60° С

Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха:

Обмотки НН;

Q_о.в1 = Q_о1 + Q_о.м1 + Q_м.в = 1,15+16,7+44,6 = 62,45 ° С < 65° С

Обмотки ВН;

Q_о.в2 = Q_о2 + Q_о.м2 + Q_м.в = 1,15+16,7+44,6 = 62,45 ° С < 65° С

Превышения температуры масла в верхних слоях Q_м.в.в < 60 ° С и обмоток Q_о.в < 65 ° С лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677-85.

 

ЛИТЕРАТУРА.

(Л-1) – Тихомиров П.М. ''Расчёт трансформаторов'', издательство Москва, энергоатомиздат 1986 г.

Все ссылки (формулы и таблицы), используемые в составлении данной курсовой работы даны на учебник Тихомирова П.М. ''Расчёт трансформаторов'', издательство Москва, энергоатомиздат 1986 г.