Тепловой расчет трансформатора

1. Тепловой расчет обмоток.

Определяем удельные тепловые нагрузки обмоток , Вт/м². Непрерыв­ные, дисковые и винтовые обмотки рассчитываются по формулам:

– для алюминия

,

– для меди

,

где I_кат – ток, проходящий через катушку, А;

w_кат – число витков в катушке;

J – плотность тока, А/мм²;

к_Д – коэффициент, учитывающий добавочные потери;

к_зак – коэффициент закрытия части обмотки рейками принять равным для НН и ВН к_зак = 0, 6;

П∙ p_кат – периметр катушки, мм.

Удельная тепловая нагрузка обмотки НН (алюминий):

= Вт/м²,

где П∙ p_катНН – периметр одной катушки НН, определяется по формуле

= 2 ∙ (48, 6 + 16, 5) = 130, 2 мм.

Удельная тепловая нагрузка обмотки ВН (алюминий):

Вт/м²,

где П∙ p_катВН – периметр одной катушки ВН, определяется по формуле

= 2 ∙ (52, 7 + 16, 5) = 138, 4 мм.

Превышение температуры обмоток над температурой масла:

– обмотки НН (внутренней) (табл. П15):

;

– обмотки ВН (внешней) (табл. П16):

.

2. Размеры бака и поверхность охлаждения бака и крышки.

Определяем размеры бака и поверхность охлаждения бака, крышки и дна (рис. П9).

Находим ширину бака:

= ,

где D″ ₂ – наружный диаметр внешней обмотки ВН;

a_об – изоляционное расстояние от внешней обмотки до стенки бака (табл. П17).

Определяем длину бака

= 2 ∙ 67 + 88 = 222 см,

где А – расстояние между осями стержней магнитопровода (рис. П3).

Определяем глубину бака

где H_{а ч} – высота активной части;

H_{я к} – сумма расстояний от магнитопровода до дна и крышки бака, при­нимаем H_{я к} = 50 см (табл. П17);

H – высота окна;

h_я – высота ярма;

n – толщина подкладки под нижнее ярмо, обычно принимается равной 3÷ 5 см.

Поверхность гладкого овального бака, крышки и дна

.

Определяем допустимое среднее превышение температуры масла, омы­вающего обмотки, над воздухом из условия, чтобы температура наиболее нагретой катушки обмоток превышала температуру воздуха не более чем допускает ГОСТ 11677–75, т. е.

В этой формуле следует взять в качестве среднего Q_{0.м ср} большее из двух значений Q_{0.м НН} = 26 °С и Q_{0.м ВН} = 24, 5 °С, т. е. принимаем Q_{0.м ср} = 26 °С.

Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом будет мень­ше Q_мв на величину перепада температуры между маслом и стенкой бака:

= - = 39 - 5= 34 °С,

где Q_мб обычно не превышает 5–6 °С.

Полученное значение Q_бв должно удовлетворять неравенству, вытекаю­щему из требования ГОСТ:

,

где s - коэффициент, определяющий отношение максимального и среднего превышений температуры масла, в предварительном расчете можно принять s = 1, 2.

Тогда

.

В случае, если значение Q_бв не будет удовлетворять указанному неравенству, следует принять 1, 2(Q_бв + Q_мб) = 55 °C и отсюда определить значение Q_бв:

С помощью табл. П18 по найденному среднему превышению темпера­туры масла над воздухом определяем допустимую удельную тепловую на­грузку бака q_б: для Q_мв = 39 °С q_б = 520 Вт/м (из диапазона 516÷ 524 Вт/м).

Потери, отводимые с поверхности бака:

520 ∙ (14 + 0, 75 ∙ 1, 8) = 7982 Вт.

Потери, отводимые с поверхности радиаторов:

7643, 9 + 51 821 - 7982 = 51 482, 9 Вт.

Необходимая площадь радиаторов:

м².

По табл. П19 выбираем три радиатора n_рад = 3 ∙ (99 / 3 = 33) с характе­ристиками, приведенными в табл. 4, учитывая, что теплоотдающая поверх­ность выбираемого радиатора не должна быть меньше расчетной, т. е. 33 м².

Таблица 4