Расчет трансформатора ТМ 630/10

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Задание на проектирование силового трансформатора

1. Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний

2. Определение основных размеров трансформатора

3. Расчет обмоток НН

4. Расчет обмоток ВН

5. Потери короткого замыкания

6. Напряжение короткого замыкания

7. Механические силы в обмотках и нагрев обмоток при коротком замыкании

8. Размеры магнитной системы

9. Массы стали

10. Потери холостого хода

11. Ток холостого хода

12. Тепловой расчет обмоток

13. Тепловой расчет бака

14. Определение превышений температуры масла и обмоток над температурой окружающего воздуха

15. Определение массы трансформатора

Список используемой литературы

Введение

Задача построения трансформатора, отвечающего современным требованиям в эксплуатации, а также наиболее простого и дешевого в производстве, решается определением тех воздействий, которым он подвергается в эксплуатации, рациональным выбором его конструкции, правильным выбором размеров и материала отдельных его частей и конструктивных деталей и правильно организованным технологическим процессом его изготовления, учитывающим свойства применяемых материалов и назначение трансформаторов.

Расчет трансформатора тесно связан с конструированием. На самых первых стадиях расчета необходимо произвести выбор основной конструктивной схемы трансформатора, а также в ходе расчета выбирать конструкции его отдельных частей - магнитной системы, обмоток, изоляционных деталей, отводов и т.д.

До начала проектирования необходимо установить некоторые технологические операции, оказывающие существенное влияние на некоторые параметры трансформатора.

электрический трансформатор напряжение замыкание

Задание на проектирование силового трансформатора

Исходные данные:

Тир трансформатора	ТМ-630/10
Мощность	630 кВА
Число фаз	3
Частота	50 Гц
Номинальное напряжение ВН	(10 0002х2,5 %) В
Номинальное напряжение обмотки НН	400 В
Схема и группа соединения обмоток	Y/Y-0
Система охлаждения	естественное, масляное
Режим работы	длительная нагрузка
Установка	наружная
Материал магнитной системы	сталь 3404; 0,35 мм.
Материал обмоточного провода	медь

Параметры трансформатора:

Напряжение короткого замыкания	5,5 %
Потери короткого замыкания	7600 Вт
Потери холостого хода	1800 Вт
Ток холостого хода	2,0 %.

Трансформатор должен соответствовать ГОСТ 11677-85, 12077-76 и ГОСТ 11920-85.

1. Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний

Мощность одной фазы трансформатора

(стр. 97 3.1)

кВА.

S - номинальная мощность трансформатора, кВА.;

m - число фаз трансформатора.

Номинальные токи

Номинальный (линейный) ток обмотки ВН, СН и НН трехфазного трансформатора, А:

(стр. 97 3.3)

А.

А.

S - мощность трансформатора, кВА;

U - номинальное линейное напряжение

соответствующей обмотки, В.

Номинальный ток на стороне ВН:

Номинальный ток на стороне НН:

Фазные токи

На стороне ВН: А (стр. 97 3.6)

На стороне НН А (стр. 97 3.5)

Фазные напряжения

На стороне ВН: В (стр. 98 3.8)

На стороне НН: В (стр. 98 3.7)

Испытательные напряжения (стр. 169 табл. 4.1)

Обмотка ВН: кВ.

Обмотка НН: кВ

(Обмотки масляных и сухих трансформаторов с рабочим напряжением до 1 кВ имеюткВ).

Типы обмоток (стр. 258 табл. 5.8):

Обмотка ВН при напряжении 10кВ и токе 36 А: цилиндрическая многослойная из круглого провода.

Обмотка НН при напряжении 0,4кВ и токе 909,3 А: винтовая одноходовая из прямоугольного провода.

Изоляционные расстояния

Для испытательного напряжения ВН кВ находим изоляционное расстояние (стр. 184 табл. 4.5): мм, мм, мм.

Для испытательного напряжения НН кВ находим изоляционное расстояние
(стр. 183 табл. 4.4): мм.

Главная изоляция обмоток ВН и НН

2. Определение основных размеров трансформатора

Выбор схемы и конструкции магнитной системы

В связи с тем, что изготовление плоской магнитной системы с косыми стыками в четырех и прямыми в двух углах (рис.8.) менее трудоёмко, то выбираем именно такую схему.

Для того, чтобы магнитная система, собранная из массы пластин тонколистовой стали, обладала достаточной устойчивостью, её верхнее и нижнее ярма должны быть надежно соединены механически. Таким соединением верхних и нижних ярмовых балок в основе с плоской магнитной системой при напряжении обмотки ВН 10 кВ могут служить вертикальные шпильки, расположенные вне обмоток ВН и достаточно от них удаленных или надежно изолированные. Они также могут использоваться для осевой прессовки обмоток за счет небольшого сдвига вниз верхних ярмовых балок.

Плоская магнитная система с косыми стыками в четырех и прямыми в двух углах

Выбор марки и толщины листов стали и типа изоляции пластин

Материалом для магнитной системы трансформатора выбираем электротехническую холоднокатаную анизотропную сталь марки 3404, толщиной 0.35мм.

Пластины электротехнической стали, заготовленные для сборки магнитной системы, во избежание возникновения между ними вихревых токов должны быть надежно изолированы одна от другой. Поэтому выбираем нагревостойкое изоляционное покрытие. Коэффициент заполнения для рулонной холоднокатаной стали в этом случае выбираем по (стр. 77 табл. 2.2) равен.

Выбор материала обмоток

Согласно заданию необходимо принять материал обмоточного провода: медь.

Диаметр стержня

(стр. 106 3.17)

Мощность обмоток одного стержня кВА

Ширина приведенного канала рассеяния трансформатора

(стр. 120)

где - размер канала между обмотками(стр. 184 табл. 4.5)

(стр. 120 3.28)

- суммарный приведенный радиальный размер обмоток

Где находится, как (стр. 121 табл. 3.3)

м (стр. 121 табл. 3.3)

м

(стр. 159 табл. 3.2)

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) при определении основных размеров можно приближенно принять

Частота Гц.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

 (стр. 99 3.9)

Pк - потери короткого замыкания, Вт;

S - мощность трансформатора, кВА.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

(стр. 99 3.10)

uк - напряжение короткого замыкания в %;

uа - активная составляющая напряжения короткого замыкания в %.

%.

Индукция в стержне Тл (стр. 78 табл. 2.4)

Коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга, описанного около сечения стержня , зависит от выбора числа ступеней в сечении стержня, способа прессовки стержня и размеров охлаждающих каналов, толщины листов стали и вида междулистовой изоляции, определим его по формуле:

(стр. 163 3.67)

(стр. 77 табл. 2.2)

(Примечание: При прессовке стержней путем расклинивания с внутренней обмоткой (до 630 кВА), а также в навитых элементах пространственных магнитных систем , полученное из таблицы уменьшить на 0.01)

м

Ближайший нормализованный диаметр м

Определим значение

: (стр. 163 3.69)

Средний диаметр канала между обмотками может быть предварительно приближенно определен по формуле

(стр. 163 3.70)

- радиальный размер осевого канала между стержнем и обмоткой НН (м - смотри примечание на стр. 183. табл. 4.4 ),

- радиальный размер осевого канала между обмотками НН и ВН (м),

- радиальный размер обмотки НН, может быть приближенно рассчитан по формуле:

(стр. 164 3.71)

Принимаем для трансформаторов мощностью 25-630кВА с плоской магнитной системой.

м.

м

Высота обмотки

Высота обмотки определяется по формуле

(стр. 164 3.72)

м

Активное сечение стержня (чистое сечение стали)

Активное сечение стержня определяется по формуле

(стр. 164 3.73)

Напряжение одного витка

Напряжение одного витка определяется по формуле

(стр. 164 3.74)

В

3. Расчет обмоток НН

Число витков на одну фазу

(стр. 265 6.1)

Принимаем

Уточняем напряжение одного витка

(стр. 265 6.2)

Действительная индукция в стержне

(стр. 265 6.3)

Предварительное значение плотности тока

(стр. 255 5.4)

=0,96 (стр.131 табл.3.6)

Полученное значение соответствует (табл.5.7 на стр. 257)

Ориентировочное сечение витка

(стр. 255 5.3)

Расчет винтовой обмотки

В соответствии с ранее принятым решением рассчитываем винтовую обмотку из прямоугольного медного провода.

Выбираем число ходов обмотки. Для этого предварительно определяем осевой размер одного витка для одноходовой обмотки по (6.17 на стр. 269)



Где =4 мм - осевой размер масляного охлаждающего канала между витками.

Так как <16,5мм, то выбираем одноходовую обмотку

Проверяем полученный осевой размер витка на допустимой плотности теплового потока на поверхности обмотки q=1200 Вт/м2 (стр.261 5.7)

при (для винтовых и катушечных обмоток следует принять )

м

Подбираем подходящее сечение витка по предложенному сортаменту в (таблице 5.2. на стр. 212):

Сечение a= 2,50 мм b=12,50 мм

Полное сечение витка

(стр. 267 6.7)

- число параллельных полюсов

Плотность тока

Высота обмотки

(стр. 272 6.21)

- учитывает усадку между катушечных прокладок после сушки и опрессовки обмотки и может быть принят 0,94 - 0,96.

Дополнительный расчет и уточнение параметров:

где

Радиальный размер обмотки (однослойной)

(стр. 267 6.10)

Внутренний диаметр обмотки

(стр. 268 6.12)

-радиальный размер осевого канала между стержнем и обмоткой НН

Внешний диаметр обмотки

(стр. 268 6.13)

Масса металла обмотки

(стр. 306 7.7)

Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН

Плотность теплового потока на поверхности обмотки HН

(стр. 314 7.19)

4. Расчет обмоток ВН

Число витков при номинальном напряжении

витков(стр. 281 6.27)

Число витков на одной ступени регулирования обмотки напряжения при соединении обмотки ВН в звезду

(стр. 281 6.28)

Напряжение на одной ступени регулирования

Число витков обмотки ВН на один стержень при четырех ступенях регулирования

Для четырех ступеней регулирования: (стр. 281 6.31-6.32)

Верхние ступени напряжения

При номинальном напряжении

Нижние ступени напряжения

Ориентировочная плотность тока

(стр. 282 6.33)

Ориентировочное сечение витка

(стр. 282 6.34)

В соответствии с ранее принятым решением рассчитывается многослойную цилиндрическую обмотку из круглого медного провода.

По таблице 5.1 выбираем провод:

Марка провода (табл.5.1 стр. 211)

Подбираем подходящее сечение витка по предложенному сортаменту в (таблице 5.2. на стр. 212):

Сечение с изоляцией на две стороны

Сечение витка

(стр. 282 6.36)

- число параллельных проводов

Плотность тока

(стр. 282 6.37)

Число витков в слое

(стр. 282 6.38)

Число слоев в обмотке

(стр. 282 6.39)

Рабочее напряжение двух слоев

(стр. 282 6.40)

Междуслойная изоляция по табл. 4.7 стр.190 для .

Кабельная бумага толщиной 0.12 мм в три слоя, с выступом изоляции с каждого конца обмотки - 16 мм.

Общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями

По условиям охлаждения обмотка ВН каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым масляным каналом между ними шириной согласно табл.9.2 на стр.426. Число слоев внутренней катушки - три (принимается )

Радиальный размер обмотки ВН, одна катушка без экрана

В трансформаторах мощностью на один стержень не более 3 - 6 кВА возможно применение обмотки, состоящей из одной катушки без осевого канала.

В обмотках класса 10кВ

(стр. 283 6.42)

- минимальная ширина масляного канала между катушками выбирается по (таблице 9.2 стр.426)

Внутренний диаметр обмотки

(стр. 284 6.45)

Наружный диаметр обмотки

(стр. 284 6.46)

Поверхность охлаждения обмотки ВН (стр.285 6.48; стр.237 рис.5.22 г)

- число стержней магнитной системы, ;

; - для двух катушек, смотри рис. 44.



Вариант выполнения многослойной цилиндрической обмотки: обмотка ВН на цилиндре с каналом.

Плотность теплового потока на поверхности обмотки ВН

(стр. 282 6.35)

Масса металла обмотки (стр. 283 6.42)

5. Потери короткого замыкания

Основные потери

(стр. 305 7.4)

Для медного провода

Добавочные потери в обмотках НН

(стр. 311 7.15)

где n - количество проводов;

a - размер проводника в направлении перпендикулярном линиям магнитной индукции поля рассеяния.

(стр. 310 7.13)

где b - размер проводника в направлении, параллельном линиям магнитной индукции поля рассеяния; b = 12.5 мм.

m - число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению магнитной индукции поля рассеяния. Численно равно количеству витков в слое m1 = 23 витка.

(стр. 324 7.33)

- коэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального параллельного поля, вызванное конечным значением осевого размера обмоток по сравнению с их радиальными размерами (), может быть подсчитано по формуле .

Добавочные потери в обмотках ВН

(стр. 311 7.15а)

где d = 4.0мм - диаметр провода;

n = 7 - число проводников в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния. Численно равное количеству слоев в катушке.

(стр. 310 7.13а)

где d = 4.0мм - диаметр обмотки;

m - число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению магнитной индукции поля рассеяния. Численно равно количеству витков в слое m2 = 114 витков.

Добавочные потери в обмотках трансформатора возникают как от продольного поля рассеяния с осевым по отношению к обмоткам направлением индукционных линий, так и от поперечного поля с радиальным направлением линий.

Основные потери в отводах

Длина отводов приближенно при схеме - звезда

(стр. 315 7.21)

Масса отводов НН

(стр. 315 7.23)

где

- плотность металла отводов, для меди

Потери в отводах НН

(стр. 315 7.23)

Масса отводов ВН

где

Потери в отводах ВН

Потери в стенках бака и других элементах конструкции

(стр. 318 7.25)

где (стр. 319 табл. 7.1)

Полные потери короткого замыкания

(стр. 304 7.1)

Потери короткого замыкания при номинальном напряжении обмотки ВН

или заданного значения

6. Напряжение короткого замыкания

Активная составляющая

(стр. 322 7.28)

Реактивная составляющая

где (стр. 323 7.32)

- ширина приведенного канала рассеяния

Напряжение короткого замыкания

(стр. 326 7.37)

или заданного значения

7. Механические силы в обмотках и нагрев обмоток при коротком замыкании

Установившийся ток короткого замыкания на обмотке ВН

(стр. 328 7.38)

где =500 МВт - мощность короткого замыкания электрической сети, зависящая от класса напряжения.(стр. 329 7.2)

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания определяется согласно ГОСТ 11677 - 85 с учетом сопротивления питающей сети для основного ответвления обмотки.

Мгновенное максимальное значение ударного тока короткого замыкания

(стр. 326 7.39)

где (стр. 330 табл. 7.3)

- коэффициент, учитывающий максимально возможную апериодическую составляющую тока короткого замыкания.

Радиальная сила

Для определения суммарных радиальных сил рассмотрим изображение на рис. простейший случай взаимного расположения обмоток трансформатора.

Обе обмотки имеют равные высоты и равномерное распределение витков по высоте.

Определение механических сил в обмотке будем вести, рассчитывая отдельно силы, вызванные продольным и поперечным полями.



Продольное и поперечное поля в концентрической обмотке.

Тогда радиальная сила будет определяться по формуле:

(стр. 333 7.43)

где витков

- коэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального параллельного поля, вызванное конечным значение осевого размера обмоток по сравнению с их идеальными размерами. Обычно при концентрическом расположении витков по их высоте колеблется в пределах от 0.93 до 0.98.

Принимаем .

Сила действует на наружную обмотку и стремится её растянуть. Такая же, но направленная в противоположно сила действует на внутреннюю обмотку, стремясь сжать её. Обе эти силы равномерно распределены по окружности обеих обмоток, как показано на рис.62.2.



Распределение радиальных сил на концентрической обмотке.

Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН

(стр. 340 7.49)

Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки ВН

Для обеспечения стойкости обмоток из меди рекомендуется

Осевые силы в обмотках(стр. 341 7.51)

где (стр. 341 7.52, 7.53)

Для обмоток с регулировочными витками, симметрично расположенными относительно середины высоты обмоток на каждой ступени (см. стр.275 рис.6.6 б),

Распределение сжимающих осевых сил

Основные силы действуют на обе обмотки по (рис. 66.1.) или (рис. 7.11.а стр. 338 в учебнике). Наибольшая осевая сила возникает в середине высот обмоток. В середине высоты обмотки НН, имеющее напряжение по (стр.340 7.50).

Определим напряжения сжатия на опорных поверхностях:

(стр. 340 7.50)

где n=8 - число прокладок по окружности обмотки НН (рис. 66.2.)

а=30 мм - радиальный размер обмотки НН

b=0.04 м - ширина прокладки для трансформаторов мощностью от 1000 до 63000 кВт.

Опорные поверхности обмотки.

Найдем значение температуры обмоток через после возникновения короткого замыкания по (стр.344 7.54)

где - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах масляного трансформатора, .

- начальная температура обмоток

Полученная величина не превышает допустимого значения для медных обмоток (стр.345 табл.7.6)

Предельно допустимые температуры обмоток при коротком замыкании, установленные ГОСТ 11677-85, приведены в (стр.345 табл.7.6).

Время достижения температуры для медных обмоток.

8. Размеры магнитной системы

Размеры пакетов магнитной системы выбираем по (стр.357 табл. 8.2) для стержня .

Число ступеней в сечении стержня, ярма

Диаметр стержня d, м	Стержень	Ярмо	Размеры пакетов a х b, мм, в стержне
	Без прессующей пластины
					1	2	3	4	5	6	7	8
0.20	7	0.918	5	120	195х32	175х26	155х15	135х11	120х6	105х5	75х7	-

где - коэффициент заполнения круга для стержня;

- ширина крайнего наружного пакета ярма.

Вид стержня представлен на рис.



Сечение стержня

По таблице 8.7 на стр. 365 выбираем сечение для

Активное сечение стержня

(стр. 363 8.2)

Активное сечение ярма

(стр. 363 8.2б)

Длина стержня

(стр. 365 8.3)

где и - расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма

Расстояние между осями стержней

(стр. 366 8.4)

- расстояние между обмотками соседних стержней

Значение С округляется до 0.005 м.

9. Массы стали

Масса стали угла магнитной системы

(стр. 366 8.6)

где - плотность холоднокатаной трансформаторной стали

Масса стали ярм

(стр. 368 8.10)

(стр. 367 8.8)

(стр. 367 8.9)

Масса стали стержней

(стр. 368 8.11)

(стр. 368 8.12)

(стр. 368 8.13)

Общая масса стали

(стр. 368 8.14)

10. Потери холостого хода

Индукция в стержне

(стр. 374 8.28)

Индукция в ярме

(стр. 374 8.29)

Индукция на косом стыке

Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны соответственно активным сечениям стержня и ярма. Площадь сечения стержня на косом стыке:

Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков по (табл. 8.10 стр. 376) для стали марки 3404 толщиной 0.35 мм при шихтовке в две пластины:

При

При

При

Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне; с многоступенчатым ярмом, без отверстий для шпилек; с отжигом пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь применим выражение:

(стр. 382 8.32)

(стр. 382 табл. 8.13)

Если число ступеней в сечении ярма равно или отличается на одну - две ступени от числа ступеней в сечении стержня, то распределение индукции в ярме и стержне можно считать равномерным и принять коэффициент увеличения потерь, зависящий от формы сечения ярма, равным 1.0.

Сталь не отожжена(стр. 380 табл. 8.12)

Сталь не отожжена

Заусенцы не сняты, пластина не отожженная

при мощностях трансформатора 400 - 630 кВт

11. Ток холостого хода

Находим удельные намагничивающие мощности

При (табл. 8.17 стр. 390)

При

При

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии её изготовления используется формула (8.43 стр. 393), в котором по (табл. 8.12 и 8.21 стр. 376) принимаем:

для не отожженной стали марки 3404

заусенцы не сняты, пластина не отожженная

(табл. 8.20 стр. 395)

(табл. 8.21 стр. 396)

для ярма многоступенчатого сечения

Сталь не отожжена(стр. 380 табл. 8.12)

при мощностях трансформатора 400 - 630 кВт

(стр. 393 8.43)

Ток холостого хода

%(стр. 398 8.48а)

%

Активная составляющая тока холостого хода

Реактивная составляющая тока холостого хода

12. Тепловой расчет обмоток

Внутренний перепад температуры обмотки НН

(стр. 422 9.9)

где - теплопроводность изоляции провода; (стр. 424 табл. 9.1)

q - плотность теплового потока на обмотки;

- толщина изоляции провода на одну сторону,;

Полный внутренний перепад температуры ВН

Одна открытая поверхность охлаждения:

(стр. 423 9.14)

где a - радиальный размер катушки;

р - потери, выделяющиеся в 1 м3 общего объема обмотки;

(стр. 423 9.11)

(стр. 423 9.12)

где - средняя теплопроводность обмотки

(стр. 423 9.13)

где

(стр. 424 табл. 9.1)

Две открытые поверхности охлаждения:

(стр. 423 9.14)

где

Средний перепад температуры обмотки ВН

(стр. 409 9.4)

Перепад температуры на поверхности обмотки НН

(стр. 427 9.20)

- учитывает скорость движения масла внутри обмотки. Коэффициент принимаем для естественного масляного охлаждения.

- учитывает затруднение конвекции масла в каналах внутренних обмоток НН и СН.

- учитывает влияние на конвекцию масла относительно ширины (высоты) горизонтальных масляных каналов и может быть выбран по (стр. 428 табл. 9.3) в зависимости от отношения высоты к глубине канала (ширине обмотки):

Перепад температуры на поверхности обмотки ВН

(стр. 425 9.19)

Среднее превышение температуры обмоток над средней температурой масла

НН(стр. 428 9.21)

ВН

13. Тепловой расчет бака

В соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию гладкого бака с радиаторами с прямыми трубами

Изоляционные расстояния:

- изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН (внешней) до собственной обмотки и равное ему расстояние этого отвода до стенки бака по таблице 4.11 на стр.199; кВ.

- расстояние от прессующей балки ярма до отвода с кВ по таблице 4.11 на стр.199.

- изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН и СН до обмотки ВН по таблице 4.12 на стр. 200; кВ.

- изоляционное расстояние от отвода НН или СН до стенки бака по таблице 4.11 на стр.199; кВ.

- диаметр изолированного отвода обмотки ВН при классах напряжения 10 и 35 кВ, при мощностях до 10000 кВт и при больших мощностях.

- диаметр изолированного отвода от обмотки НН или СН, равный , или размер неизолированного отвода НН (шины), равный 10 - 15 мм.

- минимальное расчетное расстояние до основных катушек, находим по таблице 4.12 на стр.200.

Минимальная ширина бака

(стр. 430 9.22)

принимаем при центральном положении активной части трансформатора в баке

Длина бака

(стр. 431 9.23)

Высота активной части

(стр. 431 9.24)

где - толщина прокладки под нижнее ярмо.

Глубина бака определяется высотой активной части и минимальным расстоянием от верхнего ярма до крышки бака, обеспечивающим размещение внутренних частей проходных изоляторов, отводов и переключателей.

Минимальное расстояние от ярма до крышки бака

(стр. 431 табл. 9.5)

Глубина бака

(стр. 431 9.25)

Для развития должной поверхности охлаждения будем применять ранее выбранный радиатор, внешний вид которого представлен на рис. 95.

Для развития должной поверхности охлаждения используем радиаторы с прямыми трубами по (рис. 95.) или (рис.9.16 на стр.441 в учебнике) с расстоянием между осями фланцев

(стр. 442 табл. 9.9), с поверхностью труб и двух коллекторов. Для установки этих радиаторов глубина бака должна быть принята:

где - минимальное расстояние осей фланцев от нижнего среза бака

- минимальное расстояние осей фланцев от верхнего среза бака

Масса стали радиатора:

Масса масла в радиаторе:

Трубчатый радиатор с прямыми трубами

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки BН:

(стр. 434 9.32)

Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака и запас , находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха

(стр. 434 9.33)

Превышение температуры масла в верхних слоях:

(стр. 434 9.34)

Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака

Ориентировочная поверхность излучения бака с радиаторами

(стр. 435 9.35а)

где k - коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака и приближенно равный k=1.5--2.

Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения :(стр. 433 9.30)

Поверхность конвекции составляется из:

Поверхности гладкого бака

Поверхности крышки бака

где 0.16 - удвоенная ширина верхней рамы бака;

коэффициент 0.5 учитывает закрытие поверхности крышки вводами и арматурой.

Поверхность конвекции радиаторов

Поверхность конвекции одного радиатора, приведенная к поверхности гладкой стенки

(стр. 432 табл. 9.6)

где - коэффициент, учитывающий улучшение или ухудшение теплоотдачи конвекцией для данной формы поверхности по сравнению с вертикальной гладкой стенкой. Определяется по (табл. 9.6. стр.432) в зависимости от типа радиатора или ряда труб. В данном случае .

Необходимое число радиаторов

принимается

Поверхность конвекции бака

Поверхность излучения

уточняется по реальным размерам:

14. Определение превышений температуры масла и обмоток над температурой окружающего воздуха

Среднее превышение температуры наружной поверхности стенки бака над температурой воздуха

(стр. 446 9.49)

- коэффициент, повышающий потери против расчетных значений.

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки бака

(стр. 446 9.50)

коэффициент, равный 1,0 при естественном масляном охлаждении.

- сумма поверхностей конвекции гладкой части труб, волн, крышки без учёта коэффициентов улучшения или ухудшения конвекции.

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха

(стр. 446 9.51)

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха

- определяет отношение максимального и среднего превышений температуры масла, может быть принято равным 1,2.

Полученное значение должно удовлетворять неравенству: , вытекающему из требования ГОСТ, чтобы превышение температуры верхних слоев масла над воздухом не превосходилодля трансформаторов с расширителем и герметичных.

неравенство выполняется.

Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха

НН

ВН

Превышение температуры масла в верхних слоях и обмоток лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677 - 85.

15. Определение массы трансформатора

Суммарная масса обмоток трансформатора

и - массы обмоток НН и ВН соответственно.

Масса картона для обмотки НН

Масса картона для обмотки ВН

Суммарная масса картона

Масса отводов

и - массы отводов обмоток НН и ВН соответственно.

Масса остова трансформатора

- полная масса стали плоской магнитной системы, .

Масса активной части, т.е. остова с обмотками и отводами, но без крышки, может быть найдена по формуле:

Объем стенок бака

где- поверхность гладкой стенки овального бака.

- толщина стенки бака. Примем равную .

Определим объем крышки и днища бака

где- поверхность крышки бака.

- толщина крышки бака. Примем равную .

Масса бака

- плотность стали,

Объем активной части

- средняя плотность активной части для трансформаторов с медными обмотками, , принимается

Объем бака

Объем масла

Масса масла в баке

где - масса масла в радиаторе, определяемая по (табл. 9.9. на стр. 442);

1,05 - коэффициент, учитывающий массу масла в расширителе.

Общая масса трансформатора

где - масса стали радиатора, определяемая по (табл. 9.9. на стр. 442);

Увеличим результат до целого числа, т.к. при расчете не были учтены массы расширителя, выводов, выхлопной трубы, катков и т.д.

Окончательная масса трансформатора:

Размещено на Allbest.ru