Тепловой расчет трансформатора
Техническая характеристика силового масляного трансформатора с естественным охлаждением. Определение суммарного потока теплоты через поверхность бака трансформатора. Коэффициенты теплоотдачи от масла к стенке бака. Средние физические параметры воздуха.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 22.04.2015 |
Размер файла | 196,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
При работе трансформатора часть электроэнергии расходуется на потери, выделяющиеся в виде тепла. В масляных трансформаторах вслед за обмотками и магнитопроводом нагревается масло и металлический бак-корпус, устанавливается температурный перепад между внешней поверхностью бака и воздухом, окружающим трансформатор. Нагрев трансформатора - основная причина, ограничивающая его мощность при нагрузках. При длительном сохранении определенного режима нагрузки повышение температуры прекращается, и все выделяющееся тепло отводится в окружающую среду, поэтому тепловой расчет проводиться для установившегося теплового режима при номинальной нагрузке.
Задача теплового расчета трансформатора заданной мощности заключается в определении:
-Зависимости изменения температуры масла от температуры окружающей среды при номинальной его нагрузке
-зависимости изменения температуры масла от нагрузки трансформатора при максимальной заданной температуры воздуха
При номинальной нагрузке трансформатора температура верхних слоев масла, не должна превышать (+95 0С) для масляных трансформаторов с естественной циркуляцией масла. В противном случае происходит ускоренное старение изоляции обмоток, что укорачивает срок службы трансформатора, а при сильном перегреве масла может произойти разрушение бака.
масляный трансформатор теплоотдача
1. Тепловой расчет трансформатора и выявление зависимости изменения температуры воздуха при номинальном режиме
Таблица. Техническая характеристика силового масляного трансформатора с естественным охлаждением
Тип |
Рн кВА |
Uн ВН, кВ |
Uн НН, кВ |
Рх.х Вт |
Рк.з Вт |
Длина бака, А, м |
Ширина бака,В, м |
Высота бака, Н, м |
|
ТМ 20/6 |
20 |
6,3 |
0,4 |
180 |
600 |
0,92 |
0,78 |
0,815 |
Определяем среднее повышение температуры стенки бака над воздухом
?tc-в= 0,8 (2)
где, Fк и Fл - поверхность бака м2 отдающая теплоту соответственно излучением и конвекцией
Fл=Fк= (1.3)
где Fкр - поверхность крышки бака, м2
Fкр= (А-В)В+(рВ2)/4 (1,3)
Fкр= (0,920-0,780)*0,780+(3,14*(0,780)2)/4
Fкр=0,587 м2
Fк=Fл=(2(0,920-0.780)+3,14*0,780)*0,815+0,75*0,587=2,665 м2
?tc-в=0,8
?tc-в=24,757 С0
Определим среднее повышение температуры масла над температурой стенки бака
?tм-с=0,165*k1* (2),
где
k1 - коэффициент при естественном охлаждении масла принимается 1
?tм-с=0,165*1*
?tм-с=4,981 С0
Определим превышение температуры масла над температурой воздуха
?tм-в=и(?tc-в+?tм-с) (1.2)
где
и=1, коэффициент для гладких баков (1)
?tм-в=1(24,757+4,981)=29,738 С0
Таблица 1 - Сводная таблица показателей температуры масла и стенки бака над воздухом
tв С0 |
Кз |
?tм-с С0 |
?tc-в С0 |
?tм-в С0 |
|
20 |
1 |
4,981 |
24,757 |
29,738 |
Определение суммарного потока теплоты через поверхность бака трансформатора
Поток теплоты, передаваемый маслом воздуху через стенку бака, (Вт)
Qк=k*Fк*? tм-в (1.6)
где
k - коэффициент теплопередачи Вт/(м2*К)
Fк - Наружная расчетная поверхность бака, раннее определенная по формуле (1.3) - для гладкого бака
?tм-в - разность температур между маслом и воздухом, раннее найдена по формуле (1.2)
Коэффициент теплопередачи можно определить по формуле (для плоской стенки)
k= (1.7), где
дс - толщина стенки бака, обычно 3-5 мм, принимаем 5мм
лс - коэффициент теплопроводности бака Вт/(м*К), бак выполнен из стали лс=45-55 Вт/(м*К), принимаем 50 Вт/(м*К)
бвн, бн -коэффициенты теплоотдачи к внутренней и от наружной стенки бака, Вт/(м2*К)
Для определения бвн, бн нужно найти критерии Грасгофа, Прандтля и Нуссельта
Физические параметры масла принимаем из приложения 3, расчет ведется для температуры 20 С0
Определим приближенную температуру масла
tм=tв+?tм-в
где температура воздуха tв=20 С0
20+29,738=49,738 С0
По средней температуре масла из приложения 3 выбираем параметры:
л- коэффициент теплопроводности масла Вт/м*К
v-коэффициент кинематической вязкости м2/с
В - коэффициент температурного расширения К-1
Pr - критерий Прандтля
Находим среднее значение л - коэффициента теплопроводности масла
л(49,738)=л(40) -
л(49,738)=0,1090 -
л(49,738)=0,1084 Вт/м*К
Находим среднее значение v-коэффициента кинематической вязкости
v(49,738)=v(40) -
v(49,738)=10,3 -
v(49,738)=8,31*10-6 м2/с
Находим среднее значение в-коэффициента температурного расширения
в(49,738)=в(50) -
в(49,738)=7,05 -
в(49,738)=7,01*10-4 К-1
Находим среднее значение Pr- критерий Прандтля
Pr(49,738)=Pr(40) -
Pr(49,738)=146 -
Pr(49,738)=120
Аналогично находим средние значения параметров л, в, v, Pr для других температур воздуха (5 С0, 10 С0, 15 С0) данные по параметрам масла заносим в таблицу.
Таблица 2 - Физические свойства трансформаторного масла
Кз |
tм C0 |
tв C0 |
л Вт/м*К |
В*104 K-1 |
V*106 м2/с |
Pr |
|
1 |
34,738 |
5 |
0,1092 |
6,96*10-4 |
11,48*10-6 |
161 |
|
1 |
39,738 |
10 |
0,1092 |
6,96*10-4 |
11,48*10-6 |
161 |
|
1 |
44,738 |
15 |
0,1084 |
8,31*10-4 |
7,01*10-6 |
120 |
|
1 |
49,738 |
20 |
0,1084 |
8,31*10-4 |
7,01*10-6 |
120 |
Рассчитываем критерий Грасгофа - Прандтля
GrPr=*Pr (1.10)
где
g - коэффициент свободного падения = 9.8 м2/с
Н- Высота бака
Найдем критерий Грасгофа - Прандтля, для температуры воздуха 20 C
*120
GrPr=5,368*1010
Аналогично рассчитываются критерии Грасгофа - Прандтля, для других температур воздуха (5 С0, 10 С0, 15 С0)
Определяем режим движения среды по (GrPr) и по этому же режиму выбираем константы c и n, по таблице.
так как GrPr> 109 > cледовательно
с=0,15
n=0,33
Рассчитываем критерий Нуссельта, для температуры воздуха 20 C0
Nu=c(GrPr)n (1.8)
Nu=0,15*(5,368*1010) 0,33
Nu=521,11
Аналогично рассчитываются критерии Нуссельта, для других температур воздуха (5 С0, 10 С0, 15 С0).
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от масла к стенке бака
Вт/м2*Кбвн= Nu*л/Н (1.9)
где
л - коэффициент теплопроводности масла Вт/м*К, из таблицы 2
Найдем коэффициент теплоотдачи от масла к стенке бака при температуре воздуха 20 C0
бвн =
бвн=69,31 Вт/м2*К
Аналогично рассчитываются коэффициенты теплоотдачи от масла к стенке бака при температуре воздуха (5 С0, 10 С0, 15 С0).
Таблица 3 - Таблица коэффициентов теплоотдачи от масла к стенке бака
tв С0 |
tм С0 |
Кз |
GrPr |
Nu |
бвн Вт/м2*К |
|
5 |
34,738 |
1 |
2,249*1010 |
391,064 |
52,39 |
|
10 |
39,738 |
1 |
2,249*1010 |
391,064 |
52,39 |
|
15 |
44,738 |
1 |
5,368*1010 |
521,11 |
69,31 |
|
20 |
49,738 |
1 |
5,368*1010 |
521,11 |
69,31 |
Аналогично определим коэффициент теплоотдачи от стенки бака к воздуху бн в условиях свободной конвекции. Физические параметры воздуха л, v, Pr принимаем из приложения 5 по расчетной температуре воздуха tв (известна по заданию)
Найдем средние физические параметры воздуха л, v, Pr из приложения 5, для tв=20 С0.
л(20)=л(30) -
л(20)=2,67 -
л(20)=2,654*10-2 Вт/м2*К
v(20)=v(30) -
v(20)=16 -
v(20)=15,812*10-6 м2/с
Pr(20)=Pr(20) -
Pr(20)=0,703 -
Pr(20)=0,7026
Средние физические параметры воздуха л, v, Pr, для температур 5 с0, 10 с0, 15 с0 находятся аналогично, полученные результаты в таблицу.
Таблица 4 - Физические свойства воздуха
tв с0 |
л*10-2 Вт/м2*К |
V*10-6 м2/с |
Pr |
Tв К |
|
5 |
2,496*10-2 |
13,984*10-6 |
0,7066 |
278 |
|
10 |
2,574*10-2 |
14,88*10-6 |
0,7046 |
283 |
|
15 |
2,574*10-2 |
14,88*10-6 |
0,7046 |
288 |
|
20 |
2,654*10-2 |
15,812*10-6 |
0,7026 |
293 |
Тв - абсолютная температура тел, воспринимающих поток лучистой энергии, принимается равной температуре воздуха (измеряется в Кельвинах {K})
Рассчитываем критерий Грасгофа - Прандтля для воздуха (расчеты ведутся в той же последовательности, что и для масла и по формулам (1.8-1.10))
GrPr=*0,7026
GrPr=1,26*109
Аналогично расчитывается для температур 5 с0, 10 с0, 15 с0.
Определяем режим движения среды по (GrPr) и по этому же режиму выбираем константы c и n, по таблице.
Так как GrPr находиться в промежутке между 103...109> следовательно с=0,8 n=0.25
Рассчитываем критерий Нуссельта для tв =20 с0
Nu=c(GrPr)n (1.8)
Nu=0,8*(1,26*109)0,25
Nu=150,724
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от наружной стенки трансформатора к воздуху (Вт/м2*К)
бн= Nu*л/Н (1.9)
Рассчитаем для tв =20 с0
бн= 150,724*2,654*10-2/0,815
бн=4,908 Вт/м2*К
Nu и бн для температур 5 с0, 10 с0, 15 с0 рассчитывается аналогично.
Рассчитываем коэффициент теплопередачи k, Вт/м2*К, можно рассчитать по формуле для плоской стенки:
k= (1.7)
где
дс- толщина стенки бака, обычно 3-5 мм, принимаем 5мм
лс-коэффициент теплопроводности бака Вт/(м*К), бак выполнен из стали лс=45-55 Вт/(м*К), принимаем 50 Вт/(м*К)
бвн, бн - коэффициенты теплоотдачи к внутренней и от наружной стенки бака, Вт/(м2*К).
Расчет производим для tв=20с0
k=
k=4,581 Вт/м2*К
Для температур 5 с0, 10 с0, 15 с0 расчет производится аналогично.
Таблица 5 - Полученные данные в таблицу: коэффициенты теплоотдачи от стенки бака к воздуху
tв с0 |
Tв К |
GrPr |
Nu |
бн Вт/м2*К |
k Вт/м2*К |
|
5 |
278 |
1,707*109 |
162,658 |
4,982 |
4,547 |
|
10 |
283 |
1,477*109 |
156,859 |
4,954 |
4,524 |
|
15 |
288 |
1,451*109 |
156,191 |
4,933 |
4,603 |
|
20 |
293 |
1,26*109 |
150,724 |
4,908 |
4,581 |
Рассчитываем поток теплоты, передаваемый маслом воздуху через стенку бака согласно формуле:
Qк= k*Fк*?tм-в(1.6)
где
k- коэффициент теплопередачи k, Вт/м2*К
Fк - наружная расчетная поверхность бака, определена раннее по формуле (1.3)
?tм-в - разность температур между маслом и воздухом
Найдем поток теплоты для tв=20 с0
Qк=4,581*2,665*29,738
Qк=363,05 Вт.
Для температур 5 с0, 10 с0, 15 с0 расчет производится аналогично
Уточняем температуру наружной стенки бака:
tc=tв+(1.11)
где
tв - температура воздуха
Уточним температуру наружной стенки бака для tв=20 с0
tc=20+
tc=47,756 С0
Уточняем температуру трансформаторного масла внутри бака:
tм=tс+
где
tс - температура внутренней поверхности бака. Виду малого термического сопротивления стенки бака дс/лс= 104,то температуры на внутренней и наружной поверхностях бака можно принять одинаковыми.
Уточняем температуру трансформаторного масла внутри бака для tв=20 с0.
tм=47,756+
tм=49,722 С0
Температуры наружной поверхности бака и температура масла внутри трансформатора для температур 5 с0, 10 с0, 15 с0 находятся аналогично.
Находим поток теплоты, излучаемый с поверхности бака Вт:
Qл= С0*о* Fл*
где
Co=5.67 - коэффициент излучения абсолютно черного тела;
о-степень черноты стенки бака. Для окисленной стали принять о =0.8
Fл- поверхность излучения м2 для гладкого бака -по формуле (1.3)
Тс= абсолютная температура поверхности бака, К, уточненная по формуле (1.11)
Тв- абсолютная температура тел, воспринимающих поток лучистой энергии, принимается равной температуре воздуха.К
Найдём поток теплоты, излучаемый с поверхности бака для tв=20 с0
Qл= 5,67*0,8* 2,665*
Qл=388,662 Вт
Находим суммарный тепловой поток энергии Вт:
Q0=Qк+Qл
Найдем суммарный тепловой поток энергии для tв=20 с0
Q0=363,052+388,672
Q0=751,712 Вт
Q0 не должен значительно отличатся от принятого по формуле (1)
Таблица 6 - Результаты расчетов
tв с0 |
tм С0 |
tcС0 |
Кз |
k, Вт/м2*К |
Qк Вт |
Qл Вт |
Q0 Вт |
?Ртр |
|
5 |
34,722 |
32,141 |
1 |
4,547 |
360,35 |
326,007 |
686,357 |
780 |
|
10 |
39,724 |
37,156 |
1 |
4,524 |
358,53 |
343,259 |
701,789 |
780 |
|
15 |
44,723 |
42,748 |
1 |
4,603 |
364,79 |
369,875 |
734,665 |
780 |
|
20 |
49,722 |
47,756 |
1 |
4,581 |
363,052 |
388,662 |
751,712 |
780 |
Температура трансформаторного масла не превышает допустимый предел (+95С0), что позволяет трансформатору работать при температуре +20 С0 длительное время.
2. Тепловой расчет силового трансформатора при постоянной температуре окружающего воздуха и разных значениях коэффициента загрузки
Определение зависимости температуры масла от нагрузки трансформатора
Расчет будем вести при температуре воздуха равной 20 С0, так как при этой температуре трансформатор работает в более тяжелых условиях. Пример расчета будет выполнен на Кз=1,20 расчет остальных коэффициентов загрузки аналогичный, результаты будут занесены в таблицы.
Среднее повышение температуры стенки бака над воздухом опр. по формуле:
?tc-в=0,8 (2)
?tc-в=0,8
?tc-в=31,259 С0
Определим среднее повышение температуры масла над температурой стенки бака:
?tм-с=0,165*k1* (2)
?tм-с=0,165*1,20*
?tм-с=7,12 С0
Определим превышение температуры масла над температурой воздуха:
?tм-в=и(?tc-в+?tм-с) (1.2)
?tм-в=1*(31,259+7,12)
?tм-в=38,379 С0
Таблица 7 - Сводная таблица показателей температуры масла и стенки бака над воздухом, при различных коэффициентах загрузки
tв С0 |
Кз |
?tм-с С0 |
?tc-в С0 |
?tм-в С0 |
|
20 |
1,0 |
4,981 |
24,757 |
29,738 |
|
20 |
1,1 |
5,994 |
27,908 |
33,902 |
|
20 |
1,15 |
6,543 |
29,559 |
36,102 |
|
20 |
1,20 |
7,12 |
31,259 |
38,379 |
Определение суммарного потока теплоты через поверхность бака трансформатора
Поток теплоты, передаваемый маслом воздуху через стенку бака (Вт):
Qк=k*Fк*? tм-в (1.6)
где
k - коэффициент теплопередачи Вт/(м2*К);
Fк - Наружная расчетная поверхность бака, раннее определенная по формуле (1.3) - для гладкого бака
?tм-в - разность температур между маслом и воздухом, раннее найдена по формуле (1.2)
Коэффициент теплопередачи можно определить по формуле (для плоской стенки):
k= (1.7)
где
дс - толщина стенки бака, обычно 3-5 мм, принимаем 5мм
лс - коэффициент теплопроводности бака Вт/(м*К), бак выполнен из стали лс=45-55 Вт/(м*К), принимаем 50 Вт/(м*К)
бвн, бн - коэффициенты теплоотдачи к внутренней и от наружной стенки бака, Вт/(м2*К)
Для определения бвн, бн нужно найти критерии Грасгофа, Прандтля и Нуссельта.
Определим приближенную температуру масла:
tм=tв+?tм-в
где температура воздуха tв=20 С0 и Кз
tм=20+38,379=58,379 С0
по средней температуре масла выбираем параметры:
л - коэффициент теплопроводности масла Вт/м*К
v - коэффициент кинематической вязкости м2/с
в - коэффициент температурного расширения К-1
Pr - критерий Прандтля
Находим среднее значение л- коэффициента теплопроводности масла:
л(58,379)=л(50) -
л(58,379)=0,1072 -
л(58,379)=0,10723 Вт/м*К
Находим среднее значение v-коэффициента кинематической вязкости:
v(58,379)=v(50) -
v(58,379)=7,58 -
v(58,379)=5,834*10-6 м2/с
Находим среднее значение в - коэффициента температурного расширения:
в(58,379)=в(60) -
в(58,379)=7,1 -
в(58,379)=7,0515*10-4 К-1
Находим среднее значение Pr - критерий Прандтля:
Pr(58,379)=Pr(50) -
Pr(58,379)=111 -
Pr(58,379)=88,496
Аналогично находим средние значения параметров л,в, v, Pr для других коэффициентов загрузки Кз=1, 1.1, 1.15, данные по параметрам масла заносим в таблицу:
Таблица 8 - Физические свойства трансформаторного масла
Кз |
tм C0 |
tв C0 |
л Вт/м*К |
В*104 K-1 |
V*106 м2/с |
Pr |
|
1 |
49,738 |
20 |
0,10822 |
7,0015*10-4 |
7,66*10-6 |
112,05 |
|
1,1 |
53,902 |
20 |
0,10723 |
7,0515*10-4 |
5,834*10-6 |
88,496 |
|
1,15 |
56,102 |
20 |
0,10723 |
7,0515*10-4 |
5,834*10-6 |
88,496 |
|
1,20 |
58,379 |
20 |
0,10723 |
7,0515*10-4 |
5,834*10-6 |
88,496 |
Рассчитываем критерий Грасгофа - Прандтля для Кз=1,20
GrPr=*Pr (1.10)
где
g - коэффициент свободного падения=9.8 м2/с
Н - Высота бака
Найдем критерий Грасгофа - Прандтля
GrPr=*88,496
GrPr=6,933*1010
Аналогично рассчитываются критерии Грасгофа - Прандтля, для Кз=1, Кз=1.1, Кз=1.15
Определяем режим движения среды по (GrPr) и по этому же режиму выбираем константы c и n, по таблице (приложение 4)
так как GrPr> 109 > cледовательно
с=0,15
n=0,33
Рассчитываем критерий Нуссельта, для температуры воздуха 20 C0 и Кз=1,20
Nu=c(GrPr)n (1.8)
0,15*(6,926*1010)0,33
Nu=566,827
Аналогично рассчитываются критерии Нуссельта, для Кз=1, Кз=1.1, Кз=1.15
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от масла к стенке бака Вт/м2*К
бвн= Nu*л/Н (1.9)
где
л- коэффициент теплопроводности масла Вт/м*К, из таблицы 8
Найдем коэффициент теплоотдачи от масла к стенке бака при температуре воздуха 20 C0 и Кз=1.20
бвн=
бвн=74,578 Вт/м2*К
Аналогично рассчитываются коэффициенты теплоотдачи от масла к стенке бака, для Кз=1, Кз=1.1, Кз=1.15
Таблица 9 - Таблица коэффициентов теплоотдачи от масла к стенке бака
tв С0 |
tм С0 |
Кз |
GrPr |
Nu |
бвн Вт/м2*К |
|
20 |
49,738 |
1 |
3,533*1010 |
453,919 |
60,724 |
|
20 |
53,902 |
1,1 |
5,83*1010 |
535,503 |
70,456 |
|
20 |
56,102 |
1,15 |
6,364*1010 |
551,217 |
72,524 |
|
20 |
58,379 |
1,20 |
6,926*1010 |
566,827 |
74,578 |
Рассчитываем критерий Грасгофа - Прандля для воздуха (расчеты ведутся по тем же формулам, что и для масла).
Показатели лс,v,Pr для воздуха при температуре tв=20 С0 найдены ранее в первой части расчета и взяты из таблицы 4.
GrPr=*Pr
где
Тв - абсолютная температура тел, воспринимающих поток лучистой энергии, принимается равной температуре воздуха К.
Найдём GrPr для Кз=1.20
GrPr=*0,7026
GrPr=1,591*109
Определяем режим движения среды по (GrPr) и по этому же режиму выбираем константы c и n.
Так как GrPr находиться в промежутке между 103...109> следовательно с=0,8 n=0.25.
Рассчитываем критерий Нуссельта для для Кз=1.20
Nu=c*(GrPr)n (1.8)
Nu=0,8*(1,591*109)0,25
Nu=159.775
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от наружной стенки трансформатора к воздуху (Вт/м2*К)
бн= Nu*л/Н (1.9)
рассчитаем для Кз=1.20
бн= 159,775*2,654*10-2/0,815
бн= 5,203Вт/м2*К
Nu и бн для Кз=1, Кз=1.1, Кз=1.15 рассчитывается аналогично.
Рассчитываем коэффициент теплопередачи k, Вт/м2*К, можно рассчитать по формуле для плоской стенки:
k= (1.7)
где
дс- толщина стенки бака, обычно 3-5 мм, принимаем 5мм
лс - коэффициент теплопроводности бака Вт/(м*К), бак выполнен из стали лс=45-55 Вт/(м*К), принимаем 50 Вт/(м*К)
бвн, бн - коэффициенты теплоотдачи к внутренней и от наружной стенки бака, Вт/(м2*К)
Расчет производим для Кз=1.20
k=
k=4,861 Вт/м2*К
Для Кз=1, Кз=1.1, Кз=1.15 расчет производится аналогично, полученные данные в таблицу:
Таблица 10 - Коэффициенты теплоотдачи от стенки бака к воздуху
Кз |
tв с0 |
Tв К |
GrPr |
Nu |
бн Вт/м2*К |
k Вт/м2*К |
|
1 |
20 |
293 |
1,707*109 |
162,61 |
4,98 |
4,598 |
|
1,1 |
20 |
293 |
1,665*109 |
161,601 |
5,104 |
4,757 |
|
1,15 |
20 |
293 |
1,733*109 |
163,226 |
5,155 |
4,811 |
|
1,20 |
20 |
293 |
1,591*109 |
159,775 |
5,203 |
4,861 |
Рассчитываем поток теплоты, передаваемый маслом воздуху через стенку бака согласно формуле:
Qк= k*Fк*?tм-в (1.6)
где
k- коэффициент теплопередачи k, Вт/м2*К
Fк - наружная расчетная поверхность бака, определена раннее по формуле (1.3)
?tм-в - разность температур между маслом и воздухом
Найдем поток теплоты для Кз=1.20
Qк=4,861*2,665*38,379
Qк=497,183 Вт
для Кз=1, Кз=1.1, Кз=1.15 расчет производится аналогично.
Уточняем температуру наружной стенки бака:
tc=tв+ (1.11)
где
tв - температура воздуха
Уточним температуру наружной стенки бака для Кз=1.20
tc=20+
tc=55,856 С0
уточняем температуру трансформаторного масла внутри бака:
tм=tс+
где
tс - температура внутренней поверхности бака.Виду малого термического сопротивления стенки бака дс/лс= 104,то температуры на внутренней и наружной поверхностях бака можно принять одинаковыми.
Уточняем температуру трансформаторного масла внутри бака для Кз=1.20
tм=55,856+
tм=58,358 С0
Температуры наружной поверхности бака и температура масла внутри трансформатора для Кз=1, Кз=1.1, Кз=1.15 находятся аналогично
Находим поток теплоты, излучаемый с поверхности бака Вт:
Qл= с0*о* Fл*
где
о-степень черноты стенки бака. Для окисленной стали принять о =0.8
Fл- поверхность излучения м2 для гладкого бака -по формуле (1.3)
Тс= абсолютная температура поверхности бака, К, уточненная по формуле (1.11)
Тв - абсолютная температура тел, воспринимающих поток лучистой энергии, принимается равной температуре воздуха, К
Найдём поток теплоты, излучаемый с поверхности бака для Кз=1.20:
Qл= 5,67*0,8* 2,665*
Qл=522,893 Вт
Находим суммарный тепловой поток энергии, Вт:
Q0=Qк+Qл
Найдем суммарный тепловой поток энергии для Кз=1.20.
Q0=497,183+522,893
Q0=1022,076 Вт
Q0 не должен значительно отличатся от принятого по формуле (1)
Таблица11 - Результаты расчетов
tв с0 |
tм С0 |
tcС0 |
Кз |
k, Вт/м2*К |
Qк Вт |
Qл Вт |
Q0 Вт |
?Ртр |
|
20 |
49,726 |
47,457 |
1 |
4,598 |
364,399 |
383,897 |
748,296 |
780 |
|
20 |
53,886 |
51,597 |
1,1 |
4,757 |
429,789 |
451,063 |
880,852 |
906 |
|
20 |
56,088 |
53,693 |
1,15 |
4,811 |
462,875 |
486,062 |
948,932 |
973,5 |
|
20 |
58,358 |
55,856 |
1,20 |
4,861 |
497,186 |
522,893 |
1022,076 |
1044 |
Температура масла в баке трансформатора при коэффициенте загрузки Кз=1.20 не превышает допустимые пределы температуры (95С0). В таком режиме допускается длительная его работа по условиям нагрева масла.
Заключение
По проведенному мной расчетом в первой части при заданной температуре воздуха (+5 С;+10 С; +15 С; +20 С) и коэффициенте загрузки Кз=1, температура верхних слоев масла в баке составила в соответствии с расчетными данными (+34,722 С; +39,724 С; +44,723 С; +49,722 С). Судя по полученным результатам, изоляция не будет подвергаться ускоренному старению и трансформатор будет работать долго и надежно, так как не одно значение температуры масла в баке не превысило + 95С, по техническим условиям ГОСТ 11677-85.
По проведенному мной расчетам во второй части при заданной температуре воздуха +20С и коэффициентах загрузки Кз (1; 1,1; 1,15; 1,20). Температура верхних слоев масла в баке составила в соответствии с расчетными данными (49,726С; 53,886С; 56,088С; 58,358С). Судя по полученным результатам изоляция не будет подвергаться ускоренному старению и трансформатор будет работать долго и надежно, так как не одно значение температуры масла в баке не превысило + 95 С, по техническим условиям ГОСТ 11677-85.
Список использованных источников
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. Т 2. Электрооборудование / под редакцией А.А. Федорова. - Энергоатомиздат, 1987.--592 с.
Борзов В.П. Теплотехника : сборник задач для студентов инженерных специальностей / В.П. Борзов, Л.Н. Шабалина.- Кострома :КГСХА,2010.158с.
Тихомиров, П.Н. Расчет трансформаторов. -М. : - Энергоатомиздат, 1986.--528 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение расчетных поверхностей теплообмена и перепадов температур. Расчет суммарного потока теплоты через поверхность бака трансформатора. Определение зависимости изменения температуры воздуха и масла от коэффициента загрузки трансформатора.
курсовая работа [733,9 K], добавлен 19.05.2014Определение основных электрических величин и коэффициентов трансформатора. Расчет обмотки типа НН и ВН. Определение параметров короткого замыкания и сил, действующих на обмотку. Расчет магнитной системы трансформатора. Расчет размеров бака трансформатора.
курсовая работа [713,7 K], добавлен 15.11.2012Выбор основных размеров бака. Расчет потерь и тока холостого хода. Определение массы масла. Расчет трехфазного двухобмоточного трансформатора, 4000кВ*А, с масляным охлаждением. Окончательный расчет превышения температуры обмоток и масла трансформатора.
курсовая работа [331,6 K], добавлен 31.03.2015Расчетные коэффициенты и технико-экономические показатели трансформатора; расчет конструктивных размеров, среднего значения плотности тока; потери в стали. Оптимизация электромагнитных показателей; тепловой расчет обмоток; стоимость трансформатора.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 10.09.2012Определение потерь короткого замыкания в обмотках и отводах трансформатора, в стенках бака и деталях конструкции. Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток, расчет размеров магнитной системы. Проверочный и тепловой расчет обмоток и бака.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.12.2011Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний, определение размеров трансформатора. Вычисление параметров короткого замыкания, магнитной системы, потерь и тока холостого хода. Тепловой расчет трансформатора, его обмоток и бака.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 06.11.2014Предварительный расчет трансформатора и выбор соотношения основных размеров с учетом заданных значений. Определение потерь короткого замыкания, напряжения, механических сил в обмотках. Расчёт потерь холостого хода. Тепловой расчет обмоток и бака.
курсовая работа [665,1 K], добавлен 23.02.2015Расчёт основных электрических величин и изоляционных расстояний трансформатора. Определение параметров короткого замыкания. Окончательный расчёт магнитной системы. Определение параметров холостого хода. Тепловой расчёт трансформатора, обмоток и бака.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 08.06.2014Расчет исходных данных и основных коэффициентов, определение основных размеров. Расчет обмоток низкого и высокого напряжения, параметров короткого замыкания, магнитной системы трансформатора, потерь и тока холостого хода, тепловой расчет обмоток и бака.
курсовая работа [196,7 K], добавлен 30.05.2010Проект масляного трансформатора мощностью 160 кВА. Определение основных электрических величин. Выбор типа конструкций, расчет обмоток высокого и низкого напряжения. Расчёт магнитной системы трансформатора и параметров короткого замыкания; тепловой расчет.
курсовая работа [474,1 K], добавлен 17.06.2017