- •Определение основных соотношений
- •Предварительный расчет магнитопровода
- •Расчет обмоток высокого напряжения (вн)
- •Расчет обмоток низкого напряжения нн
- •5. Корректировка числа витков и катушек в обмотке вн. Строение трансформатора
- •6. Расчет напряжений короткого замыкания
- •7. Окончательный расчет магнитопровода
- •8. Расчет механических сил при аварийном коротком замыкании
- •9. Тепловой расчет
- •10. Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Заключение Список использованной литературы
9. Тепловой расчет
При работе трансформатора возникают потери мощности в сердечнике, обмотках и прочих конструктивных элементах (элементах крепления, стенках бака и т.п.). Эти потери выделяются в виде тепла и нагревают указанные элементы конструкции. Нагревание трансформатора является основным фактором, ограничивающим его мощность в различных режимах, поскольку максимальная допустимая температура обмоток и магнитопровода определяется интенсивностью охлаждения и нагревостойкостью материалов. Тепловой расчет трансформатора производится для установившегося режима работы, а также для режима, соответствующего отключению короткого замыкания. Расчетные значения перегревов обмоток, сердечника и масла не должны превышать допустимые по ГОСТ Р 52719-2007 [7]. Сделаем эскиз выемной части трансформатора и бака (Рис. 8).
Рис.8 Эскиз выемной части трансформатора и бака
9.1. Полные потери в трансформаторе
9.2. Принимая тепловую нагрузку бака трансформатора =600 Вт/ , определим необходимую поверхность охлаждения бака и радиаторов
9.3. Боковая поверхность бака.
Ширина бака:
расстояние от поверхности наружной обмотки (обмотки НН) до стенки бака (принимается =20...200 мм). Получаем:
Боковая поверхность бака
коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи с боковой поверхности бака закрытием трубами или навесными радиаторами (принимается =0,6...0,7);
А – длина прямой части стенки бака (А=2С);
– высота бака.
Высота бака определяется формулой:
где Н– высота магнитопровода;
– расстояние между верхней поверхностью ярма магнитопровода и крышкой бака, которое зависит от напряжения обмотки ВН и конструкции выводов (для трансформаторов данного класса напряжения принимается из диапазона = 500...1000 мм). Получаем:
А=2 ∙ 824,6=1,65 м,
9.4. Поверхность крышки бака
где
- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи с поверхности крышки бака из-за закрытия ее арматурой (принимается из диапазона =0,4...0,5). Примем
1,65∙1,086+ )=1,36
9.5. Полная поверхность бака и полная длина бака Полная поверхность бака
.
Полная длина бака
(
9.6. Тип, размеры и количество радиаторов, размещаемых на баке трансформатора. Требуемая суммарная площадь поверхности радиаторов должна быть не меньше
.
Тип радиатора, их количество и размеры выбираются согласно таблице Приложения 5 методических указаний к курсовому проекту.
Исходя из длины прямой части стенки бака А=1650 мм, принимаем двойные радиаторы шириной A'=598 мм. При длине бака возможно разместить по 3 радиатора с каждой стороны бака, при этом необходимая поверхность охлаждения каждого из них будет составлять
По таблице Приложения 5 выбираем . Тогда суммарная площадь поверхности радиаторов:
Значение удовлетворяет требованию. Расстояние между осями патрубков радиаторов h=1660 мм позволяет разместить их на прямых частях стенок бака. Поверхность охлаждения бака и радиаторов
Действительная тепловая нагрузка бака составит
Рис.9 Эскиз двойного навесного радиатора охлаждения трансформатора
9.7. Температура нагрева обмоток
Пользуясь графиками на рисунке 3.14, 3.15 Методических указаний к курсовому проекту, по значению тепловой нагрузки
для обмотки ВН =716 Вт/ перегрев =63°С.
для обмотки НН =1131 Вт/ перегрев =67°С.
Согласно стандарту превышения температуры обмоток масляных трансформаторов над температурой окружающей среды при классе нагревостойкости изоляции А должны быть не более значений, указанных в табл. 3.7. Методических указаний. При принудительной циркуляции с направленным потоком масла через обмотку полученные значения перегревов не превышают по ГОСТу значения 70°С.
9.8. Перегрев масла ( ) представляет собой превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающей среды и определяется выражением: = 1,2 , где – превышение температуры масла над температурой воздуха (определяется по Рис. 3.14 Методических указаний). При перегрев =43°С, тогда = 1,2 = 51,6 ℃. По ГОСТ превышение температуры масла в верхних слоях не должно превышать значения 60 ℃. Полученное значение удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 52719-2007.
9.9. Температура обмотки в конце процесса аварийного короткого замыкания, когда трансформатор отключается от сети аппаратами защиты
- наибольшая продолжительность короткого замыкания, согласно ГОСТ Р 52719-2007 для трансформаторов с номинальным напряжением 35 кВ и ниже принимается = 4 с;
– начальная температура обмотки (принимается = 90°С).
°С.
В нашем случае не должно превышать 250 °С. Полученное значение удовлетворяет условию.