7.2 Расчет системы охлаждения

7.2.1 Выбор конструкции и определение размеров бака

Суммарные потери в трансформаторе

ΣР = Р_к + Р_х = 3614,4+ 790= 4404,4 Вт.

По рекомендациям, приведенным в таблице 7.4 /3, с. 126/ выберем бак с навесными радиаторами с прямыми трубами.

а) б)

а – изоляционные расстояния; б – размеры бака

Рисунок 10 – Основные размеры бака

Согласно рисунку 10 необходимо определить следующие минимальные расстояния:

S₁ – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки;

S₂ – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака;

d₁ – диаметр изолированного провода обмотки ВН, равный 20 мм /3, с. 127/;

S₃ – изоляционное расстояние от неизолированного отвода обмотки НН;

S₄ – изоляционное расстояние от отвода обмотки до стенки бака;

d₂ – размер неизолированного провода обмотки НН, равный 10 мм /3, с. 128/.

Изоляционные расстояния определим по таблицам 7.5 /3, с. 128/ и 7.6 /3, с. 129/:

S₁ = 28 мм; S₂ = 28 мм; S₃ = 25 мм; S₄ = 22 мм.

Минимальная ширина бака

В_б = D"₁ + S₁ + S₂ + d₁- S₃ + S₄ + d₂ = 0,58 м.

Минимальная длина бака

А_б = 2·С + D"₁ + 2·S₅ = 2·С + D"₁ + 2· (S₃ + S₄ + d₂) = 2 ∙ 0,323 + 0,313 + 2 ∙ (0,025 + 0,022 + 0,015) = 1,083 м.

Высота активной части

Н_ач = l_c + 2·а_1я + n = 0,544 + 2 ∙175·10^-3 + 0,04 = 0,934 м,

где n – толщина подкладки под нижнее ярмо /3, с. 129/.

Общая глубина бака

Н_б = Н_ач + Н_як = 0,934 + 160·10^-3 = 1,094 м,

где Н_як – расстояние от верхнего ярма трансформатора до крышки бака /3, с. 129/.

По таблице 7.10 примем стандартный размер радиатора

А_р = 900 мм.

Высота бака с навесными радиаторами должна удовлетворять следующему условию

Н_б ≥ А_р + 0,185. (14)

Подставляя численные значения в неравенство (14), получим

1,094 > 1,085.

В нашем случае данное условие выполняется.

7.2.2 Расчет допустимого значения среднего превышения температуры стенки бака над температурой воздуха

Среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки

Q_мв = 65 – Q_омвср = 65 – 12,7 = 52,3 ⁰С.

Среднее превышение температуры стенки бака над температурой воздуха

Q_бв = Q_мв – Q_мб = 52,3 - 6 = 46,3 ⁰С,

где Q_мб – величина перепада температуры между маслом и стенкой бака, определяемая по рекомендациям /3, с. 130/.

Полученное значение Q_бв должно удовлетворять неравенству

1,2·(Q_бв + Q_мб) ≤ 60 ⁰С. (15)

Подставляя численные значения в неравенство (15), получим

59,35 ⁰С < 60 ⁰С,

В нашем случае данное условие выполняется.

7.2.3 Определение площади поверхности охлаждения бака

Для овального в сечении гладкого бака без дополнительных элементов системы охлаждения поверхность излучения П_игл равна поверхности конвекции П_кгл и определяется, как

П_игл = П_кгл = Н_б·[2·(А_б – В_б) + π·В_б] = 1,094 ∙ [2 ∙ (1,083 – 0,58) + 3,14 ∙ 0,58] = 3,093 м².

Ориентировочная поверхность излучения бака с навесными радиаторами

П_и = k·П_игл = 1,75·3,093 = 5,4 м²,

где k – коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака, определяемый по рекомендациям /3, с. 131/.

Ориентировочная поверхность конвекции бака

Поверхность конвекции крышки бака

П_ккр = 0,5·[(А_б – В_б)·(В_б + 0,16) + π·(В_б + 0,16)²/4] = 0,5 ∙ [(1,083 - 0,58) ∙ (0,58 + 0,16) + 3,14 ∙ (0,58 + 0,16)²/4] = 0,401 м².

Суммарная требуемая поверхность конвекции радиаторов

П_кр = П'_к – П_кгл – П_ккр = 9,3 – 3,093 – 0,401 = 5,806 м².

Будем использовать радиатор с двумя рядами труб по двадцать труб в ряду (см. рисунок 11). Размеры В_р и С_р равны 505 и 253 мм соответственно /3, с. 137/.

Рисунок 11 – Трубчатый радиатор с прямыми трубами

Действительная поверхность конвекции бака с навесными радиаторами

П_кро = k_ф·П_ктр + П_кк = 1,497 ∙ 2,733 + 0,34 = 4,431 м²,

где k_ф – коэффициент формы поверхности, определяемый по таблице 7.9 /3, с. 136/;

П_ктр – поверхность конвекции труб радиатора, определяемая по таблице 7.10 /3, с. 138/;

П_кк – поверхность конвекции коллекторов радиатора, определяемая по примечанию к таблице 7.10 /3, с. 138/.

Требуемое количество выбранных радиаторов

n_р = П_кр/П_кро = 1,31 ≈ 2 шт.

Действительная поверхность конвекции бака с принятым количеством навесных радиаторов

П_к = П_кгл + П_ккр + n_р·П_кро = 3,093 + 0,401 + 2 ∙ 4,431 = 12,36 м².