3.2. Тепловые режимы трансформаторов и турбогенераторов

Установившийся тепловой режим трансформатора. При неиз­менной нагрузке и температуре окружающего воздуха установив­шийся тепловой режим трансформатора характеризуется посто­янством его температуры и отдельных его частей. Практически он наступает через 7.18 ч после включения трансформатора под нагрузку. К этому времени наступает равновесное состояние: энер­гия, выделившаяся в трансформаторе за время t, полностью отда­ется его поверхностью окружающему воздуху.

Полные потери мощности в трансформаторе складываются из потерь короткого замыкания (КЗ), возрастающих пропорционально квадрату силы тока нагрузки, и потерь холостого хода Р₀ пример­но пропорционально квадрату магнитной индукции в стали.

Неустановившийся тепловой режим трансформаторов и турбо­генераторов. При эксплуатации трансформаторов нагрузка их из­меняется. При этом изменяется величина потерь Р и превышение температуры, перегрузка трансформатора допускается в течение времени, за которое превышение температуры возрастает со зна­чения начальной температуры до предельно допустимого значе­ния в номинальном режиме, когда температура уже установилась. Изменение температурного режима активных частей турбоге­нератора может произойти вследствие изменения условий тепло­выделения или условий отвода тепла. Потери энергии в турбоге­нераторах складываются из электромагнитных и механических по­терь. Электромагнитные потери состоят из потерь в стали статора и ротора. Величина этих потерь зависит от активной и реактивной нагрузки. Механические потери связаны с потерями на трение ротора о газ, на циркуляцию охлаждающей среды в машине, на трение в подшипниках и т.д. Они пропорциональны плотности охлаждающего газа. Охлаждение турбогенератора зависит от свойств охлаждающей среды и интенсивности отвода тепла с охлаждае­мой поверхности. При этом существенное значение имеют давле­ние водорода, расход дистиллята в обмотке статора, температура

Таблица 3.2 Расчетные постоянные времени турбогенераторов, мин

Мощность, Вт	Температура
	обмотки ротора с непосредственным водородным охлаждением		обмотки статора с непосредственным водяным охлаждением
	максимальная	средняя	максимальная	средняя
30	5,9	4,4	0,6	0,3
150	3,2	2,5	Ь5	0,8
200	2,6	2,0	1,7	0,9
300	2,4	1,9	1,9	1,0
500	2,9	2,3	0,9	0,5

и расход охлаждающей воды в теплообменниках и газоохладителях и т.д. Однако несмотря на особенности теплообмена в турбо­генераторах можно с достаточной точностью определить длитель­но допустимые нагрузки турбогенераторов при условиях охлажде­ния, отличных от номинальных; превышения температуры элементов при изменяющейся нагрузке и температуре охлаждающей среды.

Применяемые системы охлаждения турбогенераторов обеспе­чивают такие условия теплообмена, при которых температура ак­тивных и конструкционных деталей не превосходит допустимой по условиям работы изоляции. Задачей обслуживания является под­держание температуры наиболее нагретых элементов на приемле­мом уровне при всех режимах работы. Это имеет исключительно важное значение, поскольку турбогенераторы обладают сравни­тельно небольшой тепловой инерцией.

При постоянных времени Т, приведенных в табл. 3.2, устано­вившаяся температура обмотки ротора с непосредственным водо­родным охлаждением достигается через 10...20 мин, а обмотки с водяным охлаждением — через 2...3 мин.

Длительно допустимые нагрузки турбогенераторов в зависи­мости от параметров контролируемых величин выдаются дежур­ному персоналу в виде таблиц и графиков после проведения стан­дартных тепловых испытаний.