- •П. Э. Подборский, э. Н. Подборский электромеханика Проектирование трансформаторов
- •Введение
- •1. Выбор основных размеров трансформатора
- •1.1. Расчет основных электрических величин трансформатора
- •1.2. Определение размеров главной изоляции обмоток
- •1.3. Выбор материала магнитной системы
- •1.4. Определение основных размеров трансформатора
- •2. Расчет обмоток
- •2.1. Выбор материала и конструкции обмоток
- •2.2. Расчет обмоток нн
- •2.2.1. Общие замечания
- •2.2.2. Расчет одно- и двухслойной цилиндрической обмотки нн из прямоугольного провода
- •2.2.3. Расчет многослойной цилиндрической обмотки нн из прямоугольного провода
- •2.2.4. Расчет многослойной цилиндрической обмотки нн из круглого провода
- •2.2.5. Расчет катушечной обмотки нн
- •2.2.6. Расчет винтовой обмотки нн
- •2.2.7. Расчет обмотки нн из неизолированной алюминиевой или медной ленты
- •2.3. Расчет обмоток вн
- •2.3.1. Общие замечания
- •2.3.2. Расчет многослойной цилиндрической обмотки вн из прямоугольного провода
- •2.3.3. Расчет многослойной цилиндрической обмотки вн из круглого провода
- •2.3.4. Расчет катушечной обмотки вн
- •3. Определение параметров короткого замыкания
- •3.1. Расчет потерь короткого замыкания
- •3.2. Расчет напряжения короткого замыкания
- •3.3. Проверка обмоток трансформатора на механическую прочность при коротком замыкании
- •4. Расчет магнитной системы трансформатора
- •4.1. Определение размеров и массы магнитной системы
- •4.2. Определение потерь холостого хода трансформатора
- •4.3. Определение тока холостого хода трансформатора
- •5. Тепловой расчет трансформатора
- •5.1. Вводные замечания
- •5.2. Тепловой расчет обмоток
- •5.3. Тепловой расчет бака трансформатора
- •5.3.1. Общие замечания
- •5.3.2. Гладкий бак
- •5.3.3. Бак с навесными радиаторами
- •5.3.4. Бак с охлаждающими трубами
- •5.4. Окончательный расчет превышений температуры
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение 1
- •Задание на курсовой проект
- •Оформление текстовых документов
- •Оглавление
- •Подборский Павел Эдуардович, Подборский Эдуард Николаевич электромеханика Проектирование трансформаторов
5. Тепловой расчет трансформатора
При выборе конструкции бака для трансформатора основное внимание следует обращать на хорошую теплоотдачу, механическую прочность, простоту в изготовлении и по возможности меньший внешний габарит. Применяемые в отечественном трансформаторостроении баки с гладкими стенками, с трубами и трубчатыми радиаторами отвечают всем этим требованиям.
5.1. Вводные замечания
Объясняется процесс возникновения потерь в активных частях трансформатора и их дальнейшего распределения между маслом, воздухом и баком. Ставится задача теплового расчета трансформатора.
Активную часть трансформатора (магнитопровод с обмотками) устанавливают в стальной бак. Бак закрывают крышкой и заливают в бак трансформаторное масло для лучшего охлаждения обмоток и магнитопровода.
Во время работы в активных частях трансформатора (обмотках и магнитопроводе) возникают потери, выделяющиеся в виде тепла. Обмотки и магнитная система трансформатора нагреваются, постепенно повышая свою температуру. С ростом температуры возникает температурный перепад (разность температур) между обмоткой или магнитной системой и трансформаторным маслом. С появлением температурного перепада начинается передача тепла от более нагретой активной части к более холодному маслу.
Вслед за активными частями нагревается масло и металлический бак, и возникает температурный перепад между внешней поверхностью бака и окружающим воздухом. Тепло с поверхности бака передается воздуху путем лучеиспускания и конвекции. С увеличением температуры обмоток и магнитопровода возрастают температурные перепады между активными частями, маслом, баком и окружающим воздухом.
Пропорционально температурным перепадам увеличивается количество тепла, отдаваемое воздуху. Когда все выделяющееся в трансформаторе тепло рассеивается в окружающем воздухе, дальнейший нагрев активных частей прекращается. Температуры активных частей и превышения температур не изменяются.
Большинство силовых трансформаторов работают с длительной малоизменяющейся нагрузкой, не превышающей номинальной мощности. Поэтому тепловой расчет трансформаторов (как и в нашем случае) выполняют для режима номинальной нагрузки.
Задача теплового расчета заключается:
1. В определении перепадов температуры внутри обмоток и магнитной системы и между обмотками, магнитной системой и маслом.
2. В подборе конструкции, размеров бака и системы охлаждения, обеспечивающих нормальную теплоотдачу обмоток, магнитной системы и масла, чтобы температуры не превышали допустимые.
3. В окончательном расчете превышений температуры обмоток, магнитной системы и масла над температурой окружающего воздуха.
При выборе системы охлаждения основной проблемой, которая может возникнуть при расчете, является возможное получение большого количества радиаторов или труб, которые просто физически невозможно будет разместить на баке. Если расчет с радиаторами не получается, следует попробовать расчет с трубами разного вида. В случае неприемлемого результата необходимо тщательно проверить расчет на возможные ошибки. Если расчет верен, единственным способом правильно рассчитать систему охлаждения остается увеличение поверхности охлаждения обмоток (использование дополнительных радиальных или осевых каналов) с корректировкой всех последующих расчетов.