3.6. Расчет коэффициента полезного действия при номинальной нагрузке

Расчет проводим для следующих условий: cos φ₂ = 1,  = I₂ / I_2н = 1, что допустимо, тогда

3.7. Тепловой расчет трансформатора

1. Тепловой расчет обмоток.

Определяем удельные тепловые нагрузки обмоток , Вт/м². Непрерыв­ные, дисковые и винтовые обмотки рассчитываются по формулам:

– для алюминия

,

– для меди

,

где I_кат – ток, проходящий через катушку, А;

_кат – число витков в катушке;

J – плотность тока, А/мм²;

к_Д – коэффициент, учитывающий добавочные потери;

к_зак – коэффициент закрытия части обмотки рейками принять равным для НН и ВН к_зак = 0,6;

П∙p_кат – периметр катушки, мм.

Удельная тепловая нагрузка обмотки НН (алюминий):

= Вт/м²,

где П∙p_катНН – периметр одной катушки НН, определяется по формуле

= 2 ∙ (48,6 + 16,5) = 130,2 мм.

Удельная тепловая нагрузка обмотки ВН (алюминий):

Вт/м²,

где П∙p_катВН – периметр одной катушки ВН, определяется по формуле

= 2 ∙ (52,7 + 16,5) = 138,4 мм.

Превышение температуры обмоток над температурой масла:

– обмотки НН (внутренней) (табл. П15):

;

– обмотки ВН (внешней) (табл. П16):

.

2. Размеры бака и поверхность охлаждения бака и крышки.

Определяем размеры бака и поверхность охлаждения бака, крышки и дна (рис. П9).

Находим ширину бака:

= ,

где D^″₂ – наружный диаметр внешней обмотки ВН;

a_об – изоляционное расстояние от внешней обмотки до стенки бака (табл. П17).

Определяем длину бака

= 2 ∙ 67 + 88 = 222 см,

где А – расстояние между осями стержней магнитопровода (рис. П3).

Определяем глубину бака

где H_{а ч} – высота активной части;

H_{я к} – сумма расстояний от магнитопровода до дна и крышки бака, при­нимаем H_{я к} = 50 см (табл. П17);

H – высота окна;

h_я – высота ярма;

n – толщина подкладки под нижнее ярмо, обычно принимается равной 3÷5 см.

Поверхность гладкого овального бака, крышки и дна

.

Определяем допустимое среднее превышение температуры масла, омы­вающего обмотки, над воздухом из условия, чтобы температура наиболее нагретой катушки обмоток превышала температуру воздуха не более чем допускает ГОСТ 11677–75, т. е.

В этой формуле следует взять в качестве среднего _{0.м ср} большее из двух значений _{0.м НН} = 26 °С и _{0.м ВН} = 24,5 °С, т. е. принимаем _{0.м ср} = 26 °С.

Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом будет мень­ше _мв на величину перепада температуры между маслом и стенкой бака:

= - = 39 - 5= 34 °С,

где _мб обычно не превышает 5–6 °С.

Полученное значение _бв должно удовлетворять неравенству, вытекаю­щему из требования ГОСТ:

,

где   коэффициент, определяющий отношение максимального и среднего превышений температуры масла, в предварительном расчете можно принять  = 1,2.

Тогда

.

В случае, если значение _бв не будет удовлетворять указанному неравенству, следует принять 1,2(_бв + _мб) = 55 °C и отсюда определить значение _бв:

С помощью табл. П18 по найденному среднему превышению темпера­туры масла над воздухом определяем допустимую удельную тепловую на­грузку бака q_б: для _мв = 39 °С q_б = 520 Вт/м (из диапазона 516÷524 Вт/м).

Потери, отводимые с поверхности бака:

520 ∙ (14 + 0,75 ∙ 1,8) = 7982 Вт.

Потери, отводимые с поверхности радиаторов:

7643,9 + 51 821  7982 = 51 482,9 Вт.

Необходимая площадь радиаторов:

м².

По табл. П19 выбираем три радиатора n_рад = 3 ∙ (99 / 3 = 33) с характе­ристиками, приведенными в табл. 4, учитывая, что теплоотдающая поверх­ность выбираемого радиатора не должна быть меньше расчетной, т. е. 33 м².

Таблица 4

Техническая характеристика радиатора

Межосевое расстояние Hор, мм	Высота Hр, мм	Ширина Lр, мм	Количество рядов nряд	Масса Mр, кг	Теплоотдающая поверхность Пр, м2	Масса маслa в радиаторе Mм р, кг
1600	1795	579	7	375	35,89	215

Уточняем удельную тепловую нагрузку бака:

Вт/м².

По табл. П18 находим _мв = 37 °С.

Определяем превышение температуры обмоток над воздухом:

– обмотки НН

;

– обмотки ВН

,

что близко к допустимой _вод < 65 °C.