Расчет силового трансформатора. Ч.1. Учебно-методическое пособие для курсового проекта по дисциплине «Электрические машины»

5.6.4 Реактивная составляющая тока холостого хода

5.6.5 Ток холостого хода

5.6.6 Расчет ошибки

Ошибка по току холостого хода кр должна быть в пределах ±50%.

31

6 Тепловой расчет и расчет системы охлаждения

6.1 Поверочный тепловой расчет обмоток 6.1.1 Тепловой поток в обмотке НН

q1 Kд Pк1осн 1,04 1264,67 757,2Вт/м2 По1 1,737

6.1.2 Тепловой поток в обмотке ВН

q2 Kд Pк2осн 1,04 1669,92 749,55Вт/м2 По2 2,317

6.1.3 Определение полного внутреннего перепада температуры в обмотках.

Полный внутренний перепад температуры в обмотках из круглого провода, не имеющих горизонтальных охлаждающих каналов, определяется по формуле:

о p a2 , 8 λср

где а – радиальный размер обмотки, м, р – потери, выделяющиеся в 1м3 общего объема обмотки, Вт/м2,

Для медного провода рм определяется по формуле

32

Для алюминиевого провода ра определяется по формуле

где d, d' и δмсл – геометрические размеры провода в метрах, в соответствии с рисунком 9.19 (с. 423).

λср – средняя теплопроводность обмотки, мВтС , приведенная к условному

случаю равномерного распределения витковой и междуслойной изоляции по всему объему обмотки.

Теплопроводность междуслойной изоляции λмс определяется по таблице 9.1 (с. 424).

Средняя условная теплопроводность обмотки λ без учета междуслойной изоляции вычисляется по формуле

λиз – теплопроводность материала изоляции витков, так же определяемая по таблице 9.1.

6.1.3.1 Определение Θо для обмотки НН.

Согласно таблице 9.1, для кабельной бумаги в масле λиз = λмс = 0,17 мВтС .

33

Коэффициент α для выбранного провода ПБ 21,,82

α1 (2,2 1,8) 0,222 1,8

Средняя условная теплопроводность обмотки λ

Средняя теплопроводность обмотки НН

Поскольку на стороне НН используется цилиндрическая многослойная обмотки из круглого провода, число слоев внутренней и наружной катушек принимается равным друг другу (см. п. 3.1.10)

nсл1 n2сл1 92 4,5 5

Радиальный размер обмотки

a'1 nсл1 d' δмсл1 (nсл1 1) 5 2,2 0,36 (5 1) 12,44 мм = 0,01244 м

34

Полный внутренний перепад температуры в обмотке НН

6.1.3.2 Определение Θо для обмотки ВН. Коэффициент α для выбранного провода ПБ 12,,93

α2 (2,3 1,9) 0,2105. 1,9

Средняя условная теплопроводность обмотки λ

Средняя теплопроводность обмотки ВН

Поскольку число слоев внутренней катушки должно составлять не более 1/3-1/5 общего числа слоев обмотки (см. п. 3.2.12), число слоев внешней катушки обмотки ВН

nсл2 nсл2 13 9 13 3

35

Радиальный размер обмотки

a'2 nсл2 d' δмсл2 (nсл2 1) 3 2,3 0,36 (3 1) 7,62мм = 0,00762 м

Полный внутренний перепад температуры в обмотке ВН

6.1.4 Определение перепада температуры поверхности обмотки

ом k1 k2 k3 0,35 q0,6 или ом 0,35 q0,6 .

6.1.4.1Обмотка НН

ом1 0,35 757,20,6 18,689 С

6.1.4.2 Обмотка ВН

ом2 0,35 749,550,6 18,576 С

Определение среднего превышения температуры обмоток над температурой масла

омср оср ом 23 о ом

36

6.1.5.1 Обмотка НН

омср1 23 5,16 18,689 22,13 С

6.1.5.2 Обмотка ВН

омср2 23 1,896 18,576 19,84 С

6.2 Расчет системы охлаждения.

6.2.1Конструкция бака выбирается по таблице 9.4 (с. 429). Выбираем овальный бак со стенками в виде волн.

6.2.2Минимальная ширина бака рассчитывается по формуле

B D''2 (S1 S2 d'1 S3 S4 d'2 ) 10 3 ,

где S1–S4 – изоляционные расстояния. Они выбираются по таблице 4.12 (с. 200):

Обмотка ВН: S1 = S2 = 33 мм;

Обмотка НН: S3 = S4 = 25 мм;

d'1, d'2 – диаметры стержней отводов. Они принимаются равными диаметрам проводов в изоляции, т. е. d'1 =2,2 мм; d'2 = 2,3 мм.

D''2 = 0,3166 м (см. п. 3.2.15).

Тогда B 0,3166 (33 33 2,2 25 25 2,3) 10 3 0,4371 м. 6.2.3 Минимальная длина бака рассчитывается по формуле

A 2 C D''2 2 S5 10 3 ,

где C = 0,325 м (см. п. 5.1.6);

37

S5 – изоляционное расстояние, которое рассчитывается по формуле

S5 S3 d'2 S4 25 2,3 25 52,3 мм.

Тогда A 2 0,325 0,3166 2 52,3 10 3 1,0712 м. 6.2.4 Общая глубина бака рассчитывается по формуле

H Hач Hяк ,

где Hач – высота активной части;

Hяк – расстояние от верхнего ярма трансформатора до крышки бака. Высота активной части рассчитывается по формуле

Hач lс 2 hя n 10 3 ,

где lс = 0,3435 м (см. п. 5.1.5);

hя = а1я = 0,155 м (см. п. 5.3.2);

n – толщина прокладки под нижнее ярмо, n = 40 мм. Тогда Hач 0,3435 2 0,155 40 10 3 0,6935 м.

Расстояние Hяк выбирается по таблице 9.5 (с. 431). Принимаем Hяк = = 0,16 м.

Тогда H 0,6935 0,16 0,8535 м.

6.3 Определение превышений температуры обмоток и масла над воздухом.

6.3.1 Допустимое среднее превышение температуры масла над окружающим воздухом рассчитывается по формуле

мв 65 мср

38

Вкачестве Θмср выбирается максимальное из значений, рассчитанных в

п.6.1.5.1 и п. 6.1.5.2, т. е. Θмср = 22,13 С .

Тогда мв 65 22,13 42,87 С .

6.3.2 Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом

бв мв мб ,

где Θмб – значение перепада температуры между маслом и стенкой бака. Выбирается в пределах от 5 до 6 С . Принимаем Θмб = 5 С .

бв 42,87 5 37,87 С

Полученное значение должно удовлетворять неравенству

σ бв мб 60 С ,

где σ = 1,2.

1,2 37,87 5 51,44 60 С .

6.3.3 Ориентировочная поверхность излучения бака

Пиор K 2 A B B ,

где К – коэффициент учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака. Для бака с трубами или волнами выбирается в пределах от 1,2 до 1,5. Принимаем К = 1,2.

Тогда Пиор 1,2 2 1,0712 0,4371 0,4371 3,1697 3,17 м2.

39

6.3.4 Ориентировочная поверхность конвекции бака

где c – ширина масляного канала. Выбирается в диапазоне от 10 до 30 мм. Принимаем c = 10 мм.

a – ширина воздушного канала

a 2,5 c 2,5 10 25 мм

40