7.2 Расчет системы охлаждения

7.2.1 Выбор конструкции и определение размеров бака

Суммарные потери в трансформаторе

ΣР = Р_к + Р_х = 7237,11+ 185,57 = 7422,68 Вт.

По рекомендациям, приведенным в таблице 7.4 /1, с. 126/ выберем бак с навесными радиаторами с прямыми трубами.

а – изоляционные расстояния; б – размеры бака

Рисунок 10 – Основные размеры бака

Согласно рисунку 7 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 ;

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 .

Изоляционные расстояния определим по таблицам:

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

Минимальная ширина бака

В_б = D"₁ + (S₁ + S₂ + d₁- S₃ + S₄ + d₂ )=

=0,49+(0,022+0,022+0,02-0,025+0,022+0,02)= 0,571 м.

Минимальная длина бака

А_б = 2·С + D"₁ + 2·S₅ = 2·С + D"₁ + 2· (S₃ + S₄ + d₂) =

=2·0,31+0,49+2·(0,025+0,022+0,02)=1,244 м.

Высота активной части

Н_ач = l_c + 2·h_я + n = 0,58+2·0,13+0,03=0,87 м,

где n – толщина подкладки под нижнее ярмо.

Общая глубина бака

Н_б = Н_ач + Н_як = 0,87 + 0,16= 1,03 м,

где Н_як – расстояние от верхнего ярма трансформатора до крышки бака.

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

Среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки

Θ_мв = 65 – Θ_{ом в ср} = 65 – 29,12 = 35,88 ⁰С.

Среднее превышение температуры стенки бака над температурой воздуха

Θ_бв = Θ_мв – Θ_мб = 35,88 - 6 = 29,88 ⁰С,

где Q_мб – величина перепада температуры между маслом и стенкой бака.

Полученное значение Q_бв должно удовлетворять неравенству

1,2·(Θ_бв + Θ_мб) ≤ 60 ⁰С.

1,2·(29,88 + 6)=35,88 ≤ 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] =1,03·[2·(1,054 – 0,381) + 3,14·0,381]=2,61 м²

Ориентировочная поверхность излучения бака с навесными радиаторами:

П_и = k·П_игл = 1,6·2,61 = 4,17 м²,

где k – коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака.

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·[(1,054 – 0,381)·( 0,381 + 0,16) + 3,14·(0,381+ 0,16)²/4]=0,3 м²

Суммарная требуемая поверхность конвекции радиаторов

П_кр = П'_к – П_кгл – П_ккр = 39,9 – 2,61 – 0,3 = 37м².

Будем использовать радиатор с одним рядом труб по семь труб в ряду (см. рисунок 11). Размеры В_р и С_р равны 354 и 158 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 = 1,26·5,613 + 0,15 = 7,22 м²,

где k_ф – коэффициент формы поверхности, определяемый по таблице 7.9 /1, с. 136/;

П_ктр – поверхность конвекции труб радиатора, определяемая по таблице 7.10 /1, с. 138/;

П_кк – поверхность конвекции коллекторов радиатора, определяемая по примечанию к таблице 7.10 /1, с. 138/.

Требуемое количество выбранных радиаторов:

n_р = П_кр/П_кро = 37/7,22 ≈ 6 шт.

Действительная поверхность конвекции бака с принятым количеством навесных радиаторов:

П_к = П_кгл + П_ккр + n_р·П_кро = 2,61 + 0,3 + 2·7,22 = 17,35 м².