книги / Расчет силового трансформатора

где S -		- 20 -
	полная мощность трансформатора,			кВА.
74.	Реактивная составляющая
	гг _	7,92f-S'fi ар К		с/
здесь	р	Ш		/й>
		*
	£ 4 *	,	. °Г°2	’ см
	е	°р~а,2+ — ;—
	и . ч - ф - е ^ Ч -		й - - f r - V -S-
	>		X I
75.	Напряжение короткого замыкания трансформатора
	o . - w ; ~ u ;		%
Отклонение UH от заданной величины				не должно превышать ± 5%.

Расчет потерь- и тока холостого хода Уточнение геометрических размеров магнитопровода.

76. Размеры пакетов стержня выоираются по табл. 8-2 работы [I]B зависимости от диаметра d и количества пакетов п

77.Поперечное сечение каждого паяета стержня:

ППС* В *

78.Полное сечение ступенчатой фигуры стержня

Аф.о ~ lL nnt с* г

79. Активное сечение стержня

ПР =К3 П%с, c»s

80. Полное сечение ярма /предварительно/

Пфл =(1.05 + 1,15) 71^ fc *s

81. Ширина ярма :

для'магнитопровода без охлаждающих каналов

для магнитопровода с охлаждающими каналами

4 =Е 4»+ п* *4t 1 е* .

п,,- число продольных каналов, бл - ширина канала. 82. Высота ярма при прямоугольном сечении :

для магнитопроводов без охлаждающих каналов

П <р.я ~10П ,

для магнитопровода с охлаждающими каналами

83. Уточненное полное сечение прямоугольного.ярма

^Ф, (? ’

84.. Активное, сечени.е прямоугольного ярма

4 = ‘ ,л»г.

85'. Длйна стёршая Щ*.ё;*2£о:,еп

(„ -.расстояние от обиЬткй до'верхнего Или нййяёго ярма

{т а< г*:Ч -5, V - T 0 h
86. Вес стали в.сте^нях ^^Г/^; ^	t	где
С - число стержней
87. Вес ;стали в;врмах:

вес:участей -пря.+ ='закптвЫыХгЦёжд^:Ьаш~кра1Шх 6твр~

жнея	е'я -2(с-11е n,-7.B io:> *i
	Тдё;: С г ресоТоянйё ^	оооедяих стержней ;
’:ве'с#\с$ гт !'ъ ф т ^ ~ ч
Формуш	с	.щ>ймоуго^£гргс;сечения;.
■Для. стуяенчатотр:\ярмд!^
;пакетак.		//Г'
б ^ г ^ Ш й Ш Й -вёб-сШ		, лг •
891;-Полныйфар/

П о т е р и - ^

/90VУточнённое. значеййё/ индукций; в.,стержне

Т Ш ^ Т гё

**"'

Д Г * У т р ^ н й р ё з к ' а ч ё н й ё ^ ^

-22 -

93.Потери холостого ходаp x ~ty(p c&0-*pg Оя /1

где /Гр		=1,0-1,15 - коэффициент добавочных потерь			( §8-2 [ l ] )
	94.	Активная составляющая тока холостого хода
		L	=	%
	95. Удельную намагничивающую мощность для стержня
для	ярме	и для зазоров		/ по Вс / определяют	по табл.
8-6, 8-9 [i] .
	96.	Намагничивающая мощность трансформатора при холостом ходе
где		#я = ¥	А	Чс1* £ * ч-/1э9*/7с> S A	>
	п3 - число воздушных зазоров /стыков/ в магнитопроводе.
	97.	Индуктивная составляющая тона холостого хода трансфор­
матора				Q

^= 10SH ^ ^

98.Полный ток холостого хода трансформатора

у * \Л 6 - V			%		Отклонение расчетной величины от задан*-
Ln	* Lan	0ju	&
ной не должно превышать + 15%
	КПД и падение напряжения пой нагрузке
	99.	КОД от коэффициента загрузки
					Р, V ' Л
					j>SH cos4e~px +j?pK
.	h	_ i t		- коэффициент нагрузки трансформатора.
		'Максимальный КПД трансформатора
			L	_ j	Ря +J*%}C 'Р*	_____

где

в - / 5 Г .

■Г"тпт f Д

191.Зависимость вторичного напряжения от нагрузки

/- 2/0/0 » а

=М О )’

где

л 2 / % &ji(Ua еозъ + и Р Л п Ъ ) >

ИЛ1

A Z/% e ji Цл eos(<fs -<fK U f t -ae e ty

Тепловой расчет трансформатора

Схема теплового расчета и расчета охладительной системы включает: а/ поверочный тепловой расчет обмоток; б/ расчет охладительной системы /бека/*

в/ окончательное определение превышений температуры обмоток и масла над ва» температурой воздуха;

г/ определение веса масла и размеров расширителя.

Поверочный тепловой расчет обмоток

Методика поверочного расчета обмоток зависит от ах кон­ струкции . Рассмотрим двухслойную цилиндричеокую обмотку из прямоугольного провода и многослойную цилиндричеокую обмотку из круглого провода.

Обмотка двухслойная цилиндрическая И8 прямоугольного проводе. 102. Внутренний перепад температуры обмоток

1 0 ■ °с >

еле S '- односторонняя толщина изоляции,см;пря величии общей изоля­ ции катушки величину & следует определять как суммарную толщину изоляции провода и катушки на одну оторону;£ - плотнооть теплово­ го потока Вт /м г ; д - теплопроводность изоляция провода,Ьт/смЬ применяется в зависимости от материала изоляции.

103 .Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом

80М= 0.285<}<*, °С .

104.Превышение, температуры обмотки над среднее температурой

масла:	— 8$ + @c-/i •
Многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода без
горизонтальных каналов			/рис.13/,
105 .Удельные		потери обмотки определяются как потере в кедя,
отнесенные к I см0		общего объема обмотки:
	Р ~ Ш		( d ^ % , c)d' f°	'
где4 - плотность тока в			обмотке, А/мм^»	значения d ,d ,приняты
в сантиметрах	/рис.14/.

Рис»	13. Теплопередача внутРис.14. Часть обмотки с меяду-
ри многослойной обмотки		И8	слойной изоляцией		из круглого
	круглого провода			провода
Условная теплопроводность			обмотки	, без учета мейдуслойной
изоляции*		Ъ * ___ .
				v/ем "с *
	-		r0,SS
	0,7оС
где Л 03	- теплопроводность	изоляции провода. Обычно			изоляцией

служит кабельная бумага, пропитанная лаком и- погруженная в масло,

тогда	Вт/ „	,„	</*-(/
,
л 09 =400/7,	/смГс	, Qi~	-гем

Средняя теплопроводность обмотки, приведенная к случаю равномерного распределения вйтковой и междуолойной изоляции

-?т/емЪ *

Р р ~

где Х м с - теплопроводность междуслойной изоляции. Полный перепад'температуры внутри обмотки

		в“ ~	S X ер
где а	-	полная одностороняя толщина обмотки <см. рис. 13).
Средний		перепад температуры по обмотке &о =-§-$0 ,*С .
106.	Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом
		9л		0 £ S 5 Q °*, X
		'ом

При наличии каналов в катушечной обмотке из круглого провода /рис. 15/ полный внутренний перепад определяется во формуле:

а _ Р<*-2_________ °с

Теплопроводности по осям определяются: -А^, - по формуле для

А.у - по формуле для А			/см.п.102 /-
107. Среднее превышение температуры обмотки над средней
температурой масла		' ®ООр
Ё: -			■ ИЯ	'	а
+ --“Г“					В
=» ,1			□лот		ш
' t "
Т "	г
			шш		т
ПТ1- 4~
U— а -			a		f
Рис.	15. Ка­		Рис.16. К	определению
тушечная об­			перепада температуры
мотка из круг­			на поверхности		обмотки
лого	провода		с горизонтальными ка­
с каналами			налами

Тепловой расчет бака и охладительной системы Подробно конструкции охладительной системы рассмотрены в

работах [2,3] .

Для силовых масляных трансформаторов рекомендуется выбирать при мощности до 30-50 кВА беки с гладкими стенками, до 1800кВА - трубчатые баки, свыше 1800 кВА-e радиаторами, причем, начиная

с 10000 кВА, следует использовать баки с радиаторами и с ис­ кусственным дутьевым охлаждением. Для определения перепада тем­

пературы используется рис. 16.

Трубчатый бак /рис. 17/

108.Ранее /п.69/ минимальные внутренние размеры бака опре­

делялись с учетом допустимых изоляционных расстояний ширины бака

В(см) и длины бака А (си). Общая глубина бака (предварительно)

	Н*Н$		см	Здесь выпота выемной части /см.рис.		12/
HQ		+2ha	}см	где h	- толщина подкладки j /)	- 3-5/,
см;	4	" высота ярма /см.п. 82			/.
	минимальное расстояние Ни				при напряжении БН 6кВ равно 27 см,
Ю к В	- 30см,		20кВ - 30см, 35кВ - 47см.
	Размер		может Сыть увеличен в 1,5-2 раза, если это			потре­
буется		по условиям		охлаждения. Полученные значения А , В		и Н
следует		округлить до нормальных габаритных размеров.

					-	26 -
109.	Допустимый средний перегрев масла (над воздухом)#								=
			где ео^ р			- больший' -	перегрев для	обмоток
V	т	,		-	- - г -
Ш И НИ.
НО. Допустимый средний перегрев стенки бака над воздухом
= 8Н_6 ~			где		- превышение температуры масла над
стенкой бака, обычно				в 3 * 6 °С.
111. Поверхность теплоотдачи путем излучения предварительно
определяем как обтягивающую, т.е. оп­
ределяемую внешним периметром (рис.18).
Это обуславливается прямолинейным рас­
пространением-лучистой энергии. Для бака
овального сечения в плане: Пи =[2(А -8)4% ф ( Г 17^
%Н К •to~f м* . Для бака				прямоугольно­			*
го сечения в плане П ц - 2 (А+В)Н к to "/ м*
							V.____LJ
Коэффициент к			учитывает отношение
параметра излучения к поверхности глад­							Г
кой части бака. Ниже приведены прибли­
							Д-
женные величины л			: гладкий бак-1,0;
бак с 1|хладителями-1,5-2,0.					Большие		г
значения коэффициента К				принимаются
							а)
для большего числа рядов труб, для
большого тока		охладителей.
112.	Поверхность теплоотдачи пу­
тем конвекции		(предварительно):
	v	1.05г р				Рис. 17. Размеры и дета­
					1.12Пш tff		ли трубчатого бака
Здесь Ъ .ртр*?рц -			суммарные потери трансформатора, вт;					1,05 -	ко­
эффициент, учитывающий возможные отклонения фактических								потерь

единичного трансформатора. При расчете серии целесообразно при­ нять коэффициент, равный 1,1.

ИЗ. Фактические конструктивные размеры бака выбирают так, чтобы получить поверхности конвекции и излучения, наиболее близ­ кие к определенным расчетом.

Пусть окончательно выбран бак овальной формы /см.рис. 17/.

Размеры бака в плане А * 8 , см; глубина	бака	И , см; число ря­
дов труб п ; число труб в ряду т , , т 2 ,	.	П£р#Метр бака в
плане (гладкая часть)' Рр =2(А - В ) + Я В , ем .

				- 27 -
Развернутая длина трубы £1 , £g , ^					По рядам:
а)	первый		(внутренний)	ряд
			£1 ~(й4~	+Я а, }~ P + i J 4 o l см ,
б)	второй ряд £$ " l4 * 4 t			,с п ,
д)	третий ряд £ =£г			см .
Здесь t			- шаг труб в ряду и между рядами			( t = 1,5-2,0) d.
° t *0г	-‘ °п определяются по			рис. 17. Параметр трубы			cf принима­
ется рав!шм 4-5 см.
114.		Общая длина всех		труб £тр^т,е^+ т£ £2 * т} £3 , е м .
115.		Параметр поперечного сечения трубы				Р	, с м .

116.Полная поверхность всех труб ПГр ~рГо£ ,

117.Поверхность конвекции гладкой части бака /7Д 2Д

118.Поверхность крышки

Здесь	6Kp-B+2Sp- ширина крышки, см; ?лр~А +2 6 р - длина
крышки, см;	ширина рамы £р при мощностях		от 10 до 5600 кВА при­
нимается равной 4-10 см.
Поверхность		конвекции труб ^Ктр~^тр	* ” *•
Коэффициент		Кп учитывает ухудшение теплоотдачи путем кон­

векции вследствие уменьшения скорости воздуха между трубами. В

зависимости от числа рядов труб	Н„	имеет следующие значения:
число рядов труб п ... X	2	3	4
/Гя ...1,0	0,96	0,93	0,90

XI9. Суммарная приведенная поверхность конвекции

п к * Пто Ктр+/7а^ +Л*р Кр

Здесь А ,р - коэффициент, учитывающий улучшение конвекции у по­ верхности труб по сравнению с гладкой стенкой; Нлр - П,5 - коэф­ фициент, учитывающий величину закрытия поверхности изоляторами и арматурой.

120, Поверхность излучения определяется параметром, равным длине нити, обтягивающей бак по трубам (иля охладителям), и вы­ сотой бака

ПН*РЯ И-10^= [ 2 (А -В)+К(в+2ш 1 + J ) ] Н Ю >м &.

- 28 -

Бак с радиаторами

121.По минимальным изоляционным расстояниям ранее были оп­ ределены минимальные размеры бака.

Минимальная ширина бака

В-«5, *Sg +dt +S3 *S y 'ds f CM

122.Минимальная длина бака A -2C-*B , см.

123.Глубина бака Н=-Нв *ИЯЯ } см

Примем округленные значения В , А и Н .

124. Допустимый средний перегрев масла над воздухом

	Вп~В = 70-В°-пСр
где во-мср- больший перегрев обмотки (ВН или НН) над маслом.
125.	Допустимый средний перегрев стенки бака над воздухом.
	°С
где	- превышение температуры масла над стенкой бака; обыч­
но	принимается в пределах 3-6°С.
126.	Поверхность теплоотдачи излучением предварительно оп­

ределяется внешним периметром (рис. 18) по охладителям, так как энергия излучения распространяется прямолинейно;

/7* = [2 (А -В ) + Я В ]Н К Ю .

Значения коэффициента Л для бака с охладителями приведены в п. III.

Рис. 18. К определению эквивалентной поверхности излучения: а.- гладкий

бак, <Г- трубчатый бак, * - бак с ох­ ладителями

127. Поверхность теплоотдачи путем конвекции (предваритель­ но) вычисляется по формуле

'% ~	1 .0 S (Po *Р«)	- и г п . м '
	тг г~

Здесь 1,05 - коэффициент, учитывающий отклонение фактических по­ терь от расчетных для единичного трансформатора. При расчете се­ рии этот коэффициент следует принять равным 1,1.

128. Фактические конструктивные размеры бака подбирают так, чтобы получить поверхности конвекции и излучения примерно равными предварительно рассчитанным (рис. 19).

Пусть выбраны: число охладителей 2 , число рядов труб в охладителе п , число труб в ряду т , полная длина труб в рядах

(табл* 9-9 JfiJ ).

129. Поверхность конвекции одного охладителя: а) для двойного охладителя (см. рис 19).

б) для одинарного охладителя, где трубы располагаются толь­ ко с одной стороны коллектора,

	- к X dm (ei	,.- г „ )-ю ~ *-гп „ ,
Здесь развернутая длина труб различных рядов' . tt =			а ;
	и т.д.,причем i = (1,5-2) d		- шаг
трубы; ^ ,Qs	ап определяются по рис. 19; Л = 1,4 -		коэффи­

циент, учитывающий улучшение конвекции воздуха и поверхности трубы по сравнению с гладкой вертикальной стенкой; Пкк - поверх­ ность конвекции одного коллектора, равная его геометрической по­ верхности.

130. Поверхность конвекции гладкой части бака:

Пн2а -psH W ~*=[г(А-ВЬЖв]нюЛп*.