Выбор типа бака и определение его размеров

 

Так как мощность проектируемого трансформатора равна 1600 кВА, выбираем конструкцию бака с навесными радиаторами с прямыми трубами.

Сначала определим размеры гладкого бака.

Ширина бака:

где – добавочный размер, зависящий от расположения отводов. Отводы от обмоток НН и ВН располагаются по разные стороны от трансформатора.

Поэтому:

,

где S ₁, S ₂ – расстояние от отвода обмотки ВН до этой обмотки и до стенки бака,

S ₃ – расстояние отвода обмотки НН до обмотки ВН,

S ₄ – расстояние отвода обмотки НН до стенки бака,

и – диаметры отводов ВН и НН с учетом изоляции.

Длина бака:

Высота бака:

Определим конструктивные параметры дополнительных охлаждающих элементов, чтобы найти их поверхности излучения и конвекции.

1. Определим допустимое превышение температуры масла над температурой воздуха с учетом перегрева обмоток:

2. Определим допустимое превышение температуры стенки над воздухом:

Необходимо соблюдение условия:

Допустимое превышение температуры стенки бака над температурой воздуха лежит в пределах нормы.

3. Ориентировочная поверхность излучения бака:

4. Необходимая поверхность теплоотдачи конвекцией:

5. Определим коэффициент увеличения поверхности охлаждения бака по сравнению с поверхностью гладкого бака:

Определим требуемую дополнительную поверхность охлаждения:

Выбор радиатора начинается с определения размера – расстояния между осями патрубков :

где - суммарное расстояние патрубков от дна и крышки,

- для бака с прямыми трубами.

По справочным данным подбираем и , где - поверхность труб.

Из рассчитанного выше делаем выбор типа радиатора с прямыми трубами в два ряда. Тогда по справочным данным имеем следующее:

- ширина по периметру, .

- расстояние от патрубка бака, .

Расстояние между радиаторами по периметру бака:

- на прямом участке, .

- расположение под углом, .

Поверхность коллектора: .

Полная поверхность одного радиатора равна сумме поверхностей труб и коллектора:

;

.

Определяем поверхность конвективного теплообмена радиатора, приведенную к поверхности гладкой стенки:

;

,

где - для прямых труб.

Определяем число радиаторов

,

.

Принимаем .

Проверяем приближенно возможность размещения радиаторов по периметру бака:

.

Принимаем . Количество радиаторов размещаются по периметру бака.

После окончательного выбора типа и числа радиаторов определяем поверхности бака:

при теплоотдаче излучением

,

при теплоотдаче конвекцией

 

 

5.3. Окончательный расчет превышения температуры обмоток и масла над температурой воздуха

Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха с учетом теплоотдачи конвекцией и излучением:

.

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки бака над температурой этой стенки:

,

где – поверхность конвекции бака без учета коэффициентов К_Ф, характеризующих улучшение или ухудшение конвекции.

Среднее превышение температуры масла над температурой окружающего воздуха:

.

Превышение температуры верхних слоев масла:

Превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха:

.

Для обмотки ВН:

.

Для обмотки НН:

.

Превышения лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677–85.

 

 

6. Расчет характеристик трансформатора

Для расчета зависимости нужно воспользоваться упрощенным выражением:

,

где k _нг = 0,577 – коэффициент нагрузки трансформатора.

Угол φ ₂ будет меняться от до через равные интервалы.

Расчеты сведем в таблицу.

 

φ 2	-1,571	-1,222	-0,873	-0,524	-0,175	0,175	0,524	0,873	1,222	1,571
Δ U	-3,116	-2,723	-2,002	-1,039	0,05	1,132	2,078	2,773	3,134	3,116

 

Построим график зависимости .

На рисунке показан график зависимости

Внешняя характеристика трансформатора при строится из условий:

 

 

где U ₂ – текущее значение напряжения на нагрузке, В;

изменяется в пределах от 0 до 0,577 через равные интервалы (возьмем 7 точек).

Сведем примерные расчеты в таблицу.

 

K нг		0,082	0,164	0,246	0,328	0,41	0,492	0,577
U 2	6,3	6,272	6,244	6,216	6,188	6,16	6,132	6,104

 

Построим график зависимости.

 

 

На рисунке показан график зависимости .

Коэффициент полезного действия для трансформатора можно определить по формуле:

 

 

Построим график зависимости при .

 

Сведем примерные расчеты в таблицу.

 

K НГ		0,082	0,164	0,246	0,328	0,41	0,492	0,577
		0,974	0,985	0,989	0,99	0,991	0,991	0,991

 

Построим график зависимости.