Расчет бака трансформатора типа ТМ-1600/35

 

Исходные данные:

- внешний диаметр обмотки ВН: мм;

- расстояние между осями стрежней: С=687 мм;

- высота стержня – l_с=836 мм;

- перепад температуры от обмотки к маслу: Θ_о,м,ср.=26,25 С^о;

- внутренний перепад температуры: Θ_о=2,03 С^о;

- перепад температуры на поверхности обмотки: Θ_о,м=24,82^оС;

- расчетное значение потерь холостого хода: Р_х=8640 Вт;

- расчетное значение потерь короткого замыкания: Р_к=48100 Вт;

По табл. 9.3 в соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию гладкого бака с навесными радиаторами и гнутыми трубами.

Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака. До окончательной разработки конструкции внешние габариты прессующих балок принимаем равными внешнему габариту обмотки ВН.

Рис. 13.1. Основные размеры бака.

Минимальная ширина бака согласно 9.16 и рис. 8.1

       (13.1)

Изоляционные расстояния:

s ₁ = 35 мм (для отвода U _исп = 55 кВ) расстояние до прессующей балки ярма по табл. 4.11;

s ₂ = 35 мм (для отвода U _исп = 55 кВ) расстояние до стенки бака по табл. 9.4;

s ₁ = 35 мм (для отвода U _исп = 55 кВ) расстояние до прессующей балки ярма по табл. 4.11;

s ₄ = 28 мм (для отвода U _исп = 35 кВ) расстояние до стенки бака по табл. 9.4;

В = 660 + 35 + 35 + 20 + 50 + 28 + 15 = 843 мм

Принимаем В =860 мм при центральном положении активной части трансформатора в баке.

Длина бака согласно 9.17

                             (13.2)

А = 2·687 + 860 = 2234 мм

Высота активной части

Н_а.ч. = l _с + 2 h _я+ n                      (13.3)

где п – толщина подкладки под нижнее ярмо n =40мм.

 мм

Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. 9.6

Н_я,к = 300 мм

Глубина бака

Н _б = Н _а,ч + Н _я,к                             (13.4)

Н _б = 1612 + 300 = 1912 мм

Для создания необходимой поверхности охлаждения целесообразно использовать трубчатые радиаторы с гнутыми трубами, с расстоянием между осями фланцев А _р = 1880 мм (табл. 9.11), с поверхностью труб П _тр = 22,9 м² и двух коллекторов П _к,к = 0,66 м^2. Для установки данных радиаторов глубина бака должна быть принята

Н _б = А _р + с ₁ + с ₂                           (13.5)

где с ₁ и с ₂ – расстояния осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака по табл. 9.11.

Н _б = 1880 + 170 + 170 = 2220 мм

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки НН согласно 9.26

Θ_м,в=65 - Θ_{о, м,ср}.                          (13.6)

Θ_м,в=65 -26,25 = 38,75 ≈ 39 ºС

Найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет

                         (13.7)

где в предварительном расчете коэффициент G, определяющий отношение максимального и среднего превышения температуры масла, принимаем 1,2

 ºС < 60 ºС

Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака  = 5 °С и запас 2 °С, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха согласно 9.27

                       (13.8)

°С

Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака согласно 9.30

           (13.9)

где А, В, Н – размеры бака по рис. 8.1, мм;

 м².

Ориентировочная поверхность излучения бака с радиаторами согласно 9.29

             (13.10)

k – коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака и приближенно равный: 1,5—2,0—для бака с навесными радиаторами.

 м²

Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения  = 32 °С согласно (9.24)

                 (13.11)

 м²

Поверхность конвекции составляется из:

поверхности гладкого бака П _к,гл = 12,1 м² и поверхности крышки бака

(13.12)

где 160 – удвоенная ширина верхней рамы бака;

коэффициент 0,5 учитывает закрытие поверхности крышки вводами и арматурой.

м²

Необходимая поверхность конвекции радиаторов

          (13.13)

 м²

Поверхность конвекции радиатора, приведенная к поверхности гладкой стенки согласно табл. 9.7

                     (13.14)

где  = 1,4 коэффициент формы поверхности из табл. 9.7

 м²

Необходимое число радиаторов

                          (13.15)

Принимаем 8 радиаторов.

Поверхность конвекции бака с радиаторами

              (13.16)

 м²

Определение превышений температуры масла и обмоток над температурой охлаждающего воздуха.

Среднее повышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха согласно 9.45

=            (13.17)

=  °С

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы согласно 9.46 [1]

    (13.18)

 °С

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха согласно 9.27 [1]

                              (13.19)

 °С

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха согласно 9.47 [1]

                   (13.20)

где k = 1.2 для трубчатых радиаторов [1]

 °С < 60 °С

Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха согласно 9.48. Согласно ГОСТ1677-85 необходимо выполнить условие < 60 °С и < 65 °С

                           (13.21)

НН:       °С < 65 °С

BН:       °С < 65 °С

Превышение температуры масла в верхних слоях  и обмоток  лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 1677-85.

Рис 13.2 Расположение радиаторов.

Список литературы

 

1. Дымков А.М. Расчет и конструирование трансформаторов. М.: Высшая школа, 1971.

2. Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М: Энергия 1981.

3. Мирош В.Ф., Радченко В.Н. Расчет силовых трансформаторов. Тирасполь, 2006.

4. Сергиенков Б.Н., Кмелев В.М., Акимова Н.А. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1989.

5. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986.

6. Фарбман С. А., Бун А. Ю. Расчет и модернизация трансформаторов. М.: Госэнергоиздат, 1961г.

Содержание

Предисловие. 3

1. Современные подходы к проектированию силовых трансформаторов 4

2. Конструкция основных частей трансформатора. 27

2.1. Общая конструктивная схема. 27

2.2. Конструкция магнитных систем силовых транс­форматоров 52

2.3. Вводы.. 64

2.4. Баки трансформаторов и вспомогательное обо­рудование 80

2.5. Регулирование напряжения в силовых транс­форматорах. 96

3. Расчет основных электрических величин транс­форматора. 99

4. Расчет основных размеров трансформатора. 101

5. Изоляция обмоток трансформатора. 135

6. Обмотки трансформатора. 148

6.1. Обмоточные провода. 148

6.2. Выбор конструкции обмоток. 160

6.3. Расчет обмоток. 169

6.3.1. Расчет обмоток НН.. 169

6.3.2. Регулирование напряжения обмоток ВН. 179

6.3.3. Расчет обмоток ВН.. 187

7. Расчет параметров короткого замыкания. 200

7.1. Определение потерь короткого замыкания. 200

7.2. Расчет напряжения короткого замыкания. 207

7.3. Определение механических сил и нагрева обмоток при коротком замыкании 208

8. Расчет магнитной системы трансформатора. 215

8.1. Определение размеров магнитной системы.. 215

8.2. Определение потерь холостого хода трансформа­тора. 218

8.3. Определение тока холостого хода трансформатора. 220

9. Тепловой расчет трансформатора. 222

9.1. Поверочный тепловой расчет обмоток. 222

9.2. Тепловой расчет бака. 228

9.3. Окончательный расчет превышений температуры обмоток и масла 249

9.4. Приближенное определение массы конструктив­ных материалов и масла трансформатора 251

10. Экономическая оценка рассчитанного трансформа­тора. 253

11. Расчет трансформатора типа ТМ – 400/35. 266

11.1. Задание на расчет. 266

11.2. Определение основных электрических величин. 267

11.3. Расчет основных коэффициентов трансформатора. 269

11.4. Расчет обмоток НН и ВН.. 280

11.4.1. Расчет обмотки НН.. 280

11.4.2. Расчет обмотки ВН.. 283

11.5. Определение параметров короткого замыкания. 289

11.6. Определение размеров магнитной системы и мас­сы стали 294

11.7. Расчет потерь холостого хода. 298

11.8. Расчет тока холостого хода. 300

11.9. Тепловой расчет трансформатора. 300

11.9.1. Тепловой расчет обмоток. 300

11.9.2. Тепловой расчет бака. 300

11.10. Определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора 300

11.11. Экономическая оценка рассчитанного трансфор­матора 300

11.12. Инженерная оценка рассчитанного трансформа­тора. 300

12. Примеры расчета обмоток трансформатора. 300

12.1. Расчет обмоток трансформатора ТМ – 1600/35. 300

12.2. Расчет обмоток трансформатора ТМ – 630/10. 300

13. Расчет бака трансформатора типа ТМ-1600/35. 300

Список литературы.. 300