ПОВЕРОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОБМОТОК

Подсчет внутреннего перепада температуры в большинстве обмоток из прямоугольного провода упрощается тем обстоятельством, что каждый провод, как правило, одной или двумя сторонами своего сечения соприкасается с маслом (рис. 9.9). Внутренний перепад температуры в этом случае является перепадом в изоляции одного провода и определяется по (9.9) как элементарный перепад для теплового потока постоянного значения

Рис. 9.9. К расчету внутреннего перепада температуры в обмотках из прямоугольного провода

(9.9)

где q—плотность теплового потока на поверхности обмотки, определяемая согласно указаниям § 6.1, 6.3 и 7.1 Вт/м2; — толщина изоляции провода на одну сторону по рис. 9.9, м; — теплопроводность изоляции провода, определяемая для различных материалов по табл. 9.1, Вт/(м·⁰С).

При подсчете внутреннего перепада в катушках с общей изоляцией всей катушки (входные катушки обмотки) по (9.9) значение следует определять как суммарную толщину изоляции провода и общей изоляции катушки на одну сторону.

Полный внутренний перепад температуры в обмотках из круглого провода, не имеющих горизонтальных охлаждающих каналов (рис. 9.10, а, б),

(9.10)

где а — радиальный размер катушки по рис. 9.10, м; при наличии в обмотке осевого охлаждающего канала по рис. 5.22, в, г или д размер а следует определять как ширину — радиальный размер наиболее широкий для двух катушек, на которые разделена обмотка (на рис. 5.22, гид правой катушки); р— потери, выделяющиеся в 1 м³ общего объема обмотки.

Для медного провода р_м, Вт/м³, определяется по формуле в соответствии с рис. 9.11

(9.11)

для алюминиевого провода

(9.11а)

где выражены в метрах, J в А/м2.

Средняя теплопроводность обмотки, Вт/(м·⁰С), приведенная к условному случаю равномерного распределения витковой и междуслойной изоляции по всему объему обмотки, определяется по формуле

Рис. 9.10. К расчету внутреннего перепада температуры в многослойных обмотках из круглого и прямоугольного провода

Рис. 9.11. Элемент объема обмотки — провод и междуслойная изоляция

(9.12)

Теплопроводность междуслойной изоляции находится по табл. 9.1. Средняя условная теплопроводность обмотки без учета междуслойной изоляции

(9.13)

где -теплопроводность материала изоляции витков, определяемая по табл. 9.1.

Если обмотка намотана непосредственно на изоляционном цилиндре (рис. 9.10, в) и имеет только одну открытую поверхность охлаждения, наиболее нагретая зона сдвигается от центра сечения обмотки в сторону цилиндра примерно до 0,75а от наружной поверхности.

Полный внутренний перепад, ⁰С,

(9.14)

где определяется по (9.12); а — радиальный размер катушки, м.

В катушечной обмотке из круглого провода с каналами

Таблица 9.1. Удельные теплопроводности изоляционных и других материалов

Материал
Бумага кабельная сухая	0,12
Бумага кабельная в масле	0,17
Бумага кабельная, пропитанная лаком	0,17
Электроизоляционный картон	0,17
Лакоткани электроизоляционные	0,25
Гетинакс	0,17—0,175
Текстолит	0,146—0,162
Стеклотекстолит	0,178—0,182
Лак бакелитовый и другие лаки	0,3
Масло при отсутствии конвекции:	0,1
Электротехническая сталь в пакетах:
вдоль пластин	22,3
поперек пластин	4,75—4,85
Нагревостойкое покрытие стали	0,8
Медь
Алюминий

Примечание. Теплопроводность электроизоляционных материалов зависит от технологии их обработки. При пропитке и увлажнении, а также при уплотнении внешним давлением теплопроводность увеличивается

между катушками (см. рис. 5.24) теплоотдача происходит в направлениях осевом (ось У) и радиальном (ось X), Определение внутреннего перепада температуры для этой обмотки, ⁰С, если осевой размер катушки h_К, а радиальный а, может быть произведено по формуле

(9.15)

Для определения теплопроводности в направлениях осей X и Y можно воспользоваться формулами: для — (9.12), для — (9.13). Формулы (9.10), (9.14) и (9.15); определяют перепад температур от наиболее нагретой точки обмотки из круглого провода до ее поверхности. В то же время нормами регламентируется среднее превышение температуры обмотки, а следовательно, и внутренний перепад температуры. Средний перепад температуры по (9.4) составляет полного перепада

Внутренний перепад в многослойных обмотках из провода прямоугольного сечения подсчитывается по такой же методике по формулам (9.4), (9.10), (9.14), (9.15) с заменой формул (9.11), (9.11а), (9.12) и (9.13) на следующие:

(9.16)

_(9.16а)

(9.17)

(9.18)

где a и a' — размеры провода без изоляции и с изоляцией, ориентированные в направлении движения тепла, м; b и b' — то же в направлении, перпендикулярном движению тепла, м; — толщина изоляции провода (на две стороны), м.

В (9.15) для определения следует пользоваться (9.17) и (9.18), а для определения — формулой (9.18) с заменой b на а, а' на b' и b' на а'.

Перепад температуры на поверхности обмотки является функцией плотности теплового потока на поверхности обмотки, которая подсчитывается как частное от деления потерь, возникающих в обмотке, на открытую охлаждаемую маслом поверхность. Подсчет теплового потока производится согласно указаниям, данным в § 6.1, 6.3 и 7.1. Формулы, применяемые в практике расчета для определения перепада температуры на поверхности обмотки, получены эмпирически и могут применяться только в тех случаях, для которых они проверены опытом.

Для цилиндрических обмоток из прямоугольного или круглого провода или из алюминиевой ленты (см. § 5.3 и 5.4), а также для винтовых обмоток, не имеющих радиальных (горизонтальных) каналов (см. §5.5), перепад на поверхности обмотки масляного трансформатора, ⁰С,

(9.19)

где k=0,285.

Таблица 9.2а. Минимальная ширина охлаждающих каналов в обмотках. Масляные трансформаторы

Вертикальные каналы	Горизонтальные каналы
Длина канала, мм	Обмотка— обмотка, мм	Обмотка— цилиндр, мм	Обмотка-стержень, мм	Длина канала, мм	Обмотка— обмотка, мм
До 300	4-5		4—5	До 40
300—500	5—6		5—6	40—60
500—1000	6—8	5—6	6—8	60—70
1000—1500	8—10	6—8	8—10	70—80

Таблица 9.26. Сухие трансформаторы, вертикальные каналы. Выбор ширины канала по допустимому превышению температуры и плотности теплового потока на поверхности обмотки q

Класс изоляции	Допустимое превышение	Плотность теплового потока, Вт/м², при ширине канала, мм

А
Е, В	75—80
F
Н

Таблица 9.2 в. Сухие трансформаторы, горизонтальные каналы. Выбор ширины канала по допустимому превышению температуры и плотности теплового потока на поверхности обмотки q

Класс изоляции	Допустимое превышение температуры, ⁰С	Плотность теплового потока, Вт/м², при ширине канала, мм

А
Е, В	75—80
F
Н

Вернуться к расчету

Формула (9.19) справедлива при осевых (вертикальных) каналах в обмотке шириной не менее, чем указано в табл. 9.2а-9.2в.

В сухих трансформаторах для изоляции различных классов нагревостойкости допускаются различные превышения температуры обмоток над температурой охлаждающего воздуха. Размеры вертикальных и горизонтальных охлаждающих каналов для трансформаторов могут быть выбраны в зависимости от класса изоляции и плотности теплового потока на поверхности обмотки по табл. 9.26 и 9.2в.

Рис. 9.12. К определению перепада температуры по (9.20)

При соблюдении этих размеров каналов и допустимых плотностей теплового потока на поверхности обмоток сухих трансформаторов превышение температуры обмоток этих трансформаторов над воздухом, как правило, не превосходит нормированного значения, и необходимость их специального теплового расчета отпадает.

При определении перепада температуры на поверхности обмоток из прямоугольного или круглого провода с горизонтальными каналами необходимо учитывать способ охлаждения трансформатора расположение обмотки и размеры горизонтальных масляных каналов (Рис 9.12). Перепад на поверхности обмотки масляного трансформатора может быть подсчитан по эмпирической формуле

(9.20)

Коэффициент k₁ учитывает скорость движения масла внутри обмотки. Скорость движения масла зависит от системы охлаждения. Коэффициент k₁ принимает следующие значения для разных видов охлаждения:

Для естественного масляного охлаждения.……………………………………………...1,0

Для масляного охлаждения с дутьем……………………………………………………..0,9

Для масляного охлаждения с принудительной циркуляцией масла…….……………..0,7

Коэффициент k₂ учитывает затруднение конвекции масла в каналах внутренних обмоток НН и СН и может быть принят равным:

Для наружных обмоток ВН……………………………………………………………….1,0

Для внутренних обмоток НН и СН……………………………………………………....1,1

Коэффициент k₃ учитывает влияние на конвекцию масла относительно ширины (высоты) горизонтальных масляных каналов и может быть взят по табл. 9.3 в зависимости от отношения высоты к глубине канала (ширине обмотки) k

Таблицa 9.3 Значения. коэффициента k3 в (9.20)

h_k / a	0,07— 0,08	0,08— 0,09	0,1	0,11— 0,12	0,13— 0,14	0,15— 0,19	0,2 и более
k₃	1,10	1,05	1,0	0,95	0,90	0,85	0,80

После определения внутреннего и внешнего перепадов температуры в обмотках для каждой из обмоток подсчитывается среднее превышение ее температуры над средней температурой масла

(9.21)

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ БАКА

При выборе конструкции бака для трансформатора главное внимание следует обращать на хорошую теплоотдачу, механическую прочность, простоту в изготовлении и по возможности меньший внешний габарит. Применяемые в отечественном трансформаторостроении баки с гладкими стенками, с трубами и трубчатыми радиаторами отвечают всем этим требованиям.

Ввиду того, что потери в трансформаторе связаны с его мощностью, при выборе конструкции бака можно ориентироваться на мощность трансформатора (табл. 9.4).

После выбора типа бака следует определить его минимальные внутренние размеры. При заданных размерах активной части трансформатора, т.е. его остова с обмотками и отводами, минимальные внутренние размеры бака в плане определяются внешними габаритами активной части и минимально необходимыми изоляционными расстояниями от обмоток и отводов до стенок бака.

Определение изоляционных промежутков от отводов до обмотки ВН и стенки бака следует производить в соответствии с указаниями, данными в гл. 4 (см. табл. 4.11 и 4.12), учитывая производственные допуски в размерах частей трансформатора и толщину отвода.

Таблица 9.4. Типы баков силовых масляных трансформаторов

Тип бака	Рисунок	Вид охлаждения	Пределы применения по мощности, кВ • А
Бак с гладкими стенками	—	М	До 25—40
Бак со стенками в виде волн	9.14	М	От 40—63 до 630
Бак с вваренными охлаждающими гнутыми трубами (трубчатый)	9.15	М	От 40—63 до 1600
Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами	9.16	М	От 100 до 6300
Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами	9.17	М	От 2500 до 10 000
Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами с дутьем	9.6	Д	От 10 000 до 80 000
Бак с охладителями с принудительной циркуляцией масла и с дутьем	—	Дц	От 63 000 и выше

Рис. 9.13. К определению основных размеров бака

Согласно рис. 9.13, а должны быть определены следующие минимальные расстояния и размеры:

s₁— изоляционное расстояние от изолированного отвода

обмотки ВН (внешней) до собственной обмотки и равное ему расстояние этого отвода s₂ до стенки бака по табл. 4.11;

d₁ — диаметр изолированного отвода обмотки ВН при классах напряжения 10 и 35 кВ, d₁ = 20 мм при мощностях до 10 000 кВ-А и d₁ =25 мм при больших мощностях;

s₃ — изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН или СН до обмотки ВН по табл. 4.12;

s₄ — изоляционное расстояние от отвода обмотки НН или СН до стенки бака по табл. 4.11;

d₂ — диаметр изолированного отвода от обмотки НН или СН, равный d₁, или размер неизолированного отвода НН (шины), равный 10—15 мм.

Определение этих расстояний производится отдельно для отводов стороны ВН и НН. Минимальные внутренние размеры бака определяются согласно рис. 9.13.

Минимальная ширина, м,

(9.22)

Минимальная длина бака трехфазного трансформатора классов напряжения 6, 10 и 35 кВ, м,

(9.23)

Расстояние s₅при испытательных напряжениях до 85 кВ может быть принято таким же, как и расстояние от неизолированного отвода до обмотки, и определено по табл. 4.12. В некоторых случаях расстояние s₅ принимают равным суммарному расстоянию от бака, м,

s₅=s₃+d₂+s₄

Для трансформаторов с классом напряжения обмотки ВН 110 кВ при расположении вводов ВН в масле между ярмом и стенкой бака размеры бака в плане А и В, м, могут быть приближенно приняты:

трехфазный

однофазный

(в обоих случаях).

Внутренние размеры бака, найденные по (9.22) и (9.23), обычно оказываются достаточными и по соображениям теплоотдачи.

Глубина бака определяется высотой активной части и минимальным расстоянием от верхнего ярма до крышки бака, обеспечивающим размещение внутренних частей проходных изоляторов отводов и переключателей, если переключатели крепятся под крышкой бака.

Высота активной части, м,

(9.24)

где n— толщина подкладки под нижнее ярмо (n = 30-50 мм).

Таблица 9.5. Минимальные расстояния от ярма до крышки бака

Класс напряжения обмотки ВН, кВ	Минимальное расстояние, мм	Примечание
6, 10		—
		—
		При переключателе ответвлений, расположенномгоризонтально между ярмом и крышкой бака
		При классе напряжения 110 кВ вводы ВН располагаются между ярмом и стенкой бака

Выбор расстояний от верхнего ярма трансформатора до крышки бака Н_я,к может быть сделан по табл. 9.5 по классу напряжения (рабочему напряжению) обмотки ВН. Расстояние, найденное по табл. 9.5, является минимальным и обычно оказывается достаточным для получения необходимой теплоотдачи бака для трансформатора с полными потерями по ГОСТ.

Общая глубина бака (рис. 9.13,6), м,

H=Н_а,ч+Н_я,к (9.25)

Внешняя поверхность стенок бака, труб, волн, охладителей имеет среднее превышение температуры над окружающим воздухом Оно определяется для данного бака тепловым потоком, отводимым с его охлаждаемой поверхности.

Теплоотдача путем излучения со всей поверхности бака, Вт,

(9.26)

где q_И—удельная теплоотдача излучением с единицы излучающей поверхности П_Ипри разности температур стенки бака и воздуха, равной 1⁰С; П_И—поверхность излучения бака, определяемая как внешняя обтягивающая поверхность согласно рис. 9.3.

Теплоотдача с поверхности путем конвекции

(9.27)

где q_К—удельная теплоотдача конвекцией с единицы поверхности конвекции П_Кпри разности температур в 1⁰С; П_К— поверхность конвекции бака, т.е. полная развернутая суммарная поверхность его гладкой части, труб, волн, охладителей,

(9.28)

здесь П₁,П₂,…,П_n— действительные геометрические поверхности отдельных частей бака; k_Ф1,Ф2,…,_Фn— коэффициенты, учитывающие улучшение или ухудшение теплоотдачи конвекцией для данной формы поверхности по сравнению с вертикальной гладкой стенкой.

Эти коэффициенты зависят от формы поверхности конвекции (гладкая стенка, труба, волна и т.д.) и размеров ее элементов (диаметр трубы, расстояние между трубами, глубина и ширина воздушного канала волны). Значения коэффициентов для поверхностей разной формы, найденные опытным путем, приведены в табл. 9.6.

в (9.28) для труб

Таблица 9.6. Значения коэффициента k_Ф в (9.28) для труб диаметром 51 мм и овальных 20x72 мм

Форма поверхности	Без дутья	С дутьем
Гладкая стенка	Трубы	Радиатор	Гладкая стенка	Радиатор по рис. 9.17
в один ряд	в два ряда	в три ряда	в четыре ряда	по рис 9.16	по рис. 9.17
k_Ф	1,0	1,4	1,4·0,96= =1,344	1,4·0,93= =1,302	1.4·0,9= =1,26	1,26	1,4	1,6	1,4·1,6=2,24

Примечание. Для труб диаметром около 30 мм k_Ф полученный из таблицы, умножить на 1,15.

Полная теплоотдача бака Q должна быть равна полным потерям трансформатора

или

(9.29)

где ΣP— суммарные расчетные потери трансформатора

Коэффициент 1,05 учитывает возможное отклонение действительных потерь в трансформаторе от расчетных и применяется при индивидуальном расчете трансформатора. В этом случае следует в (9.29) подставлять ΣP—сумму расчетных потерь короткого замыкания и холостого хода. При расчете серий трансформаторов под ΣP следует понимать сумму гарантийных потерь короткого замыкания и холостого хода и принимать коэффициент 1,1, учитывая возможность отклонения действительных потерь от гарантийных на 10 %.

Подставляя в (9.29) значения удельной теплоотдачи _И и _К из (9.7) и (9.8) и относя коэффициент, учитывающий форму поверхности _Ф в (9.8), к поверхности П_К(9.28), получаем

откуда

(9.30)

(9.31)

Эти выражения положены в основу излагаемого метода теплового расчета бака трансформатора и позволяют приближенно определить размеры бака в предварительном расчете (9.30) и найти его среднее превышение температуры после выяснения всех размеров (9.31).

Потери трансформатора ΣP при тепловом расчете бака задаются. Среднее превышение температуры стенки бака над воздухомтакже может быть приближенно определено исходя из среднего допустимого превышения температуры обмоток над средней температурой масла. После выбора минимальных внутренних размеров бака с достаточной точностью можно определить действительную излучающую поверхность бака П_И После этого по (9.30) можно при предварительном тепловом расчете бака приближенно определить необходимую поверхность конвекции П_К и затем подобрать нужное количество и размеры элементов конструкции бака (труб, волн, радиаторов), обеспечивающих требуемую теплоотдачу

После окончательного установления основных размеров всех элементов бака, а следовательно, и поверхностей излучения П_И и конвекции П_К, пользуясь (9.31), можно определить для данного бака и заданных потерь ΣP среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом.

Среднее превышение температуры стенки бака над окружающим воздухом в предварительном расчете бака должно быть выбрано таким, чтобы средние превышения температуры обмоток и максимальное превышение температуры масла над воздухом не превосходили значений, допускаемых ГОСТ.

Длительно допустимое среднее превышение температуры обмоток над воздухом.при номинальной нагрузке может быть принято равным 65 ⁰С. Тогда среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки, должно быть не более

(9.32)

В (9.32) следует взять большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН по (9.21).

Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом будет меньшена перепад температуры между маслом и стенкой бака

(9.33)

Обычноне превышает 5—6⁰С.

Полученное значение должно удовлетворять неравенству

(9.34)

вытекающему из требования ГОСТ, чтобы превышение температуры верхних слоев масла над воздухом не превосходило 60 ⁰С для трансформаторов с расширителем и герметичных.

Коэффициент, определяющий отношение максимального и среднего превышении температуры масла, в предварительном расчете можно принять равным 1,2. Если значение, полученное из (9.32) и (9.33), не удовлетворяет

неравенству (9.34), следует принятьи значение определить по выражению

Поверхность излучения бака, м², в предварительном расчете может быть приближенно определена:

для бака прямоугольного сечения в плане

(9.35)

для бака овального сечения в плане

(9.35а)

Рис. 9.14. Форма и основные размеры стенки бака с волнами

где А, В, Н — размеры бака по рис. 9.13, м; — коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака и приближенно равный: 1,0—для гладкого бака; 1,2—1,5—для бака с трубами и 1,5—2,0—для бака с навесными радиаторами.

После предварительного приближенного расчета поверхности излучения бака можно по (9.30) также приближенно рассчитать поверхность

конвекции бака, требующуюся для получения найденного выше значения

Найденное таким образом значение поверхности конвекции является ориентировочным, позволяющим найти число и размеры конструктивных элементов бака. Число и размеры труб, волн, радиаторов и гладких стенок бака должны быть подобраны так, чтобы с учетом коэффициентов _Ф1,_Ф2,… они в сумме давали полученное выше ориентировочное значение поверхности конвекции П_К (9.28). Методика подсчета поверхности конвекции для баков разных типов дана далее.

Значения коэффициентов k_Ф1,k_Ф2,… для поверхностей различной формы приведены в табл. 9.6.

При определении действительных значений поверхностей излучения и конвекции для спроектированного бака может оказаться, что эти поверхности малы и не обеспечивают должной теплоотдачи. В этом случае поверхность охлаждения может быть увеличена путем увеличения числа и (или) размеров ее элементов (волн, труб и т.д.) или высоты бака, но не его размеров в плане.

Гладкий бак. Для гладкого бака поверхность излучения П_И, равная его внешней поверхности, равна также поверхности конвекции П_К.

Поверхность теплоотдачи, м²:

прямоугольного бака

П_и=П_к=2(А+В)Н+П_КР0,5 (9.36)

овального бака

(9.36а)

где А, В, Н — размеры бака по рис. 9,13, м; П_КР— поверхность крышки бака; 0,5 — коэффициент для поверхности крышки, учитывающий закрытие части поверхности изоляторами вводов ВН и НН и различной арматурой.

Бак со стенками в виде волн. Этот тип бака изготовляется с боковой стенкой, выполненной из тонколистовой стали толщиной 0,8—1,0 мм, выгнутой в виде волн. Он находил широкое применение для трансформаторов мощностью в пределах до 630 кВ·А, но в свое время, около 50 лет тому назад, был заменен баком с охлаждающими трубами, имеющим существенно меньшее количество сварных швов. Прогресс в развитии автоматических методов сварки позволяет вновь обратиться к этой конструкции.

В баках такого типа некоторые иностранные фирмы выпускают трансформаторы мощностью 100—630 кВ·А с расширителем или в герметичном исполнении без расширителя, полностью залитые маслом. При нагреве и охлаждении масла, связанных с изменением нагрузки трансформатора и колебаниями температуры охлаждающего воздуха, все изменения его объема компенсируются упругими деформациями волн стенки.

На рис. 9.14 показана стенка овального бака трансформатора в виде волн и форма и размеры одной волны. Обычно при выборе основных размеров стенки придерживаются следующих соотношений, дающих достаточно полное использование воздушного и масляного каналов волны:

отношение ширины воздушного канала волны а к ширине масляного канала с, а/с = 2,5; минимальная ширина масляного канала с = 10 мм; наибольшая глубина волны b = 300 мм; высота волнистой стенки Н_в на 0,1 м меньше предварительно рассчитанной глубины бака; толщина стенки

Поверхность излучения стенки, м₂,

(9.37)

Развернутая длина волны, м,

(9.38)

Шаг волны стенки, м,

(9.39)

Число волн

(9.40)

Поверхность конвекции стенки, м²,

(9.41)

где k_B - коэффициент, учитывающий затруднение конвекции воздуха в воздушных каналах волн,

здесь

Полная поверхность излучения бака, м²,

(9.42)

Полная поверхность конвекции бака, м²,

(9.43)

где П_КР -поверхность крышки бака, м²; П_Р - поверхность верхней рамы бака, м²,

Бак с охлаждающими трубами. Этот тип бака в течение десятилетий широко применялся в трансформаторах мощностью до 1600 кВ·А, но в последние годы был заменен более технологичным типом бака с навесными радиаторами и прямыми трубами. Следует, однако, иметь ввиду, что коэффициент теплоотдачи стенки с трубами выше, а удельный расход материалов ниже, чем у радиатора с прямыми трубами, и поэтому возврат к типу бака с трубами при возможном совершенствовании технологии его изготовления принципиально не исключен.

Число рядов труб выбирается обычно от одного до четырех в зависимости от необходимой по расчету поверхности конвекции. Увеличение числа рядов труб свыше четырех значительно ухудшает теплоотдачу внутреннего ряда труб. Соседние трубы разных рядов располагаются одна над другой. Расположение труб в шахматном порядке менее выгодно, так как при этом затрудняется движение воздуха и уменьшается теплоотдача. На рис. 9.15 показана одна из конструкций стенки трубчатого бака. Все трубы имеют радиус изгиба R. Трубы могут быть круглого сечения или овального. Шаги труб в рядах t_т и между рядами t_p могут быть различными. Применение овальных труб позволяет разместить в ряду большее число труб и обеспечить нормальную теплоотдачу бака при одном-двух рядах труб там, где трубы круглого сечения приходится располагать в два-три ряда.

Рис. 9.15. Элементы трубчатого бака

Обычно применяются трубы круглого сечения диаметром 51/48 мм с толщиной стенки 1,5 мм и овальные трубы с размерами поперечного сечения 72X20 мм при толщине стенки 1,5 мм. Сравнительные данные тех и других труб приведены в табл. 9.7. Эта же таблица позволяет выбрать число рядов труб для трансформаторов различных мощностей.

В последнее время трубы диаметром 51 мм иногда заменяются трубами диаметром 30 мм с толщиной стенки 1,2 мм. Такая замена позволяет уменьшить массу труб и масла в них и одновременно примерно на 15 % увеличить теплоотдачу с единицы поверхности трубы.

По (9.25) можно приближенно определить глубину бака трансформатора от дна до крышки Н. Расстояние между центрами отверстий наружного ряда труб b (b₂ на рис. 9.15) должно быть меньше Н на сумму расстояний с и е. Эти расстояния зависят от конструкции верхней рамы бака, длины прямого участка наружного ряда труб а (а₂ на рис. 9.15), формы сечения трубы и метода приварки дна и верхней рамы к стенке бака.

После определения основных размеров бака и выбора формы сечения трубы и числа рядов труб определяются размеры труб во всех рядах и подсчитываются поверхности излучения и конвекции бака трансформатора в следующем порядке.

Размеры поперечного сечения трубы, радиус закругления, шаг труб в ряду t_т и шаг между рядами t_p определяются по табл. 9.7. Прямой участок a₁ для внутреннего ряда труб принимается равным 50 мм. Далее определяются: и т.д.

Таблица 9.7. Данные круглых и овальных труб, применяемых в масляных силовых трансформаторах

Форма трубы	Размеры сечения, мм	Толщина стенки, мм	Поперечное сечение в свету, мм²	Поверхность 1 м, м²	Масса в1 м, кг
металла	масла в трубе
Круглая	Ø 51	1,5		0,16	1,82	1,63
Овальная	72X20	1,5		0,16	1,82	0,79
Круглая	Ø 30	1,2		0,0942	0,845	0,54
Форма трубы	Шаг, мм	Радиус изгиба, мм	Число рядов труб при мощности кВ А.
между рядами	в ряду	63-160	250-630	1000-1600
Круглая						2-3
Овальная						1-2
Круглая						2-3

По табл. 9.8 при принятой форме сечения трубы по размеру наружного ряда труб выбираются минимальные значения с и е. Затем находятся расстояния между осями труб на стенке бака, начиная с наружного ряда труб (с номером n).

Наружный ряд