1. Внутренний перепад температур обмоток [1, формула (9.9)]
,
где q – плотность теплового потока на поверхности обмоток ВН и НН; δ = 0,25 ·10-3, м – толщина изоляции провода на одну сторону; λиз = 0,17, Вт/м ºС – теплопроводность бумажной изоляции;
°С;
°С.
2. Перепад температуры на поверхности обмоток ВН и НН
[1, формула (9.20)]
,
где К 1 = 0,9 – для масляного охлаждения с дутьем; К 2 = 1,1 – для внутренней обмотки НН (К 2 = 1 – для наружной обмотки ВН);
К 3 – см. по [1, табл. 9.3];
°С;
°С.
3. Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу для обмоток ВН и НН [1, формула (9.21)]
,
°С;
°С.
4. Перед выполнением теплового расчета бака и радиаторов выбираем тип бака по [1, табл. 9.4, рис. 9.17] «бак с гладкими стенками».
Минимальная ширина бака [1, формула (9.22)]
где S 1 – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки; S 2 – расстояние отвода до стенки бака [1, табл. 4.11]; S 3 – изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН [1, табл. 4.12]; S 4 – изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака; d 1 – диаметр отвода, мм; d 2 – диаметр изолированного отвода обмотки ВН, мм; 
В – увеличение ширины бака с учетом регулировочных устройств (табл. 7.1), м, рис. 8.12.
По [1, табл. 4.11] определяем:
d 1 = 15 мм; d 2 = 20 мм;
S 1 = 40 мм; S 2 = 42 мм; S 3 = 20 мм; S 4 = 15 мм.
Принимаем ширину бака В = 1,02 м.
Длина бака [1, формула (9.23)]
А = 2 С + В + А,
где С – расстояние между осями стержней, м, С = D //2 + a 22;
А – увеличение длины бака с учетом устройства регулирования (табл. 7.1), м,
А = 2 С + В + А = 2(D //2 + a 22) + В + А =
= 2(0,7604 + 0,027) + 1,02 + 0,9 = 3,4948 
3,5 м.
а б
Рис. 8.12. К определению основных размеров бака
Высота активной части [1, формула (9.24)], м,
Н а.ч = l c + 2 ·h я + Δh,
Н а.ч = 
м,
где l c – высота стержня, м; h я – высота ярма, м; Δ h = 0,05 м – толщина подкладки под нижнее ярмо.
Глубина бака [1, формула (9.25)], м,
Н б = Н а.ч + Н я.к,
где Н я.к – минимальное расстояние от ярма до крышки бака, м.
Согласно [1, табл. 9.5] принимаем расстояние от ярма до крышки бака Н я.к = 0,4 м. Отсюда
Н б = 2,12 + 0,4 = 2,52 м.
Предварительная поверхность излучения бака овального сечения [1, формула (9.35а)], м2,
Пи [2(А – В) + π В ]· Н б Κ;
Пи 
м2.
Поверхность конвекции бака для 
[1, формула (9.30)]
,
м2.
Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха, °С,
;
°С;
;
°С;
по ГОСТ [1, с. 450]
°С запас;
°С;
°С.
Поверхность конвекции гладкой стенки бака, м2,
Пк.гл = Н б [2(А – В) + π В ];
Пк.гл = 2,52[2(3,5–1,02) + 3,14·1,02] = 20,57 м2.
Поверхность крышки бака, м2,
;
м2.
Поверхность конвекции радиаторов, м2,
;
м2.
Поверхность конвекции радиатора, приведенная к поверхности гладкой стенки [1, табл. 9.6, с. 432],
,
где 
– по [1, рис. 9.16, табл. 9.6]; 
– по [1, табл. 9.10, с. 444]; Пк.,к – по [1, табл. 9.10];
м2.
Необходимое число радиаторов.
п р = 
.
Примем 8 радиаторов.
Поверхность конвекции бака,м2,
Пк = п рПк.р + Пк.гл + Пк.кр
Пк = 8 · 47,76 + 20,57 + 7,956 = 407,6 м2.
Рис. 8.13. Трубчатый радиатор с гнутыми трубами
Рис. 8.14. Расположение радиаторов на стенке бака
5. Определим превышение температуры масла и обмоток над температурой охлаждающего воздуха [1, с. 452].
Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха, ºС, состовляет
= 
;
= 
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы, ºС,
;
Превышение средней температуры масла над температурой воздуха, °С,
м.в = м.б + б.в;
м.в = 35,06 + 4,54 = 39,6 °С.
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха, °С,
м.в.в = K м.в < 60 °С;
м.в.в = 1,24 ·39,6 = 47,52 < 60 °С.
Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха [1, с. 446, §9.7] составляет
для обмотки ВН
о.в.ВН = 0,ср.ВН + 0,мВН + м.Б + Б. в < 65 °С,
о.в.ВН = 1,24 + 14,38 + 35,06 + 4,54 = 55,22 < 65 °С;
для обмотки НН
о.в.НН = 0,ср.НН + 0,м.НН + м.Б + Б.в < 65 °С,
о.в.НН = 1,74 + 19,37 + 35,06 + 4,54 = 60,71 < 65 °С.
Превышения температур лежат в допустимых ГОСТом пределах.
8.7.2. Определение массы конструктивных материалов
и масла трансформатора
масса активной части [1, §9.8, с. 447], кг,
,
кг,
где G р.ст – масса стали радиатора, кг [1, табл. 9.10, с. 444];
G р.м – масса масла радиатора, кг.
масса провода, кг,
,
кг.
Масса стали магнитопровода, кг,
,
кг.
Масса бака с радиатором, кг
G б,ст = γст V б,ст + n р G р = γст ∑Пб ·δст + n р Gр=
= 7650(36,5 · 0,01) + 8 · 337 = 5 487 кг,
где
V б,ст =∑ Пб · δст = 0,365 м3,
где δст – толщина стали бака, равная 10 мм;
∑Пб = Пб.к + П.кр + Пд = 20,57 + 7,956 + 7,956 = 36,5 м2.
Объем бака, м3,
,
м3.
Средняя плотность активной части, м3,
V а.ч = G а.ч / γа.ч ,
м3,
где γа.ч– средняя плотность активной части; γа.ч= 5 000…5 500 кг/м3 –для трансформаторов с алюминиевыми обмотками.
Общая масса масла, кг,
,
кг.
Масса трансформатора, кг,
G тр = G а.ч + G б + G м,
G тр = 10 262,2 + 5 487 + 2 184,21 = 17 933,41 кг.
Таблица 8.5
Сравнение данных предварительного,
на ЭВМ и полного расчетов трансформатора
| Показатели | Задано | Предварительный расчет | Расчет на ЭВМ | Полный расчет |
| Параметры | ||||
| Полные потери, Вт | 87 500 | – | – | 83 234 |
| Потери короткого замыкания, Вт | 75 000 | – | – | 69 223 |
| Потери холостого хода, Вт | 12 500 | – | 13 408 | 14 011 |
| Напряжение короткого замыкания, % | 10,5 | – | 10,5 | 10,29 |
| Ток холостого хода, % | 0,9 | – | 0,568 | 0,878 |
| Электромагнитные нагрузки | ||||
| Индукция В с,Тл | – | 1,65 | 1,65 | 1,69 |
| Плотность тока J, А/мм2 | – | 2,2058 | 1,98 | 2,223 |
| Основные размеры | ||||
| β | – | 2,2 | 1,6 | 2,2 |
| d, м | – | 0,41 | 0,372 | 0,42 |
| Средний диаметр d 12, м | – | 0,714 | 0,52 | 0,58 |
| Высота обмотки l, м | – | 1,015 | 1,026 | 1,09 |
| Данные масс | ||||
| Масса стали G ст, кг | – | – | 5 267 | 7 408 |
| Масса металла обмоток 1,03 G 0, кг | – | – | 1 249 | 1 075 |
Литература
1. Тихомиров, П.М. Расчет трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
2. Васютинский, С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. – Л.: Энергия, 1970.
3. Сергеенков, Б.Н. Электрические машины. Трансформаторы. – М.: Высшая школа, 1989.
4. Сыровешкин, А.М. Электрические машины. Трансформаторы: методические указания к расчёту курсового проекта. – Братск: БрИИ, 1995. – 80 с.
5. Алексеенко, Г.В. Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов. – М.-Л.: Энергия, 1967. – 608 с.
6. Гончарук, А.И. Расчет и конструирование трансформаторов. – М.: Энергоиздат, 1990. – 256 с.
7. Быстрицкий, Г.Ф. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов / Г.Ф. Быстрицкий, Б.И. Кудрин. – М.: Высшая школа, 2003. – 176 с.
8. Сыровешкин, А.М. Расчет основных размеров трехфазных трансформаторов на ЭВМ: методические указания к курсовому проекту и самостоятельной работе / А.М. Сыровешкин, П.И. Чикавинский. – Братск: БрИИ, 1990. – 59 с.
9. Сыровешкин, А.М. Электрические машины. Трансформаторы. Расчет и конструирование трансформаторов: учеб. пособие. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2003. – 149 с.
10. Сыровешкин, А.М. Электромеханика. Трансформаторы: альбом раздаточных материалов / А.М. Сыровешкин, М.А. Федорова. – Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2003. – 180 с.
Приложение 1