расчет силового трансформатора

9.9, [3].
Расстояние осей фланцев радиатора от верхнего среза стенки бака с2 = 0,1 м, табл. 9.9, [3].
Уточнённая глубина бака:
Нб = Ар + с1 + с2 = 1,615 + 0,085 + 0,1 = 1,8 м.
Допустимое среднее превышение температуры обмоток над воздухом при номинальной нагрузке Θдоп = 65 °С, § 9.6, [3].
Допустимое среднее превышение температуры масла над температурой окружающего воздуха для обмотки НН:
Θмв = Θдоп – Θ1 = 65 – 15,197 = 49,803 °С
Принимаем предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака Θмб = 7 °С, § 9.6, [3].
Среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха:
Θбв = Θмв – Θмб = 49,803 – 7 = 42,803 °С.
Поверхность конвекции гладкой стенки бака:
Пкгл = Нб·[2·(А – В) + π·В] = 1,8·[2·(1,291 – 0,543) + 3,142·0,543] = 5,763 м2.
Коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака k′ = 1,5; § 9.6, [3].
Ориентировочная поверхность излучения бака с радиаторами:
Пи = k′·Пкгл = 1,5·5,763 = 8,645 м2.
Ориентировочная необходимая поверхность конвекции бака:
м2.
Коэффициент, учитывающий закрытие поверхности крышки вводами и арматурой k″ = 0,5; § 9.9, [3].
Удвоенная ширина верхней рамы бака hp = 0,16 м, § 9.9, [3].
Поверхность конвекции бака и крышки:

м2.
Поверхность конвекции радиаторов:
м2.
Коэффициент, учитывающий теплоотдачи конвекцией kф = 1,26; табл. 9.9, [3].
Поверхность труб Пктр = 4,033 м2; табл. 9.9, [3].
Поверхность конвекции радиаторов, приведённая к гладкой стенке:
Пкр = kф·Пктр + Пкк = 1,26·4,033 + 0,34 = 5,422 м2.
Поверхность конвекции бака:
Пк = ΣПкр + Пкгл + Пбк = 11,786 + 5,763 + 0,457 = 18,006 м2.
Коэффициент повышения потерь холостого хода и короткого замыкания kпк = 1,05; § 9-7, [1].
Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха:
°С.
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы:

°С.
Превышение температуры масла над температурой воздуха:
°С.
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха:
°С.
Превышение средней температуры обмотки НН над температурой воздуха:
Θов1 = Θо1 + Θ1 + Θмвв = 15,299 + 15,197 + 29,882 = 60,378 °С.
Превышение средней температуры обмотки ВН над температурой воздуха:
Θов2 = Θо2 + Θ2 + Θмвв = 0,084 + 3,767 + 29,882 = 33,732 °С.
10. Внешние характеристики
Изменение напряжения трансформатора зависит от характера нагрузки (коэффициента мощности соsφ) и может быть определено приближённой формулой:

где β ‒ коэффициент нагрузки, который определяется по формуле:

Задавая значения β от 0 до 1, рассчитываем по формуле изменение напряжения трансформатора, результаты расчётов сведены в табл. 2, а внешняя характеристика приведена на рис. 2.



Таблица 2
β 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 cosφ = 0,8 Δи 0 0,004 0,007 0,011 0,015 0,019 0,022 0,026 0,03 0,034 0,037 cosφ = 1 Δи 0 0,004 0,007 0,011 0,014 0,018 0,022 0,025 0,029 0,032 0,036















Рис. 2. Внешняя характеристика трансформатора.
11. Бак трансформатора
Трансформаторы состоят из активной части, бака с радиаторами в виде гофр, крышки бака, расширительного бака (рис. 3). Бак трансформаторов сварной конструкции прямоугольной формы. Наружные поверхности бака, расширительного бака, крышки бака имеют эмалевое, эпоксидно-полимерное или цинковое покрытие. Для охлаждения масла в трансформаторах применяются радиаторы гофрированного типа, являющиеся одновременно стенками бака.





















Рис. Бак трансформатора: 1 – подъемная пластина с отверстием; 2 – проушины для крепления транспортных растяжек; 3 – сливной патрубок; 4 – колеса для перемещения трансформатора; 5 – втулка с резьбовым отверстием для подключения заземления; 6 – патрубок для доливки масла; 7 – табличка; 8 – ручка переключателя; 9 – термометр; 10 – вводы ВН; 11 – вводы НН; 12 – указатель уровня масла; 13 – осушитель воздуха; 14 – реле газовое.
На крышке бака имеются две подъемные пластины 1 с отверстиями для подъема трансформаторов. В верхней части по углам бака выполнены проушины для крепления транспортных растяжек 2. В нижней части бака имеется сливной патрубок 3, заглушенный пробкой или краном. Патрубок предназначен для отбора проб или слива масла. Ко дну бака приварены опорные балки. На опорных балках имеются отверстия, предназначенные для установки колес для перемещения трансформатора 4 или для фиксации трансформаторов при помощи анкерных болтов во время транспортировки или на месте их установки. К опорной балке приварена втулка 5 с резьбовым отверстием под болт М12, предназначенная для подсоединения заземляющего проводника. Для доливки масла в трансформатор служит патрубок 6. Паспортные данные трансформатора указаны в табличке 7 закрепленной на передней части трансформатора.
На крышке бака смонтированы: ручка переключателя 8 ответвлений обмоток ВН; термометр 9; съемные вводы ВН и НН, 10 и 11, допускающие замену изоляторов без подъема активной части; расширительный бак с указателем уровня масла 12 и осушителем воздуха 13; газовое реле 14 (у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более или по требованию заказчика), вмонтированное в соединительный трубопровод между баком трансформаторов и расширительным баком; выхлопная труба для выброса газа в атмосферу в аварийных ситуациях у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более.
Для обеспечения уплотнения разъемных частей баков трансформаторов применяется специальный маслобензостойкий композиционный материал. Патрубок 3 для отбора пробы и слива масла из бака пломбируется. Для контроля и сигнализации о предельных значениях температуры масла трансформаторы снабжаются биметаллическим термометром 9 со встроенными электрическими сигнальными контактами.




Заключение
Развитие теории трансформаторов находится в неразрывной связи с нуждами электромашиностроения и всего промышленного хозяйства.
В послевоенные годы необходимость экономии материалов и трудовых ресурсов ставила задачу создания трансформаторов минимальных габаритов и стоимости.
Последующие образцы трансформаторов отличались более высоким КПД, большими сроками службы и надежностью.
Обнадеживающе и эксперименты с новыми способами охлаждения – тепловыми трубами и т. п.
Открытия фундаментальных наук и требования промышленности ставят новые задачи перед создателями трансформаторов и в то же время указывают пути к решению традиционных проблем электромашиностроения. Появление сверхпроводящих материалов новых типов, мощных электромагнитов, новых видов электротехнической стали предопределяет дальнейшие пути развития трансформаторов.














Список используемой литературы

1. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы: Учебник для вузов. ‒ СПб.: Питер, 2007. ‒ 320 с.
2. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов. ‒ М.: Высшая школа, 2009. ‒ 607 с.
3. Тихомиров П.М. Расчёт трансформаторов: Учебное пособие для вузов. ‒ М.: Энергоатомиздат, 1986. ‒ 528 с.
4. Трансформаторы силовые общего назначения напряжением до 35 кВ включительно: Технический справочник: В 2 ч. / ВНИИстандартэлектро. М., 1990.
5. ГОСТ 4.316-85. Трансформаторы силовые, нулевого габарита, измерительные. Подстанции комплектные трансформаторные. Вводы высоковольтные. Номенклатура показателей. 01. 07. 86. М.: Издательство стандартов, 1986.
6. ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93). Трансформаторы силовые. Ч. 1. Общие положения: Межгосударственный стандарт / Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Введ. 01. 01. 04. Минск: Издательство стандартов, 2003.











25



cosφ =0,8

θ

η(θ)

Δи

β

cosφ = 1