Реферати українською » Физика » Тепловий розрахунок силового трансформатора


Реферат Тепловий розрахунок силового трансформатора

Страница 1 из 3 | Следующая страница

запровадження

Курсова робота виконується студентами спеціальності 110302 спеціалізації "Електропостачання сільського господарства" відповідно до навчальному плану на завершальному етапі вивчення дисципліни ">Теплотехника". Метою роботи є підставою закріплення і навіть поглиблення теоретичних знань, отриманих студентами з теорії теплообміну, придбання практичних навичок під час вирішення конкретних інженерних завдань, що з виробництвом.


загальні методичні вказівки з виконання курсової роботи

У цьому керівництві викладено методика розрахунку за такими тем:

>1.Тепловой розрахунок силового трансформатора;

>2.Расчет системи забезпечення мікроклімату осередків розподільного устрою 6-10 кВ.

Студенти виконують роботу з індивідуальному завданням,получаемому від викладача. У завданні вказується тема і вихідні числові дані. Курсова робота складається зрасчетно-пояснительной записки та графічної частини.

>Расчетно-пояснительная записка повинна відбивати зміст роботи, запровадження і всі основні розділи, включаючи розрахунки і пояснення до них, висновки з результатам, і навіть список використаної літератури.

У водній частини потрібно чітко поставити мета курсової праці та дати стисле опис об'єкта проектування.

Усі треба виконувати в одиницях системи СІ. Розрахункові формули розкривати і супроводжувати докладної розшифровуванням вхідних величин із їхніх розмірності.

З використанням формул і числових значень величин, прийнятих з літературних джерелам, посилання них обов'язкова.

>Графическую частина курсової роботи виконують листку формату А1 (допускається А2). Оформлення креслень ірасчетно-пояснительной записки має відповідати вимогамЕСКД.


тема 1. теплової розрахунок трансформатора

Працюючи трансформатора частина електричної енергії витрачається втрати, котрі виділяються як тепла. У олійних трансформаторах за обмотками і магнітної системою нагріваються олію і металевийбак-корпус, встановлюється температурний перепад між зовнішньої поверхнею бака і повітрям, оточуючим трансформатор.Нагрев трансформатора —основною причиною, що обмежує його потужність при навантаженнях. При тривалому збереженні певного режиму навантаження підвищення припиняється, і весь яке вирізняється теплова енергія відводиться в довкілля, тому теплової розрахунок проводиться для встановленого теплового режиму за номінальної навантаженні. Природно, що з всіх перехідних режимів при навантаженні трансформатора не вище номінальною, перевищення температури над навколишнім середовищем буде вже ніколи, аніж за номінальною навантаженні.

Тепловий потік проходить важкий шлях, який олійного трансформатора то, можливо розбитий ми такі складові ділянки:

- від поверхні обмотки до зовнішньої поверхні ізоляції,

- від зовнішньої поверхні ізоляції обмотки вомивающее їхтрансформаторное олію,

- перенесення тепла олією до поверхні бака,

- від поверхні бака для її зовнішньої поверхні,

- від зовнішньої поверхні бака в навколишній повітря.

На кожному з виділених ділянок перенесення тепла слід розраховувати з урахуванням методів її поширення, описуваних різними законами теплообміну.

Завдання теплового розрахунку трансформатора заданої потужності, залежить від визначенні:

- залежності зміни температури олії від температури довкілля за номінальної його навантаженні;

- залежності зміни температури олії від навантаження трансформатора за максимальної заданої температурі навколишнього повітря.

Курсова робота з даній темі передбачає виконання теплового розрахунку олійних трансформаторів з природною циркуляцією оливи й повітря. Технічні дані силових трансформаторів наведені у додатку 1.

1.1МЕТОДИКАТЕПЛОВОГО РОЗРАХУНКУТРАНСФОРМАТОРА

Тепловий розрахунок трансформатора виконується для заданої потужності трансформатора та відповідній йому конструкції бака [1].

Розрахунок залежить від визначенні середньої температури олії верхніх верств трансформатора що за різних режимах його роботи з умовам навантаження й часово року. Технічні умови (ГОСТ 11677-85) регламентують норми граничного підвищення температури обмоток над температури повітря у найбільш спеку року 105 — 110 °З при середньорічний температурі близько 75 °С. При номінальною навантаженні трансформатора температура верхніх верств олії має перевищувати +>95°С для олійних трансформаторів з природною циркуляцією олії. За дотримання цих умов ізоляція трансформатора не піддається прискореному старіння і може надійно працювати тривалий час.

У що встановилася режимі роботи трансформатора втрати енергії переходить до тепло й від нагрітого олії через стінку бака передаються навколишнього повітрю. У цьому частина теплової енергії від зовнішньої поверхні бака розсіюється з допомогою променистого теплообміну.

Сумарний потік теплової енергії залежить від навантаження трансформатора і у будь-якому режимі його роботи то, можливо орієнтовно визначено за такою формулою

>Q0 =DPТР =DPХХ +DP>КЗ >kЗ 2, (1.1)

деQ0 — теплової потік,отдаваемий поверхнею бака повітрю з допомогою тепловіддачі і випромінювання, Вт;

>DPТР— сумарні втрати потужності трансформаторі, Вт;

>DPХХ іDP>КЗ — втрати потужності холостого ходу і короткого замикання, Вт;

 — коефіцієнт завантаження трансформатора;

IМ, IТР — струм в обмотках трансформатора в номінальному режимі його праці та, відповідно, відмінному від послуг цього режиму, А.

Очевидно, при номінальною завантаженні трансформатораkЗ=1.

І тому режиму середнє перевищення температури стінки бака над повітрям, °З, можна попередньо визначити [2]

, (1.2)

де FЛ і FДо — поверхню бака, м2, відгонить теплоту відповідно випромінюванням іконвекцией.

Середнє перевищення температури олії над температурою стінки бака, °З, наближено то, можливо підраховано за словами


, (1.3)

де доI = 1 — за природного охолодженні оливи й

доI = 0,9 — при охолодженні здутьем.

Тоді перевищення температури олії на верхніх шарах бака над температурою навколишнього повітря, °З, визначиться по рівнянню

, (1.4)

деq = 1 — для гладких баків,

>q = 1.2 —для трубчастих баків і баків з радіаторами.

Для рівного бака поверхні FДо і FЛ однакові і рівні його зовнішньої розрахункової поверхні, яку призначають у залежить від форми бака, м2:

- для прямокутного бака

, (1.5)

- для овального бака

, (1.6)

де А, У, М, — розміри бака, м, приймаються з докладання 1;

F>КР — поверхню кришки бака, м2;

0.75— коефіцієнт, враховує закриття частини поверхні кришки ізоляторами уведеньВН іНН різноманітної арматурою.


>Рис. 1. До визначенню основних розмірів бака.

Бак зохлаждающими трубами застосовується у трансформаторах потужністю від 160 до 1600кВА з метою підвищення поверхні теплообміну. Зазвичай застосовують труби овальні з розмірами поперечного перерізу 72 20 мм чи круглі діаметром 51/48 мм при товщині стінок 1.5 мм. Останнім часом знаходять застосування круглі труби діаметром 30 мм з товщиною стінок 1.2 мм, що підвищує тепловіддачу з одиниці поверхнею труби. Залежно від потужності трансформатора число рядів труб коштує від 1 до запланованих 4, розташування труб — коридорне. Для визначення розрахункової поверхні охолодження бака з трубками необхідно ухвалити жодну з рекомендованих форм трубки. Розміри труб, радіус заокруглення R, крок труб у низціtТ, крок між рядамиtР та інші розміри вибираються з таблиці 1 за прийнятою формі трубки.

Таблиця 1. Відомості про трубах, що застосовуються радіаторів силових трансформаторів

Форма труби

Розміри перерізу,

>d, мм

Товщина стінки,

>d, мм

>Поперечное перетин робочий діаметр тунелю,f, мм2

Поверхня Fl , м2

Розміри

(по рис. 2), мм

а1

з е
Кругла 51 1.5 1810 0.16 50 60 70
>Овальная 72 20 1.5 890 0.16 50 70 80
Кругла 30 1.2 600 0.0942 50 60 70
Форма труби Крок, мм

Радіус вигину,

R, мм

Кількість рядів труб при потужності

між рядами,tР

у низці,

>tТ

160-180,кВА 250-630,кВА 1000-1600,кВА
Кругла 75 70 150 1 2 2-3
>Овальная 100 50 188 1 1 1-2
Кругла 55 50 150 1 1 2-3

Для розрахунку поверхні теплообміну необхідні дані вибрати з табл. 1 відповідно до рис. 2.

>Рис. 2. Елементи трубчастого бака.

>Развернутую довжину труби у кожному ряду, м, визначають по рівнянню:

-на першому (внутрішнього) низки

,


- на другому низки

,

- для третього низки

 тощо.

Кількість труб щодо одного ряду лежить на поверхні бака овальної форми

.

Поверхня випромінювання бака з трубами, м2,

,(1.7)

деd — діаметр круглої труби (51 чи 30 мм) чи більший розмір поперечного перерізу овальної труби (72 мм); а1, R,tР — розміри з табл. 1 для обраної труби, мм.

Для другого і всіх подальших рядів розмір аі розраховують за словами

аі = аі–1+tР,

де і = 2,3,… — номер розрахункового низки.

Висота кріплення трубок до баку, м :

- на другому низки


,

-на першому низки

.

Розрахункова поверхню конвекції бака з трубами, м2,

 , (1.8)

де F>К,ГЛ — поверхню конвекції рівного бака і кришки, розраховані по (1.5) чи (1.6), м2;

доФ — коефіцієнти, обирані по табл. 2;

F>К,ТР — поверхню конвекції труб, м2,

, (1.9)

де Fl — поверхню 1 м труби, прийнята з табл. 1.

Таблиця. 2 Значення коефіцієнтів доф.

Коефіцієнт Труби овального перерізу (20 72) ммd = 51 мм
1 ряд 2 низки 3 низки 4 низки

доф

1.4 1.344 1.302 1.26

доф

Трубиd = 30 мм
1.61 1.546 1.497 1.45

Потік теплоти, рухаючись олією повітрю через стінку бака, Вт


, (1.10)

де до — коефіцієнт теплопередачі,Вт/(м2 До);

FДо — зовнішня розрахункова поверхню бака, визначену за (1.5) чи (1.6) — для рівного бака і з (1.8) — для бака зохлаждающими трубами, м2;

>DtМ – У — різницю температур між олією і повітрям, °З, знайдено раніше по (1.4).

Коефіцієнт теплопередачі,Вт/(м2 До), можна розрахувати за такою формулою для пласкою стінки

,

деdЗ — товщина стінки бака, зазвичай 3 – 5 мм;

lЗ — коефіцієнт теплопровідності бака,Вт/(м До), бак

виконано із горіхового стали,

lЗ = 45 55Вт/(м До);

>ВН, М — коефіцієнти тепловіддачі з м'якою внутрішньою і зовнішньої поверхні стінки бака,Вт/(м2 До).

Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі від олії до стінки >ВН і зажадав від стінки до повітрю М виробляється для умов тепловіддачі за природного рух і повітря, та олії відповідно до [3, 4, 6].

Фізичні параметри повітря прийняти з докладання 2 по розрахункової температури повітря, а трансформаторного олії з докладання 3 — по середньої температурі олії.Константикритериальних рівнянь вибрати з додатків 4,5 з урахуванням умов тепловіддачі і вертикального розташування бака.

>Уточняются температури, °З,:

- зовнішньої поверхні бака

, (1.11)

деtУ — температура повітря, °З; і

- трансформаторного олії всередині бака

, (1.12)

деtЗ — температура поверхні бака.

Через малого термічного опору стінки бака (), температури внутрішній і зовнішньої поверхні бака можна взяти однаковими.

Потік теплоти, випромінюваний із поверхні бака, Вт,

, (1.13)

де з0 = 5.67Вт/(м24) — коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;

e — ступінь чорноти стінки бака. Для окисленої стали прийняти e » 0.8.

FЛ — поверхню випромінювання, м2, визначену за (1.5) чи (1.6) — для рівного бака, і з (1.7) — для бака зохлаждающими трубами;

ТЗ — температура поверхні бака, До, уточнена по (1.11);

ТУ — температура тіл, сприймають потік променистої енергії, приймається рівної температури повітря, До.

Правильність розрахунків оцінюється за загальним (сумарному) потоку теплової енергії, Вт,

. (1.14)

Він повинен мати відчутні відмінності від прийнятого по (1.1).

Розрахунок необхідні до різних значень температури навколишнього повітря навіть уявити залежність зміни температури олії від температури повітря.

При заданої температури повітря (найбільшої) аналогічно здійснити розрахунки і побачити залежність зміни температури олії від навантаження трансформатора, приймаючи різних значень коефіцієнта завантаження доЗ відповідно до завданням. Результати різних варіантів розрахунку оформити як таблиць. Отримані залежності проаналізувати і прокоментувати.


тема 2. Розрахунок системи забезпечення мікроклімату осередків ру 6-10 кв

>Комплектное розподільче пристрій (КРУ) — це сукупність електротехнічного устаткування, який буде необхідний схеми розподільних пристроїв (РУ), змонтованого окремими шафах. Вони широко застосовуються на розподільних підстанціях енергосистем, преосвітніх підстанціях, підстанціях промислових і сільськогосподарських підприємств тощо. РУ набирається із окремих шаф КРУ з умонтованим у яких електротехнічним устаткуванням високої напруги, пристроями релейного захисту, приладами виміру, автоматики, олійними вимикачами та інших. Нині широко застосовують зовнішню установку шаф КРУ. Для надійності роботи устаткування незалежно та умовами довкілля необхідно підтримувати певний мікроклімат по певній температурі й вологості повітря всередині шаф КРУ. У холодний (зимовий) період року можливо переохолодження і замерзання олії, що порушить роботу олійних вимикачів, неприпустимо також переохолодження системи релейного захисту та освіту інею (>десублимации вологи) за високої відносної вологості повітря. У весняноосінній період спостерігається велика амплітуда добового коливання температури і за високої вологості повітря можливо випадання вологи в рідкої фазі на ізоляторах. Забезпечення теплового режиму на різні пори року підігрівом повітря всередині шаф КРУ дозволить виключити ці небажані явища і забезпечить надійну роботу устаткування. Завданням курсової роботи з другий темі є розрахунок потужності нагрівальних пристроїв з метою забезпечення температурного режиму на зимових умовах івлажностного режиму на перехідні періоди року.


2.1 забезпечення температурного режиму

Згідно з умовами роботи температура повітря всередині шаф КРУ мусить бути не нижче +5 °З. Температура зовнішнього повітря (довкілля) приймається по середньої температурі найбільш холодних діб залежно від регіону розташування підстанції з докладання 6.

Теплова потужністьподогревающего устрою визначається величиною тепловтрат через стінки шафи КРУ і випромінюванням з його зовнішньої поверхні, Вт:

, (2.1)

деQдо —конвективний потік теплоти крізь цітеплоотдающие поверхні шафи, Вт;Qл — потік теплової енергії, випромінюваної зовнішньої поверхнею шафи, Вт.

>Теплопотери крізь ці поверхні шафи (бічні, верхні) здійснюються у вигляді теплопередачі і розраховуються по рівнянню, Вт:

, (2.2)

де до — коефіцієнт теплопередачі,Вт/(м2>К),t>ВН,tМ — температура повітря всередині шафи і зовні, °З, F — розрахункова поверхню теплообміну, м2.

Її величина приймається по зовнішньої поверхні

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація