Определение превышения температуры обмоток над температурой масла

При тепловом расчете трансформатора определяются три основных перепада температуры:

- превышение температуры обмотки над температурой масла θ _ОМ ;

- превышение температуры магнитопровода (стали) над температурой масла θ _СМ ;

- превышение температуры масла над температурой окружающего воздуха θ _МВ .

Нагрев будет соответствовать нормам, если         

В курсовом проекте при проведении проверочного расчета определяется превышение температуры обмотки и масла над температурой окружающей среды.

Превышение температуры обмоток над температурой масла θ _ОМ определяется удельным тепловым потоком q, проходящим через поверхность обмоток, и складывается из двух составляющих:

- превышения температуры наиболее нагретых точек внутри обмотки над температурой поверхности θ _О , которое находится по законам теплопроводности;

- превышение температуры поверхности обмотки над температурой масла θ _ПМ , которое находится по законам конвективного теплообмена.

Удельный тепловой поток q определен в п.3.8, 3.9, 3.10 при расчете обмоток и параметров короткого замыкания.

 

Таблица 32. Удельные теплопроводности λ 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	390
Алюминий	226

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

 

Перепад температуры между наиболее нагретой точкой внутри обмоток и поверхностью θ _О определяется как для плоской стенки с внутренним источником тепла, равномерно распределенным по объему обмотки (п.2.4.1):

,

где - толщина обмотки или её части, отделенной охлаждающим каналом, в направлении теплового потока (рис. 25);

 – средний коэффициент теплопроводности с учетом неоднородности материала обмотки.

После подстановки соответствующих значений  и геометрических размеров провода и обмотки получаем следующие расчетные формулы для цилиндрических обмоток:

провод прямоугольного сечения

,

провод круглого сечения

,

где - число слоев обмотки или её части, отделенной охлаждающим каналом; b,  – размеры прямоугольного провода в направлении, перпендикулярном тепловому потоку; d,  – диаметр голого провода и с изоляцией; - толщина изоляции провода на две стороны и её коэффициент теплопроводности (табл. 32); - толщина межслойной изоляции (табл. 13) и её коэффициент теплопроводности.

При отсутствии межслойной изоляции () формулы упрощаются:

,

.

Для винтовой обмотки с каналами при намотке плашмя и для катушечной обмотки с каналами между каждой катушкой                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

.

 

Рис. 25. Направление теплового потока различных обмоток: цилиндрической

однослойной (a), многослойной из круглого провода (б),

винтовой и катушечной (в)

 

Определяем перепад температуры поверхности цилиндрической обмотки с осевыми каналами над температурой масла по эмпирической формуле

и на поверхности катушечной или винтовой обмотки с горизонтальными каналами по эмпирической формуле

В последней формуле K ₁ = 1,0 для наружной обмотки ВН и K ₁ = 1,1 для внутренней обмотки НН, K ₂ – зависит от отношения высоты канала h _К к его глубине (ширине обмотки) a и может быть принят в соответствии с рекомендациями:

h K/a	0,07-0,08	0,1	0,13-0,14	0,2 и выше
K 2	1,1	1,0	0,9	0,8

Формулы справедливы, если размеры осевых и горизонтальных каналов не меньше, чем указано в табл.14.

Превышение температуры обмотки над температурой масла

.