A villamosenergia-transzformátor termikus számítása - fizika
Bővebben: Hőmérséklet-szabályozás biztosítása
A tanfolyamot a 110302 szakirányú "Mezőgazdaság villamosenergia-kínálata" szakos hallgatók végzik a "hőtechnika" fegyelmezés tanulmányának végső szakaszában. A munka célja, hogy megszilárdítsa és elmélyítse a hallgatók elméleti ismereteit a hőcserélés elméletével kapcsolatban, és gyakorlati készségeket szerezzen a termeléshez kapcsolódó speciális műszaki problémák megoldásában.
általános iránymutatások a tanfolyam elvégzéséhez
Ez az útmutató a következő témakörök számítási módszertanát ismerteti:
1. A hőátalakító hőfelmérése;
2. A 6-10 kV-os kapcsolóelemek mikroklímák karbantartási rendszerének kiszámítása.
A diákok elvégzik a munkát egyéni megbízással, amelyet a tanár kapott. A feladat meghatározza a tárgyat és az eredeti numerikus adatokat. A tanfolyam egy számítási és magyarázó megjegyzésből és egy grafikus részből áll.
A víz részen egyértelműen meg kell határozni a tanfolyam céljait, és rövid leírást kell adni a tervezési tárgyról.
Minden számítást SI egységben kell végrehajtani. Számítsuk ki a képleteket a bejövő mennyiségek részletes dekódolásának feltárásához és kíséréséhez, méreteik feltüntetésével.
A kurzus grafikus része egy A1 formátumú lapon (A2 megengedett). A rajzok elkészítése és a magyarázó jegyzeteknek meg kell felelniük az ESKD követelményeinek.
téma 1. a transzformátor termikus számítása
Amikor a transzformátor működik, a villamos energia egy részét a hő formájában keletkező veszteségekre fordítják. Az olaj transzformátorokban a tekercselés és a mágneses rendszer után az olaj és a fém tartályház fűtésre kerül, a tartály külső felülete és a transzformátor körülvevő levegő közötti hőmérsékletkülönbség beállítása történik. A transzformátor fűtése a fő oka a terhelés határainak korlátozása. Ha a terhelési rendszert hosszú ideig tartják, a hőmérsékletemelkedés megáll, és a felszabaduló hőenergia a környezetbe kerül, így a hőszámítás a névleges terhelésnél a stabil állapotú termikus rendszer esetén történik. Természetesen minden tranziens üzemmód esetében, amikor a transzformátor terhelése nem haladja meg a névleges értéket, a környezeti hőmérséklet felemelkedése alacsonyabb lesz, mint a névleges terhelésnél.
A hőáramlás egy komplex pályát visz át, amely az olaj transzformátor számára lebontható az alábbi alkotóelemekké:
- a tekercs felszínétől a szigetelés külső felületéig,
- a tekercselő szigetelés külső felületétől a transzformátorolajig,
- a hő átadása a tartály belső felületére,
- a tartály belső felületétől a külső felületig,
- a tartály külső felületétől a környező levegőig.
A kiválasztott helyszínek mindegyikénél a hőátadást számításba kell venni, figyelembe véve a terjedésének módjait, amelyeket különböző hőcserzési törvények írnak le.
Egy adott teljesítményű transzformátor termikus számításának feladata a következők meghatározása:
- az olaj hőmérsékletének változása a környezeti hőmérsékleten a névleges terhelésnél;
- az olajhőmérséklet-változás függése a transzformátor terhelésén a maximális beállított környezeti hőmérsékleten.
A témában tárgyalt papír feltételezi az olajtranszformátoroknak az olaj és a levegő természetes áramlásával történő hőszámításának teljesítményét. Az erőátviteli transzformátorok műszaki adatai az 1. függelékben találhatók.
1.1 A transzformátor termikus számításának módszerei
A transzformátor termikus számítását a transzformátor adott teljesítményére és a megfelelő tartálytervezésre végezzük [1].
A számítás a transzformátor felső rétegeinek átlagos olajhőmérsékletének meghatározását jelenti különböző üzemállapotokban a terhelési feltételek és az év időszaka alatt. A technikai feltételek (GOST 11677-85) szabályozzák a tekercsek maximális hőmérséklet-emelkedésének normáit az év legmelegebb időszakában 105-110 ° C-on, átlagosan évi 75 ° C-os hőmérsékleten. A transzformátor névleges terhelésénél a felső olajrétegek hőmérséklete nem haladhatja meg a + 95 ° C-ot a természetes olajáramlású olaj transzformátoroknál. Ha ezek a feltételek teljesülnek, akkor a transzformátor szigetelése nem gyorsuló öregedésnek van kitéve és hosszú ideig megbízhatóan működik.
A transzformátor működésének stabil állapotában az energiaveszteségek hőmennyiségbe kerülnek, és a fűtőolaj a tartály falán keresztül kerülnek a környező levegőbe. A tartály külső felszínéből származó hőenergia egy részét sugárzó hőátadás okozza.
A hőenergia teljes áramlása a transzformátor terhelésétől függ, és működésének bármelyik módján nagyjából meghatározható a képlet
ahol Q0 a tartály felülete által kibocsátott hőáram a hőkibocsátás és a sugárzás miatt W;
DPTP - teljes áramveszteség a transzformátorban, W;
DPXX és DPKZ - az alapjárati és rövidzárlat áramkimaradása, W;
- a transzformátor terhelési tényezője;
IN. ITR - a transzformátor tekercselésében a névleges működési módban, és ennek megfelelően az ettől eltérő üzemmódban az A.
Nyilvánvaló, hogy a transzformátor névleges terhelése kS = 1.
Ehhez a rendszerhez előzetesen meg kell határozni a tartály falának a levegő fölötti hőmérsékletét, ° C-t [2]
ahol FL és FK - a tartály felszíne, m 2. hő hatására sugárzás és konvekció.
Az olajhőmérsékletnek a tartály falának hőmérséklete fölötti átlagos feleslege (° C) megközelítőleg kifejezhető
ahol kI = 1 - természetes olajhűtéssel és
kI = 0,9 - hűtés közben fúvással.
Ezután a tartály felsõ rétegeiben a környezeti levegõ hõmérséklete, ° C fölötti olajhõmérséklet feleslegét egyenlettel határozzuk meg
ahol q = 1 - a sima tartályoknál,
q = 1,2 - csőszerű tartályokhoz és tartályokhoz radiátorokkal.
Sima tartály esetén az FK és FL felületek egyenlőek és egyenlőek a külső kialakítású felületével, amelyet a tartály alakjának megfelelően határozunk meg, m 2:
- egy téglalap alakú tartályhoz
- ovális tartályhoz
ahol A, B, H, - a tartály méretei, m, az 1. függelékből származnak;
FCR - a tartály fedelének felülete, m 2;
0,75 egy olyan együttható, amely figyelembe veszi a fedőlap egy részének bezárását a HV és LV bemenetek szigetelőivel és különböző szerelvényekkel.
Ábra. 1. A tartály alapvető méreteinek meghatározása.
A hűtőcsövekkel ellátott tartályt 160-160 kVA teljesítményű transzformátorokban használják a hőcserélő felület növelése érdekében. Általában az ovális csöveket keresztmetszeti méretek 72 ± 20 mm, vagy kerek, átmérője 51/48 mm, falvastagsága 1,5 mm. A közelmúltban olyan alkalmazást találtak a kerek 30 mm átmérőjű, 1,2 mm falvastagságú kerekcsövekkel, amelyek növelik a hőátadást egy egységből a cső felületén. A transzformátor teljesítményétől függően a csövek sorainak száma 1-4 között változik, a csövek elrendezése folyosó. A kád csővel történő hűtésének tervezési felületének meghatározásához az egyik javasolt cső alakot kell elfogadni. A cső méretei, az R görbületi sugara, a csövek tT sorozata. a tP és más dimenziók sorai közötti lépést az 1. táblázat szerint választjuk ki a cső elfogadott alakjának megfelelően.
1. Táblázat Információ az erőátalakítók radiátoraira használt csövekre vonatkozóan
A hőátadó felület kiszámításához válassza ki a kívánt adatokat a táblázatból. 1 az 1. ábrán látható módon. 2.
Ábra. 2. A csőszerű tartály elemei.
Az egyes sorokban m kiterjesztett csőhosszat az alábbi egyenlet határozza meg:
-az első (belső) sorozathoz
,
- a második sorban
,
- a harmadik sorban
A csövek száma egy sorban az ovális tartály felszínén
.
A tartály sugárzási felülete csövekkel, m 2,
ahol d a kerek cső (51 vagy 30 mm) átmérője vagy az ovális cső (72 mm) nagyobb keresztmetszeti mérete; a1. R, tP - méretek a táblázatban. 1 a kiválasztott csőhöz, mm.
A második és az azt követő sorozat esetében az ai méretét kifejezésekkel számoljuk
ahol i = 2,3, ... a számítási sorozat száma.
A rögzítőcsövek magassága a tartályhoz, m:
- a második sorban
,
-az első sorban
.
A tartály csővezeték konvekciójának számított felülete, m 2,
ahol az FK, GL a sima tartály konvekciós felülete és az (1.5) vagy (1.6) m 2;
kF a táblázatban megadott együtthatók. 2;
FK, TP - csövek konvekciós felülete, m 2,
ahol Fl a cső 1 m-es felülete, amelyet a táblázat tartalmazza. 1.
Táblázat. 2 Az együtthatók értéke kf.
Hőáramlás, a tartály falán áteresztő olaj, W
ahol к a hőátadási együttható, W / (m 2 × K);
FK - a tartály külső kialakításának felülete (1.5) vagy (1.6) - sima tartály és (1.8) esetén - hűtőcsövekhez m 2;
A DtM-B az olaj és a levegő közötti hőmérsékletkülönbség, ° C, melyet korábban talált (1.4).
A hőátadási együtthatót, W / (m 2 × K), a sík fal alakjából számítható ki
,
ahol dі a tartály falának vastagsága, általában 3-5 mm;
lC - a tartály hővezető tényezője, W / (m × K), tartály
acélból készült,
lС = 45 # 184; 55 W / (m × K);
BH. H - a tartály falának belső és külső felülete hőátadási tényezői, W / (m 2 × K).
A hőátadás együtthatóinak kiszámítása az olajról a HV falára és a falról a levegőbe H a hőátadási körülmények között történik, mind a levegőben, mind az olajban a [3, 4, 6] szerint.
A levegő fizikai paramétereit a 2. mellékletből kell kiszámítani a kiszámított levegő hőmérséklet és a 3. melléklet szerinti transzformáló olaj alapján - az átlagos olajhőmérséklet alapján. A kritikus egyenletek állandói a 4.5 alkalmazások közül kerülnek kiválasztásra, figyelembe véve a hőátadási körülményeket és a tartály függőleges elhelyezkedését.
A hőmérsékletet, ° С, tisztázzák:
- a tartály külső felülete
ahol tВ - a levegő hőmérséklete, ° С; és
- transzformátorolaj a tartály belsejében
ahol tc a tartály belső felületének hőmérséklete.
Tekintettel a tartály falának () kis hőállóságára, a tartály belső és külső felületének hőmérséklete ugyanaz lehet.
A tartály felszínéről kibocsátott hőáram, W,
ahol c0 = 5,67 W / (m 2 × K 4) - abszolút fekete test emissziója;
e a tartály falának feketéje. Egy oxidált acél esetében vegye le a 0,8 mm-t.
FL a sugárzási felület, 2. mértéke (1.5) vagy (1.6) - a sima tartályhoz és (1.7) - hűtőcsöves tartályhoz;
TC - tartály felszíni hőmérséklete, K, finomítva (1.11);
TV - a sugárzó energia fluxusát befogadó testek hőmérséklete feltételezik, hogy egyenlő a levegő hőmérsékletével, K.
A számítások helyességét a hőenergia teljes (teljes) áramlása, a W,
Nem szabad jelentősen különböznie az (1.1) által elfogadottól.
A számítást a környezeti levegő hőmérsékletének különböző értékeire és az olaj hőmérsékletének a levegő hőmérsékletére történő változásának függvényében kell elvégezni.
Téma 2. A mikroklíma biztosítási rendszer kiszámítása 6-10 négyzetméteres sejtekre
A teljes kapcsolóberendezés (KRU) egy különálló szekrénybe szerelt kapcsolóberendezések (RU) elrendezéséhez szükséges villamos berendezés. Ezek széles körben használatosak az elosztórendszerek elosztóállomásokon, az alállomások átalakításánál, az ipari és mezőgazdasági vállalkozások alállomásain stb. RC gyűjtöttünk az egyes kapcsolószekrények beépített elektromos berendezések nagyfeszültségű relé védelmi eszközök, mérési eszközök, automata, olaj megszakítók, és mások. Jelenleg a széles körben használt kültéri telepítés kapcsolószekrények. A megbízhatóság berendezések, függetlenül a környezeti feltételek fenntartásához szükséges egy bizonyos mikroklímát hőmérséklet és páratartalom a kapcsolószekrények. A hideg (télen) időszakban, a lehető fagyasztás és a túlhűtés olajat, melyek megzavarják az olaj áramkör, szintén elfogadhatatlan utóhűtés átmosó rendszer és a fagy (deszublimálási nedvesség) magas relatív páratartalom mellett. A tavaszi és őszi időszakban megfigyelt nagy amplitúdójú oszcillációja napi hőmérséklet és magas páratartalom esetleg nedvesség elvesztését a folyadékfázisban a szigetelők. Thermal ellenőrzés különböző évszakokban a felmelegített levegő a vezérlő szekrény megszünteti ezeket a nemkívánatos hatásokat, és megbízható működés a berendezés. A cél természetesen a munka a második téma az, hogy teljesítmény számításához a fűtési eszköz, hogy a hőmérséklet-szabályozás téli körülmények és páratartalom mellett az átmeneti évszakokban.
Bővebben: Hőmérséklet-szabályozás biztosítása
Információ a munkáról: "Hőszámláló hőátalakítása"