Завдання теплового розрахунку трансформатора полягає:
1) у визначенні перепадів температури між обмотками і сердечником з одного боку і маслом з іншого;
2) підборі конструкції і розмірів бака, що забезпечують нормальну тепловіддачу всіх втрат при температурах обмоток, сердечника і масла, що не перевищують допустимих значень;
3) перевірному розрахунку перевищує температури обмоток, сердечника і масла над температурою навколишнього повітря.
Тепловий розрахунок трансформатора проводиться після електромагнітного і механічного розрахунку обмоток і сердечника. При правильному виборі електромагнітних навантажень і правильному розподілі і виборі розмірів охолоджуючих масляних каналів внутрішні перепади температури в обмотках і сердечнику виявляються не вище зазвичай допускаються величин. Внаслідок цього тепловий розрахунок обмоток зводиться до перевірочні визначенням перепадів температури всередині них і на поверхні для прийнятої конструкції і розмірів обмотки. Для обмотки з прямокутного проводу внутрішній перепад температури, ° С, можна визначити:
qо = 10-4,
де q - щільність теплового потоку на поверхні обмотки, Вт / м2, що визначається:
для обмотки ВН
.
для обмотки НН
.
де d - товщина ізоляції на одну сторону по рис. 1, см; lіз - теплопровідність ізоляції проводу, Вт / (см × ° С), що визначається для різних матеріалів по табл. 1.
Питомі теплопровідності різних ізоляційних матеріалів
Бавовняна стрічка лакована
Бакелізірованная полотняна стрічка
Папір лакована (просочена лаком)
Мал. 1. До розрахунку внутрішнього перепаду температури в багатошарових обмотках з круглого і прямокутного проводів
Мал. 2. До розрахунку внутрішнього перепаду температури в обмотках з прямокутного проводу
Визначається внутрішній перепад температури, ° С, для кожної обмотки:
обмотка НН qо1 = 10-4;
обмотка ВН qо1 = 10-4.
Обмотка з дроту круглого перетину звичайно виконується багатошарової циліндричної.
Повний внутрішній перепад температури, ° С, в обмотках з круглого дроти, які не мають горизонтальних охолоджуючих каналів:
qо2 =.
де - радіальний розмір обмотки, см; Р - втрати, що виділяються в 1 см3 загального обсягу обмотки (рис. 2).
Для мідного дроту Р, Вт / см3, визначається за формулою
Рм = 1,68 10-2; (1)
для алюмінієвого проводу
Ра = 2,71 10-2, (1 ')
де dn.c. - товщина межслойной ізоляції, см (визначалася вище).
Середня теплопровідність обмотки, Вт / (см × ° С),
lср =. (2)
Теплопровідність межслойной ізоляції lм.с. знаходиться по табл. 1. Середня умовна теплопровідність обмотки l без урахування межслойной ізоляції, Вт / (см × ° С),
l =. (3)
де a =; lіз - теплопровідність матеріалу ізоляції витків (табл. 1).
У разі якщо обмотка намотана безпосередньо на ізоляційному циліндрі і має тільки одну відкриту поверхню охолодження, повний внутрішній перепад, ° С,
qо = = 0,28. (4)
де lср - визначається за формулою 1; - радіальний розмір котушки, см.
Середній перепад температури qср, ° С, становить 2/3 повного перепаду:
qср =. (5)
Внутрішній перепад в багатошарових обмотках, Вт / см3, з дроту прямокутного перетину підраховується за такою ж методикою, т. Е. За формулами (3) - (5) із заміною формул (1), (2) і (3) на наступні:
Рм =;
l = lіз,
де a ¢ і a - розміри проводу в напрямку руху тепла відповідно з ізоляцією і без ізоляції, см; в ¢ і в - те ж в напрямку, перпендикулярному руху тепла, см; 2d - товщина ізоляції проводу, см (на дві сторони).
Перепад температури на поверхні обмотки є функцією щільності теплового потоку q, Вт / м2, на поверхні обмотки. У практиці розрахунку застосовуються емпіричні формули для кожного окремого випадку.
Для циліндричних обмоток з прямокутного і круглого проводів, а також для багатошарових циліндричних котушкові обмоток, які не мають радіальних каналів, перепад, оC, на поверхні обмотки
qОм = К × q06,
де К = 0,285.
Для розрахунку q06 можна скористатися табл. 2.
Таблиця 2
Значення q06 і q08