tính toán thiết kế máy biến áp điện lực, chương 8 docx

1
Chương 8: Tính toán nhiệt
5.1 Tính toán nhiệt của dây quấn :
1. Nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõ sắt với mặt ngoài
của nó:
-Dây quấn HA: dây chữ nhật :
cd
q



.
0

Trong đó :
+

là chiều dầy cách điện ở một phiá của dây dẫn :
m
3
1
10.2,0



+
cd


: Suất dẫn nhiệt của lớp cách điện của dây dẫn
Bảng 54 :
cd

= 0,17 (W/m
0
C)
+q: Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn HA :
M
kp
q
fCu
.
1

Hay
10
1
10.
)'(
107




K
fb
abk
kI

q

( W/m
2
)
Trong đó :
+W
b
= 1 số vòng dây trong một bánh dây
+k = 0,75 hệ số che khuất bề mặt làm lạnh
+ a
K
= 0,0252 m kích thước hướng kính của dây quấn
+b
'
= 6,6.10
-3
+k
f
= 1,0164
 
876,44210.
0252,010.6,6.75,0
0164,1.1.844,360.10.57,2.107
10
3
6
1






q W/m
2
 498,0
17,0
10.2,0.876,442
3
01



0
C
- dây quấn CA: dây dẫn tròn:
tb
2
0
a.P
28,0


Trong đó : + a= 0,0375 (m) là chiều dày dây quấn
+p là tổn hao trong một đơn vị thể tích dây quấn :
8
'
l
'
22

10.
d).d(
d.
68,1p




(W/m
3
)
+d=1,4.10
3
(m)
+d=1,8.10
3
(m)




2
+ )m(10.48,0
3
l



p =1,68
4,57510.

10.8,1.10).48,08,1(
10.4,1.10.678,2
8
33
6.2.122





(W/m
3
)
+
'
1l
l
'
1
tb
d
)d(.



: dẫn xuất nhiệt trung bình
17,0
1



(W/m
0
C)
336,0
10.8,1.17,010.48,0.454,0
10).48,08,1.(17,0.454,0
33
3
tb






(W/m
0
C)
C743,6
336,0
0375,0.4,575
.28,0
0
2
02

Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt của dây quấn CA:
915,684
275,3
001,1.855,2240

M
k.P
q
2
2f2Cu
2
 (W/m
2
)
2. Nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn đối với dầu :
-Dây quấn HA :
6,0
13211d0
q.35,0.k.k.k


(6-10b)
Trong đó : +
0,1k
1

khi làm lạnh tự nhiên bằng dầu.
+ 1,1k
2

đối với dây quấn trong (HA)
+ 85,0k
3

(Bảng 55) khi h 159,02,25/4a/

r


C666,12876,442.35,0.85,0.1,1.0,1
06,0
1d0




-Dây quấn CA :
Cqk
d
06,06,0
220
329,14915,684.285,0. 

3. Nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn đối với dầu :
Dây quấn HA:
C
ddtb
0
100
164,13666,12498,0
01


Dây quấn CA: .C824,18329,14743,6.
3
2

3
2
0
2d002dtb0

5.2 Tính toán nhiệt của thùng dầu :
1. Chọn loại thùng :
Theo bảng 57 ta chọn kết cấu thùng vách phẳng có ống làm lạnh
cong.
2. Các kích thước tối thiểu bên trong thùng




3

- Khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn CA đến dây quấn CA :
40s
1

(mm) (Bảng 31) với 85
2

th
U KV, bọc cách điện 4(mm)
- Khoảng cách từ dây dẫn ra đến vách thùng dầu :
42s
2

(mm) (Bảng 31) với

85U
2th

KV ,bọc cách điện 4 (mm)
-Khoảng cách từ dây dẫn ra HA đến dây quấn CA :
90s
3

(mm) (Bảng 32)
-Khoảng cách từ dây dẫn ra HA đến vách thùng
25s
4

(mm) (Bảng 31)
- Đường kính dây dẫn ra không bọc cách điện của dây quấn HA:
10d
2

(mm)
- Đường kính dây dẫn ra có bọc cách điện của dây quấn CA:
25d
1

(mm)
- Khoảng cách giữ dây quấn cao áp và vách thùng :
125251090sdss
4235








(mm)
- Chiều rộng tối thiểu của thùng
59,010).102590254240(357,0
10).dssdss(DB
3
3
243121
''
2










Lấy B =0,6
- Chiều dài tối thiểu của thùng :
3
5
"
2
10.s.2DC.2A





360,110.125.2357,0377,0.2
3





(m)
- Chiều cao ruột máy :




4
H
1
=l
t
+2.h
g
+n.10=0,562+2.0,16+40.10=0,93 (m)
Trong đó : + n làchiều dày tấm lót dưới gông dưới : n=40 mm
+chiều cao trụ: l
t
=0,412+2.0,075=0,562 (m)
+chiều cao gông h

g
=0,160 m
- Chiều cao tối thiểu từ gông trên đến nắp thùng : H
2
Theo bảng 58 lấy H
2
= 400 mm= 0,4 m
Khi bộ điều chỉnh điện áp đặt nằm ngang giữa gông trên và nắp
thùng.
- Chiều cao thùng : H=H
1
+H
2
=0,93+0,4=1,33(m)
3. Diện tích bề mặt bức xạ và đối lưu của thùng dầu :
- Nhiệt độ chênh trung bình cho phép của dầu đối với không khí cho
dây quấn nóng nhất CA : C176,41824,1860
0
dk





- Nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí :
C50C4,49176,41.2,1.2,1).(2,1
00
dktkdt









- Nhiệt độ chênh trung bình của vách thùng đối với không khí :

tk
=
dk
-
dt
=41,176-6=35,176
0
C
Trong đó: lấy nhiệt độ chênh của dầu đối với vách thùng 
dt
=6
0
C
- Chọn số dãy ống là một dãy (Bảng 60)
- Bán kính cong của các ống lấy R= 0,15(m)
- Chọn loại ống tròn đường kính 30/27 mm dày 1,5 mm
- Khoảng cách giữa hai ống cạnh nhau (bước ống) : t
ô
=50 mm
(Bảng 60)
- Lấy đoạn ống a=50 mm
- Khoảng cách giữa hai tâm ống :

5
b = H- (c+e).10
-3
=1,33 - (60+70).10
-3
=1,2 (m)
Trong đó các khoảng cách c = 60 mm , e =70 m (Bảng 61)
-Chiều dài khai triển của ống :
l = b + ( .R-2.R+2.a ).10
-3
= b +( 1,14.R+2.a ).10
-3
=1,2 + (1,14.150+2.50 ).10
-3
= 1,470 (m)
- số ống trong dãy : m
ô
= 68
05,0
6,0.)6,036,1.(2
t
B.)BA(2
o









- Bề mặt bức xạ của thùng :
M
bx
=( 2.( A-B )+.B+.( 2.a+2.R+2.t
d
.(n-1) +d ).10
-3
).H + 0,5.M
n
Trong đó bề mặt bức xạ của nắp thùng :
0,5.M
n
=0,5.( b
n
(l
n
- b
n
) +.b
n
2
/4 ) = 0,5.( (B+2.b
v
).(A-
B)+.(B+2.b

v
)
2
/4
Trong đó : b
n
=B+2.b
v
là chiều rộng nắp thùng
l
n
=A+2.b
v
là chiều dài nắp thùng
b
v
=0,08 m là chiều rộng vành nắp thùng .
2
2
n
m52,0)
4
)16,06,0(
)6,036,1)(16,06,0.((5,0M.5,0




M
bx

=( 2.(1,36-
0,6)+.0,6+(2.0,05+2.0,15+0,03)).1,33+0,52=4,756 (m
2
)
- Bề mặt đối lưu của thùng : M
đl
=M
fđl
.k
ht
+M
ôđl
.k
hô
Trong đó : hệ số hình dáng (Bảng 56) k
ht
=1,4.1,15 = 1,61
k
hô
=1,61
+Bề mặt đối lưu của thùng phẳng và nắp :
M
fđl
=(2.(A-B)+.B).H+0,5.M
n
=( 2.(1,36-0,6)+.0,6) ).1,33+0,25 =5
(m
2
)
+Bề mặt đối lưu của ống :

M
ôđl
=M
m
.m.l=0,0942.68.1,47=9,42 (m
2
)

M
đl
=5.1,61+9,42.1,61=23,21 (m
2
)
Trong đó M
m
=0,0942 (m
2
) là diện tích bề mặt một mét ống
(Bảng60)
- Bề mặt đối lưu của thùng theo tổng tổn hao :
bx
25,1
tk
'
dl
M.12,1
.5,2
P.05,1
M









6
Trong đó +Tổng tổn hao :
4659689,3844934,813PPP
n0






(W)
+Bề mặt bức xạ :
M
bx
=(2.(A-B)+.B).H.k=(2.(1,36- 0,6)+.0,6).1,33.1,5=6,8 (m
2
)
Với k=1,5 (Bảng 59) là hệ số hình dáng thùng
226,158,6.12,1
176,35.5,2
4659.05,1
M
25,1

'
dl

(m
2
)
Ta thấy M
đl
>M
đl
’
5.3 Tính toán cuối cùng nhiệt chênh của dây quấn và dầu :
1.Nhiêt độ chênh của thùng dầu đối với không khí :
 
 
C7,27
21,23.5,28,6.8,2
689,3844934,81305,1
M.5,2M.8,2
PPk
0
8,0
8,0
dlbx
n0
tk




















2. Nhiệt độ chênh của dầu sát vách thùng so với thùng :
6,0
dl
n0
1t.d
M
)PP.(k
.165,0.k










= 1,4
21,23
)689,3844934,813.(05,1
.165,0.1
6,0








0
C
3. Nhiệt độ chênh của thùng dầu so với không khí :
8,317,271,4
tkdt
'
dk









0
C
4. Nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí :
50388,31.2,1).(
tkdtdk









0
C
5. Nhiệt độ chênh của dây quấn đối với không khí :
6,508,31824,18'
dkdtb0k0








< 60
0
C

5.4 Trọng lượng ruột máy,dầu và bình giãn dầu:
1. Trọng lượng ruột máy :


897)608,524889,222.(2,1GG2,1G
ldqr





(Kg)
Trong đó :
+Trọng lượng dây quấn :
889,22251,6191,130188,86GGGG
c/d2Cu1Cudq







(Kg)
+Trọng lượng lõi sắt : 608,524GGG
GTl



(Kg)

2. Trọng lượng dầu :
-Thể tích dầu trong thùng : V
d
=V
t
-V
r
=1,461-0,163=1,298 (m)
Trong đó :




7
+
461,133,1.
4
6,0
.6,0.36,1H.
4
B
.B.AV
22
t
















(m
3
)
+Thể tích ruột máy :
163,0
5500
897G
V
r
r
r


 (m
3
) ; Với 
r
=5500 (Kg/m
3
)
-Trọng lượng dầu :







5854)298,1.(9,0.05,1GVV.9,0.05,1G
dortd






(Kg)
Trong đó :
G
dô
: là trọng lượng dầu trong hệ thống làm lạnh : 68 ống ,mỗi ống
dài 1,47 m
trọng lượng 1 mét dầu trong ống là 0,45 (Kg) (Bảng 60)
3.Bình dãn dầu :
Bình dãn dầu làm bằng thép có chiều dày 2 mm ,được đặt nằm ngang
trên nắp thùng.
Thể tích bình : 13,0298,1.1,0V.1,0V
dgd



(m)

-Chiều dài bình : 61,005,0.26,010.a.2Bl
3
gd






(m)
Lấy 6,0l
gd

(m)
-Đường kính bình dãn dầu : m
l
V
d
gd
gd
53,0
6,0.
13,0.4
.
.4


========================================

8