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 . ruột máy :   89 7)6 08, 52 488 9,222.(2,1GG2,1G ldqr      (Kg) Trong đó : +Trọng lượng dây quấn : 88 9,22251,6191,130 188 ,86 GGGG c/d2Cu1Cudq        (Kg) +Trọng lượng lõi sắt : 6 08, 524GGG GTl    . >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 , 384 4934 ,81 305,1 M.5,2M .8, 2 PPk 0 8, 0 8, 0 dlbx n0 tk                    2 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( 10.4,1.10.6 78, 2 8 33 6.2.122     