double arrow

Нагревание и охлаждение. Магнитные потери в сердечнике трансформатора и электрические потери в его обмотках обусловливают выделение тепла

Магнитные потери в сердечнике трансформатора и электрические потери в его обмотках обусловливают выделение тепла. В начальный промежуток времени работы трансформатора с нагрузкой имеет место неустановившийся тепловой процесс, в течение которого лишь часть тепла отдается окружающей среде, а другая часть остается в сердечнике и обмотках, повышая их температуру. По мере роста последней увеличивается отдача тепла. При некоторой температуре сердечника и обмоток все тепло, выделяющееся в них, отдается окружающей среде. Эта температура является установившейся, соответствующей установившемуся тепловому режиму. Она не должна превышать определенных пределов.

По ГОСТ 401-41 допускаются следующие температуры (°С):

для обмоток  
для сердечника (на поверхности)  
для масла (верхних слоев)  

При этом температура окружающего воздуха принимается равной 35°С.

Применяемые для трансформаторов изоляционные материалы резко снижают свои изоляционные и механические свойства при длительном повышении температуры. Особенно это относится к бумаге, являющейся одним из основных изоляционных материалов, применяемых в трансформаторостроении. Она в большой степени подвержена так называемому старению. Чем выше выбрана для нее температура, тем меньше срок ее службы.

Нужно отметить, что указанные температуры не должны непрерывно искусственно поддерживаться в трансформаторе путем увеличения его нагрузки, так как в этом случае значительно сократился бы срок службы трансформатора по сравнению с его нормальным сроком в 15…20 лет. Указанные температуры установлены в предположении суточного и годового колебаний температуры окружающей среды, следовательно, в предположении, что в эксплуатационных условиях периоды работы трансформатора с наивысшими указанными температурами чередуются с периодами работы при более низких температурах.

Чтобы при допустимых превышениях температуры нагретых сердечников и обмоток над температурой окружающей среды все тепло отдавалось окружающей среде, необходимо иметь достаточную поверхность охлаждения.

В масляных трансформаторах тепло, образующееся в сердечнике и обмотках, отдается маслу. Масло отводит это тепло к стенкам бака, которые с наружной стороны отдают его окружающему бак воздуху. Движение тепла от одной части трансформатора к другой обусловлено разностью температур. Распределение температур отдельных частей трансформатора показано на рисунке 1.33. Здесь же показаны пути движения частиц масла, омывающего сердечник и обмотки, и частиц воздуха, омывающего наружные стенки бака.

Рис. 1.33. Распределение температуры отдельных частей трансформатора по его высоте: 1 - обмотка; 2 - сердечник; 3 - масло; 4 - стенки бака

Чем больше мощность трансформатора, тем больше в нем потери (по абсолютной величине) и тем больше, следовательно, должна быть его поверхность охлаждения для отвода образующегося тепла. Этим и объясняется главным образом увеличение размеров трансформатора при увеличении его мощности.

При увеличении размеров трансформатора его мощность и потери растут быстрее, чем поверхность охлаждения. Поэтому при возрастании мощности трансформатора охлаждение его должно быть более интенсивным.

Для трансформаторов небольшой мощности (до 20…30 кВА) применяются баки с гладкими стенками (рис. 1.34,а). Для трансформаторов средней и большой мощности приходится брать трубчатые баки (рис. 1.34,б) или баки с радиаторами (рис. 1.34,в). Для очень мощных трансформаторов применяются баки с радиаторами, которые обдуваются при помощи особых вентиляторов, вследствие чего значительно увеличивается теплоотдача с их поверхности.

а б в

Рис. 1.34. Трансформаторы: а - с гладким баком; б - с трубчатым баком; в - с радиаторным баком

Контрольные вопросы по теме:

1. От чего зависит ЭДС взаимоиндукции во второй обмотке трансформатора?

2. Что такое коэффициент трансформации?

3. Почему в силовых трансформаторах обмотка низшего напряжения располагается ближе к стержню?

4. Почему в обмотках трансформаторов при малых токах применяются провода круглого сечения, а при больших токах – прямоугольного?

5. Чем определяется срок службы трансформатора?

6. В чём преимущество трёхобмоточного трансформатора?

7. Что такое группа соединения обмоток трансформатора?

8. Что произойдёт если на параллельную работу включить трансформаторы с разными группами соединения обмоток?

9. Почему регулировочные ответвления трансформатора делают от обмоток высшего напряжения?

10. Почему общую часть обмотки автотрансформатора можно намотать тонким проводом?

11. Чем отличается автотрансформатор от двухобмоточного трансформатора?

12. Каковы основные преимущества и недостатки автотрансформаторов?

13. Почему для сварки используются трансформаторы с круто падающей внешней характеристикой?

14. Чем отличается сварочный трансформатор от обычного трансформатора?

15. Для какой цели служат измерительные трансформаторы?

16. Почему нельзя оставлять разомкнутой вторичную обмотку трансформатора тока?


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: