 |
 |
 |
 |
SP = Po + Pihom + P2hom; . (4.101)
[J - напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора при нагрузке, которое определяется из внешней характеристики контактной машины по заданному значению вторичного тока на номинальной ступени (см. § 9.3 и 9.4);
С08ф2=- -в + гээ (4.102)"
ф2 - угол сдвига вектора вторичного тока относительно вектора напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора.
Когда параметры внешнего контура и нагрузки неизвестны, КПД трансформатора может быть рассчитан ориентировочно по следующей формуле:
11=1---. (4.103)
UiliHOM COS<Pi
Величина cos ф1 в нормальных контактных машинах при частоте 50 Гц находится в пределах 0,4-0,7.
4.6. Тепловой расчет сварочных трансформаторов
Задачей теплового расчета является определение температуры наиболее нагретых катушек первичной обмотки трансформатора и расхода воды, при котором нагрев катушек остается в допустимых пределах.
Для упрощения расчета принимаются следующие допущения:
1. Все тепло, выделяющееся в обмотках трансформатора, уносится охлаждающей водой. Следовательно, тепловой поток катушек первичной обмотки направлен ко вторичной обмотке, охлаждаемой водой.
2. Тепло, выделяющееся в магнитопроводе трансформатора, передается окружающему воздуху и не влияет на нагрев обмоток.
4.6.1. Тепловой расчет дисковых обмоток трансформатора, пропитанных лаком или залитых эпоксидным компаундом.
В соответствии с принятыми допущениями расчет температуры обмоток выполняем на основании эквивалентной схемы (рис. 4.9), показывающей теплопередачу в пределах одной катушечной группы, и схемы (рис. 4.10), на которой указана последовательность прохождения воды по дискам.
На схеме (рис. 4.9) изображены три нагретых тела: Д - диск, К1 и /С2 -катушки, прилегающие к диску с обеих сто-
Рис. 4.9. Эквивалентная схема теплопередачи в пределах одной катушечной группы
рон. Тепловой расчет производим для наиболее нагретой катушки К1, имею-Р(2) щей наибольшую плотность тока. Вво-l.s ДИМ следующие обозначения: Rx - теп-
J ловое сопротивление изоляции между
Л2в{и/?в дисками и катушкой Kh Рд.в-тепло-
У вое сопротивление пограничного слоя
7777777777777фШ777777777Г/ между стенками трубки, припаянной
к диску, и охлаждающей водой, проходящей по трубкам; Рв - тепловое сопротивление участка от входа в трансформатор до выхода из диска Д рассматриваемой группы, на котором перепад температуры эквивалентен средней температуре подогрева охлаждающей воды.
Благодаря перепаду температуры bd\ тепловой поток равный мощности потерь в катушке KU направлен к диску JX через изоляцию, отделяющую проводники катушки от -диска. Тепловой поток Р(2), равный мощности потерь в катушке К2, также направлен к диску Д и проходит через изоляцию, отделяющую проводники катушки К2 от диска Д.
Тепловые потоки P(i) и Р(2) вместе с тепловым потоком Рд, равным мощности потерь в одном диске, благодаря перепаду температуры Д/д. в переходят от внутренней поверхности охлаждающей трубки к воде.
Температура провода катушки К1
/i = A/i + A/„.B-fA4 + WB, (4.104)
где Д1 - перепад температуры между диском и катушкой К1\ Дд. в - перепад температуры между водой и поверхностью трубки; Д/в - средняя температура подогрева воды на пути от входа в трансформатор до выхода ее из рассматриваемой катушечной группы; /охл. в - температура охлаждающей воды на входе в трансформатор.
Среднее повышение температуры охлаждающей воды вычисляется по формуле
где Ргрь Ргрп, Ргр hi, Ргрп-потери в катушке и диске соответственно катушечной группы I, II, III и т. д. до рассматриваемой катушечной группы п включительно; Q--расход воды, л/с; Cy - объемная теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(л-К). 192
Группа! ГруппаЛ ----гг\Л
Выход охлшВа/ощей боВы
Вход охтВающеи
боВыс темпертура
СреВнш подогрев Воды Л fa научаспкеотбхода В трансформатор до Выхода из исследуемой группы
Рис. 4.10. Схема прохождения охлаждающей воды по дискам вторичной
обмотки
Тепловые потоки катушек KU К2 и диска Д соответственно определяются по формулам:
2 2 l*"
(i) = i/(i); 2=W(2); д=-г-.
где /(1) и 1(2) - расчетные токи, протекающие по катушкам К1 и К2 рассматриваемой катушечной группы; /2 - расчетный ток во вторичной обмотке; Г(1), Г(2) и Гд/Пд - активные сопротивления катушек К1 и К2 и диска Д, приведенные к рабочей температуре.
Перепад температуры от внутренней поверхности трубки к охлаждающей воде
ДВ-
Р(1)+Р(2)+РД
(4.106)
где Ftp - площадь внутренней поверхности трубки одного диска, см:
Frp = Tidrpl-rp-lO; (4.107)
тр - внутренний диаметр трубки, м; /тр - длина трубки одного диска, и; а - коэффициент теплосъема, равный
а= 1,16- Ю-ьЛГр"-", (4.108)
где коэффициент b учитывает теплопроводность, плотность, вязкость и некоторые другие свойства воды.
Коэффициент b находится в зависимости от так называемой средней температуры, определяемой из выражения
tcp = охл. в + 0,1 (2/охл. в -f Ав -f Д4 в). (4.109)
и его численные значения приведены в табл. 4.8.
7 Заказ № 181 193
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139