Охлаждение трансформаторов с радиаторами, обдуваемыми вентиляторами - Охлаждающие устройства масляных трансформаторов

Страница 13 из 23

Радиаторный бак при естественном охлаждении может обеспечить нормальную теплоотдачу для трансформаторов мощностью до 7 500 кВА.

Рис. 31. Трансформатор мощностью 4 МВА со штампованными радиаторами.

Рис. 32. Устройство волнистого радиатора. 1 — трубка (сталь толщиной 2 мм); 2 — коллектор — коробка из стали толщиной 4 мм; 3 — фланец; 4 — волна (сталь толщиной 1,5 мм).
У трансформаторов 4-го габарита мощностью 10 000 кВА и выше периметр гладкого бака оказывается
Недостаточным для размещения необходимого количества радиаторов с целью получения нужной поверхности охлаждения. В этом случае приходится прибегать к принудительному (искусственному) охлаждению или, как принято говорить в трансформаторостроении, к дутьевому охлаждению.
При этом способе охлаждения можно увеличить теплоотдачу радиаторов на 40% по сравнению с теплоотдачей при естественном охлаждении.
Указанный способ охлаждения не исключает, однако, работы радиаторов, используемых для дутьевого охлаждения, без дутья, т. е. при естественном охлаждении. Но это возможно только при неполной нагрузке трансформатора. Трансформатор способен длительно работать с выключенным устройством принудительного охлаждения (дутья) при нагрузке, равной 1/3 номинальной.
Дутье осуществляется небольшими вентиляторами — «крыльчатками» (рис. 33), закрепленными на вертикальном валу электродвигателя
Крыльчатка имеет четыре лопасти, отштампованные из стали толщиной 1 мм, и центральной «звездочки». Лопасти имеют продольные ребра для придания им необходимой жесткости. Звездочка штампуется из стали и имеет овальное отверстие для посадки крыльчатки на вал двигателя.

Соединение каждой лопасти со звездочкой осуществляется двумя заклепками. Лопасти по отношению к горизонтальной оси повернуты на 25°. Диаметр крыльчатки равен 380 мм; ее вес составляет около 0,4 кг. Готовая крыльчатка подвергается статической балансировке, после чего устанавливается на вал двигателя. Конец вала имеет резьбу М16 для навертывания на него глухой гайки, удерживающей крыльчатку на валу.
Для вращения крыльчатки применяются трехфазные асинхронные электродвигатели типа АЭЛ-31/4 с короткозамкнутым ротором. Двигатель изготовляется в водонепроницаемом исполнении и предназначен для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха до +35°С. Расположение вала двигателя вертикальное.
Номинальные данные двигателя: 250 вт, 220 или 380 в, 1 450 об/мин.

Рис. 33. Вентилятор — четырехлопастная «крыльчатка».
Обмотка статора имеет влагостойкую изоляцию. Наружу, через штуцер с сальниковым уплотнением, выводятся три конца обмотки статора.
Между крыльчаткой и корпусом двигателя на валу устанавливается водоотражающий колпак, отштампованный из стали. Он служит для защиты от попадания дождя в места уплотнений вала двигателя и подшипникового щита.
Двигатели с крыльчатками 1 устанавливаются в «межтрубном пространстве» радиатора (рис. 34). На каждый радиатор устанавливается по два двигателя. Двигатели устанавливаются на плите 6, прикрепленной болтами к двум угольникам 7, приваренным к трубам радиатора 4.

Рис. 34. Установка вентиляторов на сдвоенных радиаторах. 1 — двигатель типа A3JI-31/4 с вентилятором; 2 — трехжильный кабель в резиновом шланге (КРПТ 3X4 мм2), помещенный в гибкий рукав из стальной оцинкованной ленты; 3 — стенка бака; 4 — радиатор; 5— распределительная коробка; 6 — плита для установки вентилятора; 7 — угольник.

Каждый двигатель скрепляется с плитой тремя болтами, которые пропускаются снизу сквозь отверстия в плите и ввертываются в глухие резьбовые отверстия, расположенные в нижней части корпуса двигателя. Между плитой и двигателем ставятся амортизирующие резиновые прокладки.
Максимальная теплоотдача радиатора получается при установке вентиляторов несколько ниже середины высоты радиатора. На Электрозаводе принята высота установки вентиляторов около Уз расстояния между осями патрубков радиатора, считая от нижнего.
Вентилятор забирает воздух снизу и направляет его вверх, при этом обдувается верхняя, наиболее нагретая часть труб. Благодаря этому получается хорошее охлаждение масла в трубах. При скорости воздуха, которую дают вентиляторы, измеренной в ряду труб между отдельными трубами и равной 1,25 м/сек, теплоотдача одного радиатора, имеющего 64 трубы при расстоянии между центрами патрубков 3 250 мм и при среднем превышении температуры масла над температурой воздуха 45° С, равна примерно 30,0 кет. При этом потребление мощности двумя двигателями, установленными на радиаторе, составляет 250 вт.
Питание двигателей от электросети осуществляется со щита управления через «магистральную коробку», установленную на стенке бака трансформатора. От этой коробки кабель идет к «распределительным коробкам», которые монтируются на плите, служащей одновременно и для установки двигателей. Таким образом, питающая магистраль (рис. 35) образуется путем соединения всех распределительных коробок 3 и магистральной коробки 2 в кольцевую цепь с помощью отрезков гибкого трехжильного кабеля 6 марки КРПТ, сечением жилы 4 мм2, проложенных в металлическом рукаве марки РЗ по стенке бака трансформатора. Распределительная коробка служит для присоединения электродвигателей к питающей магистрали 1. В распределительной коробке установлены шесть предохранителей 4 типа ПД-1 с плавкими вставками на номинальный ток 2 а для напряжения 380 о и 4 а для напряжения 220 в. Этим предусмотрена защита двигателей от токов короткого замыкания. В силу этого выход из строя одного-двух двигателей не влечет за собой выхода из строя всей системы.
В настоящее время на Электрозаводе применяется для дутья на новых типах трансформаторов крыльчатка серии МЦ № 4 (рис. 36). Эта крыльчатка дает большую производительность и увеличивает теплоотдачу радиатора. Крыльчатка имеет четыре лопасти, отштампованные из стали толщиной 1,5 мм, и диск из стали тол- шиной 4 мм с овальным отверстием в центре для посадки крыльчатки на вал двигателя. Лопасти соединяются с диском электросваркой. Они повернуты по отношению к горизонтальной оси на 35°. Диаметр крыльчатки равен 420 мм2, ее вес равен 1,3 кг. Готовая крыльчатка должна подвергаться динамической балансировке до значений норм небаланса не более 6 Г * см. Посадка крыльчатки на вал аналогична описанной выше.

Рис. 35. Схема питания электродвигателей дутьевого охлаждения трансформаторов.
1 — провода от источника питания; г— магистральная коробка; 3 — распределительная коробка; 4 — предохранитель типа ПД-1; 5 — провода к электродвигателям; 6 — кабель, соединяющий распределительные коробки.
Для вращения крыльчатки применяются те же двигатели, что и для крыльчатки диаметром 380 мм, т. е. A3JI-31/4, но потребляемая двумя двигателями мощность увеличивается до 620 вт. Суммарное осевое усилие на шарикоподшипники двигателя от веса крыльчатки и осевого давления составляет 2,5 кГ.
При обдуве радиаторов крыльчаткой новой конструкции скорость воздуха повышается с 1,25 м/сек (при старой конструкции крыльчатки) до 1,8 м/сек. Это снижает температуру верхних слоев масла в трансформаторе в среднем на 7—10° С.
Применение крыльчаток серии МЦ позволяет уменьшить количество радиаторов на трансформаторе, т. е. из каждых пяти радиаторов, обдуваемых старыми крыльчатками, можно ликвидировать один, установив на четырех оставшихся радиаторах крыльчатки серии МЦ, или, наоборот, не изменяя числа радиаторов, можно отцвести на 20% больше тепловой энергии потерь.

Рис. 36. Крыльчатка серии МЦ № 4.
Применение указанной крыльчатки влечет за собой изменение установки вентиляторов в межтрубном пространстве радиатора. В связи с тем, что эта крыльчатка более мощная, чем крыльчатка прежней конструкции, при ее работе возникают большие механические усилия, которые приводят к вибрации радиаторов. Вибрация же приводит к ослабеванию уплотнений патрубков радиаторов, т. е. расшатывает радиаторы. Чтобы разгрузить радиаторы от таких механических усилий, повысить их устойчивость, целесообразно установку вентиляторов осуществить непосредственно на стенке бака трансформатора (рис. 37).
К стенке бака 1 приваривается скоба 6 с тремя отверстиями. К скобе тремя болтами М16 крепится кронштейн 5. Кронштейн имеет корытообразный профиль, изготовленный из стали толщиной 4 мм. Для придания кронштейну большей жесткости снизу к нему подвариваются прямоугольные пластины. Вентиляторы 4 устанавливаются на кронштейне симметрично относительно середины длины радиатора.

Рис. 37. Установка вентиляторов на баке с радиаторами.
1 — стенка бака; 2 — растяжка 0 12 мм-, 3 — бобышка; 4 — Двигатель АЗЛ-31/4 с вентилятором серии МЦ № 4; 5 — кронштейн; 6 — скоба (болты М16); 7 — трехжильный кабель в резиновом шланге (КРПТ 3X4 мм2), помещенный в гибкий рукав из стальной оцинкованной ленты; 8 — крепление кабеля; 9 — распределительная коробка.
К передней части кронштейна крепится распределительная коробка 9. Кронштейн с вентиляторами поддерживается двумя тягами 2, имеющими на концах резьбу М12. Верхние концы тяг ввертываются в бобышки 3, приваренные под углом 22° к стенке бака.

Рис. 38. Схема однофазного двигателя типа АЭЛБ-31/4-Т.
Ci и С2 — концы рабочей обмотки статора; П, и Я2 — концы пусковой обмотки статора; JIx и Л2 — зажимы однофазной линии; Вк—устройство для включения пусковой обмотки.
Нижние концы тяг пропускаются в отверстия скоб, расположенных на кронштейне, и закрепляются гайками. При таком методе крепления вентиляторов особое внимание необходимо уделять тщательной балансировке крыльчатки. Даже небольшой небаланс вызывает вибрацию кронштейна.
На некоторых типах однофазных трансформаторов выпуска Электрозавода, в частности на трансформаторах типов ОД Г-10000/150 и ОДГ-12500/150, дутье осуществляется однофазными асинхронными электродвигателями типа АЗЛБ-31/4-Т с короткозамкнутым ротором.
Номинальные данные двигателя: 250 вт, 230 в, 1 440 об/мин, 3,2 а, пусковой ток 23,2 а.
Двигатель имеет две обмотки статора (рис. ,38) — рабочую и пусковую. При запуске двигателя одновременно включаются обе обмотки. Через 3,5 сек с момента запуска пусковая обмотка отключается и двигатель работает только с включенной рабочей обмоткой. Пуск двигателя осуществляется устройством автоматического управления дутьем.
Через штуцер с сальниковым уплотнением, ввернутый в нижнюю часть корпуса двигателя, выводятся концы рабочей обмотки Сх и С2 и пусковой обмотки Пi и Я2.
Для посадки крыльчатки на вал двигателя последний имеет шпонку. Поэтому крыльчатка серии МЦ, применяемая для однофазного двигателя, несколько изменена по сравнению с обычной крыльчаткой. Она имеет ступицу со шпоночной канавкой. Водоотражающий колпак закреплен непосредственно на крыльчатке (рис. 39)*.

*В настоящее время такие крыльчатки устанавливают и на трехфазных двигателях типа АЗЛ-31/4-.

Рис. 39. Крыльчатка серии МЦ № 4 (модернизированная).
1 — лопасть; 2 — диск; 3 — ступица; 4 — водоотражающий колпак.
В распределительной коробке установлено восемь предохранителей; четыре из них типа ПД-I имеют плавкие вставки на номинальный ток 4 а для напряжения 230 в и служат для защиты рабочей обмотки, а четыре предохранителя типа ПД-П имеют плавкие вставки на номинальный ток 10 а и служат для защиты пусковой обмотки двигателя.