УРАВНЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В СИЛОВОМ КОНДЕНСАТОРЕ
Тепловой расчет является важной составной частью общего расчета силового конденсатора. При этом могут решаться две задачи. Одна, прямая, состоит в нахождении распределения температуры и точки максимального перегрева диэлектрика при заданной конструкции и свойствах материалов, другая, обратная и более сложная, состоит в том, чтобы, исходя из заданных режимов, условий эксплуатации и свойств активных материалов, определить оптимальную с точки зрения тепловых характеристик конструкцию конденсатора, обеспечивающую для данных конкретных условий экономически целесообразный ресурс при минимуме затрат. Обе задачи решаются с помощью уравнений теплообмена с граничными условиями применительно к конкретным конструкциям конденсаторов.
Подавляющее большинство конденсаторов имеют форму прямоугольного параллелепипеда (рис. 14.1, а, б), большую долю внутреннего объема которого занимает пакет. В первом приближении будем рассматривать активную часть пакета Ох с границей Г1 как сплошную среду (рис. 14.1, в), пренебрегая наличием прокладок и холостых витков, поскольку доля их незначительна. По активному объему практически равномерно распределены внутренние источники тепла. Коэффициенты теплопроводности объема Хх, Ху и Хх вдоль осей х, у и г постоянны и различны. Снаружи активный объем окружен слоем тепловой изоляции О2 с границей Гг.
Рнс. 14.1. К тепловому расчету силового конденсатора
Теплообмен с окружающей средой осуществляется через границу Гг. У конденсаторов с водяным охлаждением практически все образующееся в активном объеме тепло движется в направлении охлаждающей системы и отбирается сю. Особенности конструкции и расчета этих конденсаторов будут рассмотрены ниже. Здесь рассматривается тепловой расчет конденсаторов с воздушным охлаждением.
Пакет от корпуса обычно изолируется пропитанной кабельной бумагой. Схема изоляции показана на рис. 14.1, г. На рисунке обозначено: Дм—толщина стенки корпуса; — коэффициент теплопроводности материала корпуса; Д5—суммарная толщина пропитанной кабельной бумаги; Хб—коэффициент теплопроводности пропитанной кабельной бумаги; Дж—суммарная толщина прослойки пропитывающей жидкости, Хж — коэффициент теплопроводности пропитывающей жидкости. При расчетах весь этот комплекс удобнее характеризовать одним эквивалентным коэффициентом теплопроводности
(14.1)
где Дн—суммарная толщина эквивалентного слоя, равная полуразности внешних размеров корпуса и пакета.
Предполагается, что толщина изоляции одинакова во всех точках.
