THIẾT kế máy điện CÔNG NGHIỆP thiết kế máy biến áp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Thiết kế máy biến áp Kiều Việt Anh Anh.kv173636@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Thiết bị điện – điện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Vũ Thanh Chữ ký GVHD Bộ môn: Viện: Thiết bị điện – điện tử Điện HÀ NỘI, 1/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ************* ========0000======= NHIỆM VỤ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Họ tên SV: Kiều Việt Anh Khoá: 62 Viện Điện MSSV : 20173636 Ngành học: Thiết bị điện – điện tử Nhiệm vụ Thiết kế MBA Nhiệm vụ thiết kế Tổng dung lượng MBA S = 315kVA; Số pha m = 3; Tần số f=50Hz; Điện áp HA : U1= 400V, điện áp CA : U2 = 15000 ± (2 x 2,5 %) V; Sơ đồ tổ đấu dây quấn D/Yn-11 Máy biến áp chế tạo theo tiêu chuẩn gam mới, có đặc tính - điện áp ngắn mạch un=4% - tổn hao ngắn mạch Pn = 1050W; - tổn hao khơng tải P0 = 4200W; - dịng điện khơng tải i0=1,3% Làm lạnh dầu biến áp Thiết bị đặt trời Thiết kế với dây dẫn đồng, loại MBA ba pha trụ cấu trúc phẳng MỤC LỤC CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.1 Xác định đại lượng 1.2 Chọn số liệu xuất phát tính kích thước chủ yếu 1.3 Tính hệ số để timg hệ số  CHƯƠNG TÍNH TỐN DÂY QUẤN 11 2.1 Dây quấn HA 11 2.2 Dây quấn CA 12 CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC THAM SỐ NGẮN MẠCH 19 3.1 Tổn hao 19 3.2 Điện áp ngắn mạch 21 3.3 Tính tốn lực học ngắn mạch 22 CHƯƠNG TÍNH TỐN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ 26 CHƯƠNG TÍNH TỔN HAO VÀ DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẢI 29 CHƯƠNG TÍNH TỐN NHIỆT 33 6.1 Tính tốn nhiệt dây quấn 33 6.2 Tính tốn nhiệt thùng dầu Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Thứ tự ghép lõi sắt ba pha Hình 1-2 Nửa tiết diện trụ hình bậc thang Hình 2-1 Sơ đồ điều chỉnh điện áp dây quấn CA 13 Hình 3-1 Thanh dẫn dây quấn 20 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-2 Tính tốn sơ MBA Bảng 2-1 Số vòng dây tương ứng đầu phân nhánh 13 Bảng 2-2 Sắp xếp lại số vòng dây tất bánh 15 Bảng 2-3 Các thông số bánh dây 16 Bảng 4-1 Các kích thước tập thép 26 CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.1 Xác định đại lượng - Dung lượng pha: Sf = - Dung lượng trụ: S’ = 315 315 = 105,0 𝑘𝑉𝐴 = 105,0 kVA Dòng điện dây định mức: - CA: I2 = 12,12 A - HA: I1 = 455 A Dịng điện pha định mức: Vì dây quấn nối D/Y` - If2 = I2/√3= A - If1 = I1 = 455 A Điện áp pha định mức: - CA: Uf2 = U2 = 15000 (V) - HA: Uf1 = U1/√3 = 230.9 (V) Điện áp thử dây quấn: - Với dây quấn cao áp: Uth2 = 35 kV - Với dây quấn hạ áp: Uth1 = kV 1.2 Chọn số liệu xuất phát tính kích thước chủ yếu Chiều rộng quy đổi rãnh từ tản dây quấn CA HA: - Với Uth2 = 35 kV, theo bảng 19 ta có a12 = mm ống cách điện dày 𝛿12 = 𝑚𝑚 - Theo công thức (2.36): 𝑎1 + 𝑎2 = 𝑘 √𝑆 ′ 10−2 Tra bảng 12: Với công suất 315 kVA cấp điện áp 15 kV suy k = (0,48 ÷ 0,52), ta chọn k = 0,51 Suy : 𝑎1 + 𝑎2 = 𝑘 √𝑆 ′ 10−2 = 0,01633 𝑚 - Chiều rộng quy đổi từ trường tản: 𝑎𝑟 = 𝑎12 + 𝑎1 + 𝑎2 = 0,09 + 0,01633 = 0,0253 𝑚𝑚 Hệ số quy đổi từ trường tản: kr = 0,95 Các thành phần điện áp ngắn mạch: 𝑢𝑛𝑟 = 𝑃𝑛 1050 (𝑊 ) = = 1,333 % 10𝑆𝑑𝑚 10.315 (𝑘𝑉𝐴) 𝑢𝑛𝑥 = √42 − 1,3332 = 3,77 % Chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35mm - Cách ép trụ: ép trụ nêm với dây quấn, ép gông xà ép, không dùng bulong xuyên qua trụ gơng, sử dụng lõi thép có mối ghép xiên góc lõi, mối nối dùng mối ghép thẳng tơn Hình 1-1 Thứ tự ghép lõi sắt ba pha - Theo bảng 11 (trang 194), ta chọn từ cảm trụ Bt = 1,58 T - Theo bảng (trang 191) ta chọn hệ số tăng cường gông kg = 1,03; số bậc thang trụ 8; số bậc thang gông (chọn thấp trụ bậc) - Theo bảng (trang 190) ta chọn hệ số chêm kín kc = 0,928 - Theo bảng 10 (trang 193) ta chọn hệ số lấp đầy kđ = 0,97 - Theo công thức (2-20) hệ số lợi dụng lõi sắt: kld = kc kd = 0,97.0,928 = 0,9 - Từ cảm gông: Bg = Bt 1,58 = = 1,541(T ) k g 1,03 Từ cảm khe hở khơng khí mối nối thẳng: B "k = Bt = 1.58(T ) Từ cảm khe hở không khí mối nối xiên: - B 'k = Bt 1,58 = = 1,117(T ) 2 - Suất tổn hao trụ gông theo bảng 45 (trang 220): + Suất tổn hao trụ: pt = 1,242 W/kg + Suất tổn hao gông: pg = 1,168 W/kg - Suất từ hóa trụ gơng theo bảng 50 (trang 224): + Suất từ hóa trụ: qt = 1,675 VA/kg + Suất từ hóa gơng: qg = 1,486 VA/kg - Suất từ hóa khe hở khơng khí theo bảng 50 (trang 224): + Mối nối thẳng: p”k = 25100 VA/m2 + Mối nối nghiêng: p’k = 3190 VA/m2 Các khoảng cách cách điện chính, chọn theo điện áp thử Uth2 = 35 kV cuộn CA: - Trụ dây quấn HA: 𝑎𝑜1 = 𝑚𝑚 - Giữa dây quấn HA CA: 𝑎12 = 𝑚𝑚 - Ống cách điện CA HA: 𝛿12 = 𝑚𝑚 - Khoảng cách dây quấn CA: 𝑎22 = 10 𝑚𝑚 - Tấm chắn pha: 𝛿22 = 𝑚𝑚 - Giữa dây quấn CA đến gông: 𝑙′0 = 30 𝑚𝑚 - Phần đầu thừa ống cách điện: 𝑙đ2 = 15 𝑚𝑚 Các số tính tốn: Tra bảng 14; 15 Chọn a = 1,4 b = 0,3 Hệ số kf = 0,94 ( Tra bảng 15 ) - Hệ số quy đổi e hệ số quy đổi nửa tiết diện trụ hình bậc thang hình chữ nhật tương đương với cạnh ed, ta chọn e = Hình 1-2 Nửa tiết diện trụ hình bậc thang Hệ số dây quấn dây đồng Kdq = 2, 46.10−2 - 1.3 Tính hệ số để tìm hệ số  Trong thiết kế người ta dùng hệ số  để quan hệ chiều rộng chiều cao máy Sự lựa chọn hệ số  ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà ảnh hưởng đến thông số kỹ thuật như: Tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch… Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cơng suất, điện áp, số liệu xuất phát, tham số kỹ thuật  nhỏ, máy biến áp “gầy” cao,  lớn máy biến áp “ béo” thấp Với trị số khác tỷ lệ trọng lượng sắt trọng lượng đồng máy biến áp khác  nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều,  tăng lên lượng sắt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại Đối với máy biến áp ba pha, dùng tơn cán lạnh: - Tính hệ số: 𝐴 = 0,507 √ 105.0,0253.0,95 𝑆 ′ 𝑎𝑅 𝑘𝑅 √ = 0,1446 2 = 0,507 50.4 1,582 0,92 𝑓 𝑢𝑛𝑥 𝐵𝑇 𝑘𝑙𝑑 𝐴1 = 5,633 104 𝑘𝑙𝑑 𝐴3 𝑎 = 5,633 104 0,9 0,14463 1,4 = 214,79 𝑘𝑔 𝐴2 = 3,605 104 𝑘𝑙𝑑 𝐴2 𝑙𝑜 = 20,37 𝑘𝑔 𝐵1 = 2,4 104 𝑘𝑙𝑑 𝑘𝑔 𝐴3 (𝑎 + 𝑏 + 𝑒) = 2,4 104 0,9.1,02 0,14463 (1,4 + 0,3 + 0,41) = 150,8 𝑘𝑔 𝐵2 = 2,4 104 𝑘𝑙𝑑 𝑘𝑔 𝐴2 (𝑎12 + 𝑎22 ) = 2,4 104 0,9.1,03 0,14462 (0,009 + 0,01) = 8,8 𝑘𝑔 𝑆 𝑎2 315 1,42 −2 𝐶1 = 𝐾𝑑𝑞 = 2,46 10 0,94 0,92 1,582 1,333 0,14462 𝑘𝑓 𝑘𝑙𝑑 𝐵𝑇2 𝑢𝑛𝑟 𝐴2 = 286,37 𝑘𝑔 Trọng lượng “góc” lõi theo cơng thức (2-66c): G0 = 0, 492.104.k g kld A3 x = 0, 492.10 4.1,03.0,9.0,14463.x = 14, 71.x Tiết diện trụ tính sơ theo (2-68): T 'k = Tt Tt = 0,785.kld A2 x = 0,785.0,9.0,1446 2.x = 0,0147 x Diện tích khe hở mối nối thẳng T "k = Tt = 0,01478.x , Ở mối nối nghiêng diện tích khe hở T 'k = 2.Tt = 0,0209.x Với kết cấu mạch từ Hình , tính tốn sơ tổn hao không tải theo công thức (5-23) với hệ số tra ta tra bảng P0 = k pf pt (Gt + G0 k p0 ) + k pf pg (Gg − ( N + 2).G0 + = 1,391.Gt + 1,308.Gg + 5,890.G0 k p G0 ) Trong đó: + N: số lượng góc nối mạch từ cần tính đến ảnh hưởng tổn hao sắt (đối với MBA ba pha N = 4) + kpf = 1,13 Hệ số tổn hao phụ tra bảng 48 (trang 222) + pt: Suất tổn hao trụ + pg: Suất tổn hao gông + kpo: Hệ số kể đến tổn hao phụ góc nối mạch từ tùy theo phối hợp mối nối thẳng mối nối nghiêng khác tra bảng 46a (trang 221) Theo 4-37: 𝐹 ′′ 𝑡𝑡 𝑙𝑥 1769017.96,8 10−3 = 𝐹𝑟 ′′ = = 184350,24 𝑁 𝑙 𝑘𝑟 𝑚 0,25.0,95.4 Trong đó: + l” chiều dài qui đổi bình quân đường sức từ trường ngang + Do bố trí đầu dây quấn phân áp dây quấn nên có số vịng dây khơng có điện có khoảng trống dây quấn lx Lực nén chiều trục cực đại dây quấn: 𝐹𝑛1 = 𝐹 ′ 𝑡 + 𝐹 ′′ 𝑡𝑡 = 37256,81 + 184350,24 = 221607,06 𝑁 𝐹𝑛2 = 𝐹 ′ ′𝑡 − 𝐹 ′ 𝑡𝑡 = −37256,81 + 184350,24 = 147093,43 𝑁 Lực nén chiều trục lớn tác dụng lên dây quấn HA, 𝐹𝑛1 = 221607,06𝑁 Ứng suất nén lên đệm cách điện bánh dây: 𝜎𝑛 = 𝐹𝑛 𝑛𝑎𝑏 = 221607,06 12.0,03.0,04 = 15,39 𝑀𝑃𝑎 < 30 𝑀𝑃𝑎 Với: + n số miệng đệm theo chu vi vòng tròn dây xuyến: n = 12 (theo bảng 30, trang 206) + a,b kích thước miếng đệm, chọn a = 30 mm; b = 40 mm 24 Lưu đồ thuật tốn 25 CHƯƠNG TÍNH TỐN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ Chọn kết cấu lõi thép: Chọn kết cấu lõi thép kiểu pha trụ, thép ghép xen kẽ làm tôn cán lạnh 3404 dày 0,35 mm có mối nối nghiêng góc, trụ ép đai vải thủy tinh, khơng có sắt đệm, gơng ép xà ép gơng Kích thước tập thép tra theo bảng 41b (trang 214) Bảng 4-1 Các kích thước tập thép Thứ tự tập Trụ (mm) Gông (trong nửa tiết diện trụ - mm) 250x35 250x35 230x25 230x25 215x13 215x13 195x13 195x13 175x10 175x10 155x8 155x23 120x9 105x6 Tổng chiều dày thép tiết diện trụ (hoặc gông) bt = 2.(35+25+13+13+10+8+9+6) = 238 mm Toàn tiết diện bậc thang trụ (bảng 42b) 𝑇𝑏𝑡 = 490,6 𝑐𝑚2 = 0,02884 𝑚2 Tiết diện bậc thang gông: 𝑇𝑏𝑔 = 296,2 𝑐𝑚2 = 0,02962 𝑚2 => Tg = 0,02962.0,97 = 0,02873 Tiết diện hữu hiệu ( sắt trụ ): 𝑇𝑡 = 𝑘đ 𝑇𝑏𝑡 = 0,97.0,02884 = 0,02797 𝑚2 (5 − 2) Thể tích góc mạch từ ( Tra bảng 42b/page 171) 𝑉𝑜 = 4811 𝑐𝑚3 = 0,004811 𝑚3 26 Thể tích sắt góc mạch từ: V = 0,97.0,004811 = 0,004667 𝑚3 Chiều cao trụ: 𝑙𝑡 = 𝑙 + (𝑙′ 𝑜 + 𝑙′′ 𝑜 ) 10−3 = 0,66 + (75 + 75) 10−3 = 0,81 𝑚 ( − 7) Khoảng cách tâm trụ: 𝐶 = 𝐷′′2 + 𝑎22 10−3 = 0,32 + 0,01 = 0,33 𝑚 (5 − 8) Trọng lượng sắt góc ( 5-10 ): 𝐺𝑜 = 0,004667.7650 = 35,7 𝑘𝑔 Trọng lượng sắt theo gông ( Theo 5-12, 5-13, 5-14 ): 𝐺𝑔 = 𝐺′𝑔 + 𝐺′′𝑔 = 2.2.0,004667.0,488.7650 + 2.79,74 = 361,53 𝑘𝑔 Trọng lượng trụ sắt ( theo 5-15, 5-16a, 5-16b ): 𝐺𝑡 = 𝐺 ′ 𝑡 + 𝐺 ′′ 𝑡 = 3.0,81 .0,02797.7650 + ( 0,004667.0,25.7650 − 79,74) = 471,52 𝑘𝑔 Trọng lượng sắt toàn trụ gông: G = 361,53 + 471,52 = 833,05 𝑘𝑔 27 Lưu đồ thuật toán 28 CHƯƠNG TÍNH TỔN HAO VÀ DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẢI Trị số từ cảm trụ sắt gông: 𝐵𝑡 = 𝑈𝑣 16,58 = = 1,549 𝑇 4,44 𝑓 𝑇𝑡 4,44.50.0,02797 𝐵𝑔 = 𝐵𝑡 𝑇𝑡 0,04759 = 1,569 = 1,509 𝑇 𝑇𝑔 0,004667 (5 − 19) (5 − 20) Theo bảng 45-Trag 220 có: - Suất tổn hao trụ + Suất tổn hao sắt : pt= 1,185 W/kg + Suất tổn hao khe nối ghép xen kẽ : pkt= 915 W/m2 - Suất tổn hao gông + Suất tổn hao sắt: pg= 1,115 W/kg + Suất tổn hao khe nối ghép xen kẽ: pkg= 860 W/m2 - Ở mối nối nghiêng + Bkn= 1,11 T (Trang 129) + pkn= 330 W/m2 (bảng 45-220) Tiết diện khe hở khơng khí mối nối nghiêng Tk = 2Tt = 2.0,02797 = 0,039(m ) Các hệ số cần chọn: - Hệ số kể đến tổn hao phụ góc nối mạch từ: kpo= 10,18 (Trang 131) - kn hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối nghiêng: kn= - kt hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối thẳng: kt= 2,5 - Theo bảng 46a-221: k'po = 1,32 k"po = 1,96 - nk số khe nối thép mạch từ với mối nối chọn + Mối nối nghiêng: nkn = + Mối nối thẳng trụ: nkt = 29 + Mối nối thẳng gông: nkg = - Hệ số gia tăng tổn hao gông: kpg = (Trang 129) Hệ số tổn hao tháo lắp gông: kpt =1,05 (Trang 130) Hệ số kể đến tổn hao ép trụ để đai: kpe = 1,03 (bảng 46b-222) Hệ số kể đến tổn hao cắt dập tôn thành tấm: kpc = 1,05 (Trang 130) Hệ số kể đến tổn hao gấp mép khử bavia: kpb = (Trang 130) Số lượng góc nối mạch từ cần phải tính đến ảnh hưởng tổn hao sắt: N = 12 (Trang 131) Tổn hao không tải: 𝑃𝑜 = 𝑘𝑝𝑐 𝑘𝑝𝑏 [𝑝𝑡 𝐺𝑡 + 𝑝𝑔 (𝐺 ′𝑔 − 𝑁 𝐺𝑜 ) + 𝑝𝑡 +𝑝𝑔 𝐺𝑜 𝑘𝑝𝑜 + ∑ 𝑝𝑘 𝑛𝑘 𝑇𝑘 ]𝑘𝑝𝑔 𝑘𝑝𝑐 𝑘𝑝𝑡 = 1,05.1 [1,185.915 + 1,115 (290,13 − 12.35,7) + 1,185+1,115 290,13.10,18 + 4.0,0673.450 + 1.0,04759.967,2 + 2.0,04918.902] 1.1,03.1,05 =1078,523 W ( Sai lệch 2,72% so với giả thiết 1050 W) (5-22) Sai lệch so với tiêu chuẩn: 1078,523 − 1050 = 2,72% ( Nằm phạm vi cho phép ± 7,5% ) 1050 Theo bảng 50- trang 224 có: Suất từ hóa trụ: - Suất từ hóa trụ: qt = 1,53 (VA/kg) Suất từ hóa khe nối: qkt = 20010 (VA/m2) Suất từ hóa gơng: - Suất từ hóa gơng: qg = 1,405 (VA/kg) Suất từ hóa khe nối: qkg = 17100 (VA/m2) Suất từ hóa mối nối nghiêng: qkn = 2242 (VA/m2) Các hệ số cần chọn - Hệ số kể đến ảnh hưởng chiều rộng tôn góc mạch từ: kir = 1,25 (bảng 52b - trang 226) - Hệ số làm tăng cơng suất từ hố gông: kig = (Trang 133) 30 - Hệ số kể đến tăng cơng suất từ hố tháo lắp gông dây quấn vào trụ: kit = 1,04 (Trang 133) - Hệ số kể đến ảnh hưởng việc ép mạch từ để đai: kie = 1,04 (Trang 133) - Hệ số kể đến ảnh hưởng việc cắt gọt bavia: kib = (Trang 133) - Hệ số kể đến ảnh hưởng việc cắt dập thép: kic = 1,18 (Trang 133) - Hệ số chung, kể đến ảnh hưởng góc nối phân hợp khác số lượng mối nối nghiêng mối nối thẳng: kio = 17,85 (bảng 53- trang 227) Cơng suất từ hóa khơng tải: 𝑄𝑜 = 𝑘𝑖𝑐 𝑘𝑖𝑏 [𝑞𝑡 𝐺𝑡 + 𝑞𝑔 (𝐺 ′𝑔 − 𝑁 𝐺𝑜 ) + + ∑ 𝑞𝑘 𝑛𝑘 𝑇𝑘 ]𝑘𝑖𝑔 𝑘𝑖𝑒 𝑘𝑖𝑡 𝑞𝑡 + 𝑞𝑔 𝐺𝑜 𝑘𝑖𝑜 𝑘𝑖𝑟 (5 − 30) = 1,18.1 [1,53.915 + 1,405 (734,4 − 4.79,74) + 1,53 + 1,405 79,74.42,4.1,32 + 4.2620.0,0673 + 1.18480.0,04759 + 2.0,04918.15580] 1.1,05.1,05 = 4216,714 𝑉𝐴 Thành phần phản kháng dịng điện khơng tải: 𝑖𝑜𝑥 = 𝑄𝑜 4216,714 = = 1,33 % 10𝑆 10.315 Thành phần tác dụng dịng điện khơng tải: 𝑖𝑜𝑟 = 1078.523 = 0,34 % 10.315 Dịng điện khơng tải toản phần: 𝑖𝑜 = √0,342 + 1,332 = 1,38 % 31 Hiệu suất máy biến áp tải định mức: 𝜂 = (1 − 𝑃𝑜 + 𝑃𝑛 1078,223 + 4293,923 ) 100 = (1 − ) 𝑃𝑑𝑚 + 𝑃𝑜 + 𝑃𝑛 3150000 + 1078,223 + 4293,923 = 98,36% 32 CHƯƠNG TÍNH TỐN NHIỆT 6.1 Tính tốn nhiệt dây quấn Nhiệt độ chênh long dây quấn với mặt nó: Dây quấn HA: 𝜃𝑜1 = 𝑞1 𝛿 𝜆𝑐𝑑 (6 − 1) Với q mật độ dòng điện bề mặt dây quấn: 107 Δ 𝐼 𝜔𝑏 𝑘𝑓 107.3,39 106 1339.0,5.1,05 −10 −10 𝑞1 = 10 = 10 𝑘(𝑏′ + 𝑎𝑘 ) 0,75 (0,008 + 0,03) = 420,64 𝑊 𝑚2 (6 − 2′′ 𝑎) Khi đó: 𝜃𝑜1 420,64.0,25 10−3 = = 0,62𝑜 𝐶 0,17 Tương tự dây quấn cao áp: 107.3,46 106 26,4.22.1,05 𝑞2 = 10−10 = 233,10 𝑊/𝑚2 0,75 (0,0061 + 0,042) Khi đó: 𝜃𝑜2 = 233,1.0,25 10−3 = 0,34𝑜 𝐶 0,17 Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu: Dây quấn HA: 𝜃𝑜,𝑑1 = 𝑘1 𝑘2 𝑘3 0.35 𝑞0,6 = 1.1,1.0,35.0,8 420,640,6 = 11,56𝑜 𝐶 Dây quấn CA: 𝜃𝑜,𝑑2 = 𝑘1 𝑘2 𝑘3 0.35 𝑞0,6 = 1.1.0,95.0,35 233,100,6 = 8,76𝑜 𝐶 Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu: 33 Dây quấn HA: 𝜃𝑜,𝑑1𝑏 = 0,62 + 11,56 = 12,18𝑜 𝐶 Dây quấn CA: 𝜃𝑜,𝑑2𝑏 = 0,34 + 8,76 = 9,1𝑜 𝐶 6.2 Tính tốn nhiệt thùng Theo bảng 57, với công suất máy biến áp, ta chọn kết cấu thùng vách phẳng có tản nhiệt kiểu ống thẳng Các khoảng cách cách điện từ dây dẫn đến vách thùng, đến xà ép gông xác định sau: ➢ Khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn CA: 𝑠1 = 35 𝑚𝑚, 𝑏ọ𝑐 𝑐á𝑐ℎ đ𝑖ệ𝑛 4𝑚𝑚 (𝐵ả𝑛𝑔 31) ➢ Khoảng cách đến xà ép gông cho dây dẫn CA: 𝑠2 = 35 𝑚𝑚, 𝑏ọ𝑐 𝑐á𝑐ℎ đ𝑖ệ𝑛 4𝑚𝑚 ➢ Khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn HA không bọc cách điện: 𝑠3 = 20 𝑚𝑚 ➢ Khoảng cách từ dây dẫn HA đến dây quấn CA, không bọc cách điện: 𝑠4 = 22 𝑚𝑚 ( 𝐵ả𝑛𝑔 32) Chiều rộng tối thiểu thùng: 𝐵 = 𝐷 ′′ + (𝑠1 + 𝑠2 + 𝑑2 + 𝑠3 + 𝑠4 + 𝑑1 ) 10−3 = 0,458 + (35 + 35 + 12 + 20 + 22 + 20)10−3 = 0,464 𝑚 Để tâm trụ MBA giữa, ta lấy B = 0,48 m Chiều dài thùng dầu: A = 2C + B = 2.0,52 + 0,76 = 1,8 m Chiều cao ruột máy: 𝐻1 = 𝑙𝑡 + 2ℎ𝑔 + 𝑛 10−3 = 0,6613 + 2.0,25 + 0,05 = 1,21 𝑚 (6 − 19) 34 Khoảng cách từ gông đến nắp thùng theo bảng 58 điều chỉnh điện áp đặt nằm ngang gông nắp thùng, ta lấy: 𝐻2 = 400 𝑚𝑚 = 0,4 𝑚 Chiều cao thùng: H = 1,21 + 0,4 = 1,61 m Để mở rộng bề mặt làm lạnh cần thiết hợp lý chọn tản nhiệt kiểu ống thẳng có khoảng cách hai ống góp A = 1615 m (bảng 63) có bề mặt đối lưu ống 𝑀𝛿𝑑1 = 4,96 𝑚2 hai ống góp có bề mặt đối lưu 𝑀𝑔𝑑1 = 0,34 𝑚2 Để bố trí bơ tản nhiệt chọn, ta tính lại chiều cao thùng sau: 𝐻 = 𝐴 + 𝑐1 + 𝑐2 = 1,12 + 0,085 + 0,1 = 1,4 𝑚 Nhiệt độ chênh trung bình cho phép dầu khơng khí dây quấn HA nóng nhất: 𝜃𝑑,𝑘 = 65𝑜 − 12,18𝑜 = 52,82 Nhiệt độ chênh lớp dầu so với khơng khí: 1,2𝜃𝑑𝑘 = 1,2.52,82 = 63,39 < 65 độ Nhiệt độ chênh trung bình vách thùng khơng khí: 𝜃𝑡,𝑘 = 𝜃đ,𝑘 − 𝜃đ,𝑡 = 52,82 − = 46,82 độ Bề mặt đối lưu thùng thẳng: 𝑀𝑡.𝑑𝑙 = 𝐻 [2(𝐴 − 𝐵) + 𝜋𝐵] = 1,4[2(1,12 − 0,48) + 𝜋 0,48] = 3,9 𝑚2 Bề mặt xạ thùng có tản nhiệt: 𝑀𝑏𝑥 = 3,9.1,6 = 6,24 𝑚2 (6 − 21) Bề mặt đối lưu cần thiết trị số 𝜃𝑡.𝑘 = 46,82 35 𝑀′𝑑𝑙 = - 1,05 (1078,523 + 4293,223) − 1,12.6,24 = 10,98 𝑚2 2,5 46,821,25 Bề mặt đối lưu nắp thùng: 𝑀𝑛.𝑑𝑙 = 0,5[(𝐴 − 𝐵)(𝐵 + 0,16) + 𝜋 (𝐵 + 0,16)2 ] = 0,36𝑚2 Trong 0,16 bề rộng hai bên vành nắp 0,5 hệ số kể đến che khuất bề mặt thùng - Bề mặt đối lưu tản nhiệt: ∑ 𝑀𝑏,𝑑𝑙 = 10,98 − 4,67 − 0,36 = 5,94 𝑚2 - Bề mặt đối lưu tản nhiệt qui bề mặt thùng phẳng ( bảng 56 ): 𝑀𝑏,𝑑𝑙 = 𝑀𝛿,𝑑𝑙 𝑘ℎ𝑑 + 𝑀𝑔,𝑑𝑙 = 4,96.1,26 + 0,34 = 4,67 𝑚2 - Số tản nhiệt cần thiết: 𝑛𝑏 = - 5,94 = 0,88 6,7 Bề mặt đối lưu thực của thùng là: 𝑀𝑑𝑙 = 1.6,7 + 4,67 + 0,36 = 11,74 𝑚2 Nhiệt độ chênh trung bình mặt ngồi ống khơng khí: 0,8 𝜃𝑡,𝑘 1,05 (1078,523 + 4293,223) ] =[ 2,8.13,3 + 2,5.101,8 = 45,03𝑜 𝐶 Nhiệt độ chênh trung bình dầu sát vách thùng vách thùng (theo 6-48): 𝜃𝑑,𝑡 1,05 (1078,523 + 4293,223) ] = 0,165 [ 14.4,96 + 8,87 + 0,81 0,6 = 4,899𝑜 𝐶 Nhiệt độ chênh trung bình dầu môi trường xung quanh: 36 𝜃′𝑑𝑘 = 𝜃𝑑.𝑡 + 𝜃𝑡𝑘 = 4,899 + 45,03 = 49,93𝑜 𝑜 𝐶 Nhiệt độ chênh lớp dầu môi trường xung quanh: 𝜃𝑑.𝑘 = 1,2 𝜃′𝑑.𝑘 = 1,2.49,93 = 59,92𝑜 𝐶 < 65 độ Nhiệt độ chênh dây quấn môi trường: HA: 𝜃𝑜,𝑘1 = 49,93 + 12,18 = 62,11𝑜 𝐶 ( chấp nhận ) CA: 𝜃𝑜,𝑘2 = 9,1 + 49,93 = 59,03𝑜 𝐶 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Tử Thụ (2006) Thiết kế máy biến áp điện lực NXB Khoa học Kỹ thuật 38 ... ========0000======= NHIỆM VỤ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Họ tên SV: Kiều Việt Anh Khoá: 62 Viện Điện MSSV : 20173636 Ngành học: Thiết bị điện – điện tử Nhiệm vụ Thiết kế MBA Nhiệm vụ thiết kế Tổng dung lượng... máy biến áp có cơng suất, điện áp, số liệu xuất phát, tham số kỹ thuật  nhỏ, máy biến áp “gầy” cao,  lớn máy biến áp “ béo” thấp Với trị số khác tỷ lệ trọng lượng sắt trọng lượng đồng máy biến. .. cách điện) lên 2% nên trọng lượng dây dẫn là: