Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu 630 kVA

Tên đề tài Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu 630 kVA Nội dung đề tài Thiết kế MBA điện lực ba pha ngâm dầu với các thông số Công suất S = 630 (kVA) Điện áp 220,4 (kV) Tổ đấu dây YYo 12 T. Khi đặt một điện áp u1 xoay chiều vào dây quấn 1 trong đó sẽ có dòng điện i1, trong lõi thép sẽ sinh ra từ thông φ móc vòng với cả hai dây quấn 1 và 2, cảm ứng ra sức điện động e1 và e2. Dây quấn hai sẽ có sức điện động sẽ sinh ra dòng điện i2 đầu ra tải với điện áp là u2. Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.

Tên đề tài: Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu 630 kVA Nội dung đề tài: Thiết kế MBA điện lực ba pha ngâm dầu với thông số: Công suất: S = 630 (kVA) Điện áp: 22/0,4 (kV) Tổ đấu dây: Y/Yo-12 Tổn hao không tải Po: 1300 (W) Tổn hao ngắn mạch Pn: 6240 (W) Dịng điện khơng tải Io: 1,4 (%) Điện áp ngắn mạch Un: 5,5 (%) LÃNH ĐẠO BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN MỤC LỤC MỞ ĐẦU .8 CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.1 Định nghĩa, nguyên lý làm việc, đại lượng định mức máy biến áp: 1.2 Cấu tạo máy biến áp: 12 1.3 Phương pháp thiết kế: 20 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP 22 2.1 Tính tốn đại lượng bản: 22 2.2 Chọn số liệu xuất phát kích thước chủ yếu : .23 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN DÂY QUẤN .32 3.1 Dây quấn hạ áp: 32 3.2 Dây quấn cao áp: 34 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CÁC THAM SỐ NGẮN MẠCH 38 4.1 Tổn hao ngắn mạch: 38 4.2 Điện áp ngắn mạch: 40 4.3 Tính tốn lực học ngắn mạch: 40 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ .43 5.1 Kết cấu lõi thép: 43 5.2 Tổng chiều dày thếp tiết diện trụ (gông): 43 5.3 Số thép bậc trụ gông: 43 5.4 Toàn tiết diện bậc thang trụ (bảng 42a[1]): .44 5.5 Tiết diện bậc thang gông (bảng 42a[1]): 44 5.6 Thể tích góc mạch từ (bảng 42a[1]): .44 5.7 Tiết diện hữu hiệu (thuần sắt) trụ: 44 5.8 Tiết diện hữu hiệu (thuần sắt) gông: 44 5.9 Chiều cao trụ: 44 5.10 Khoảng cách tâm hai trụ: 44 5.11 Khối lượng sắt góc mạch từ: .44 5.12 Khối lượng sắt gông: 44 5.13 Khối lượng sắt trụ: 45 5.14 Khối lượng sắt tồn trụ gơng: 45 CHƯƠNG 6: TÍNH TỔN HAO KHƠNG TẢI .46 6.1 Công suất tổn hao không tải: 46 6.2 Cơng suất từ hóa khơng tải: 47 6.3 Dịng điện khơng tải: 48 6.4 Hiệu suất máy biến áp: 48 Chương 7: TÍNH TỐN NHIỆT CỦA MBA 49 7.1 Sơ lược tính tốn nhiệt: 49 7.2 Tính tốn nhiệt chênh phần: 49 7.3 Tính tốn nhiệt thùng dầu: 51 CHƯƠNG 8: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ VỀ RUỘT MÁY, DẦU 57 8.1 Trọng lượng ruột máy: 57 8.2 Trọng lượng dầu: 57 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN .58 9.1 Kết luận: 58 9.2 Hướng phát triển đồ án tương lai: 58 PHỤ LỤC: TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Máy biến áp ba pha ngâm dầu công ty MBT Hình Sơ đồ nguyên lý làm việc máy biến áp pha dây quấn 10 Hình Các kiểu đấu dây máy biến áp 12 Hình Lõi thép làm mạch từ 13 Hình Mạch từ ghép nối thẳng 13 Hình Mạch từ ghép xen kẻ mối nối thẳng 14 Hình Mạch từ ghép xen kẽ có mối nối nghiêng 14 Hình Dây quấn đồng tâm dây quấn xen kẽ 15 Hình Dây quấn lớp lớp 16 Hình 10 Dây quấn nhiều lớp 16 Hình 11 Dây quấn hình xoắn mạch đơn mạch kép 17 Hình 12 Dây quấn hình ống nhiều lớp 17 Hình 13 Dây quấn hình xoắn ốc liên tục 18 Hình 14 Đồ thị Po 28 Hình 15 Đồ thị Io 28 Hình 16 Đồ thị khối lượng lõi sắt dây quấn 29 Hình 17 Đồ thị C’td 30 Hình 18 Dạng sơ đồ điều chỉnh cuộn cao áp 34 Hình 19 Sơ đồ điều chỉnh điện áp cuộn cao áp 36 Hình 20 Lực chiều trục tác dụng lên dây dẫn 42 Hình 21 Dạng thùng dầu vách cánh sóng 51 Hình 22 Khoảng cách điện dây dẫn cao áp 52 Hình 23 Khoảng cách điện với dây dẫn hạ áp 53 DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng Giá trị Po 27 Bảng Giá trị Io 28 Bảng Khối lượng lõi sắt dây quấn 29 Bảng Đồ thị C'td 29 Bảng Kích thước tiết diện trụ gông 43 MỞ ĐẦU Xã hội người ngày phát triển, nhân loại tiến phát minh điện để cải thiện đời sống Việc phát minh điện dẫn tới máy móc sử dụng điện đời theo Khi điện ngày phổ biến truyền tải rộng rãi, loại máy điện chế tạo đóng vai trị quan trọng, máy biến áp Việc máy biến áp đời giúp giảm bớt công suất tổn hao truyền tải điện Đồng thời giúp thay đổi mức điện áp cách phù hợp theo nhu cầu sử dụng người đời sống, kinh doanh, sản xuất, thí nghiệm, học tập Máy biến áp có nhiều loại như: máy biến áp điện lực phục vụ cho việc truyền tải phân phối điện; máy biến áp thí nghiệm phục vụ cho cơng việc nghiên cứu, thí nghiệm; máy biến áp đo lường phục vụ cho đo lường điện áp hệ thống điện; máy biến áp tự ngẫu; máy biến áp chuyên dùng cho lò luyện kim, thiết bị hàn, chỉnh lưu; Em thực đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu 630 kVA” với mục đích tìm hiểu thêm kiến thức loại máy điện Do kiến thức hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót, mong thầy góp ý để em hồn thiện thêm kiến thức Em xin ghi nhận đóng góp thầy cô để thêm kinh nghiệm cho công việc lao động phục vụ đất nước sau CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.1 Định nghĩa, nguyên lý làm việc, đại lượng định mức máy biến áp: 1.1.1 Định nghĩa: Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa nguyên lí cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện xoay chiều điện áp thành hệ thống điện xoay chiều điện áp khác với tần số khơng đổi Hình Máy biến áp ba pha ngâm dầu pha công suất 1000kVA MBT 1.1.2 Nguyên lý làm việc: Ta xét sơ đồ máy biến áp pha hai dây quấn Dây quấn có w vịng dây, dây quấn có w2 vịng dây quấn lõi thép Hình Sơ đồ nguyên lý làm việc MBA pha dây quấn Khi đặt điện áp u xoay chiều vào dây quấn có dòng điện i 1, lõi thép sinh từ thơng φ móc vịng với hai dây quấn 2, cảm ứng sức điện động e1 e2 Dây quấn hai có sức điện động sinh dòng điện i đầu tải với điện áp u2 Như lượng dòng điện xoay chiều truyền từ dây quấn sang dây quấn Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào hàm số hình sin từ thơng sinh hàm số hình sin: Φ = Φm.sinωt Theo định luật cảm ứng điện từ, sức điện động dây quấn là: e e Trong đó: E Φm = 4,44 f.w1 Φm (3) E Φm = 4,44 f.w1 Φm (4) Là giá trị hiệu dụng sức điện đọng dây quấn Các biểu thức (1) (2) ta thấy sđđ cảm ứng dây quấn chậm pha so với từ thông sinh góc π Dựa vào biểu thức (3) (4), người ta định nghĩa hệ số máy biến áp sau: k= Nếu không kể điện áp rơi dây quấn coi E1 = U1; E2 = U2 suy ra: k = Trong đó, k gọi hệ số máy biến áp 1.1.3 Các đại lượng định mức: Các đại lượng định mức máy biến áp quy định điều kiện kỹ thuật máy Các đại lượng nhà chế tạo qui định thường ghi nhãn máy biến áp 1.1.3.1 Dung lượng hay công suất định mức (Sđm) Là cơng suất tồn phần hay biểu kiến đưa dây quấn thứ cấp máy biến áp Đơn vị kVA hay VA… 1.1.3.2 Điện áp dây sơ cấp định mức: U1đm Là điện áp dây quấn sơ cấp tính V hay kV Nếu dây quấn sơ cấp có đầu phân nhánh người ta ghi điện áp định mức đầu phân nhánh 1.1.3.3 Điện áp dây thứ cấp định mức: U2đm Là điện áp dây dây quấn thứ cấp máy biến áp không tải điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức Đơn vị là: kV, V 1.1.3.4 Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm thứ cấp I2đm Là dòng điện dây dây quấn sơ cấp thứ cấp ứng với công suất điện áp định mức Đơn vị A, kA Dịng điện dây định mức tính sau: Đối với máy biến áp pha : I I Đối với máy biến áp pha : I1đm = Sđm I √3U1đm 1.1.3.5 Điện áp ngắn mạch Un% Điện áp ngắn mạch điện áp hai đầu cuộn sơ cấp ngắn mạch cuộn thứ cấp dịng điện cuộn dây sơ cấp dòng điện định mức Ý nghĩa: Điện áp ngắn mạch đặc trưng cho điện áp rơi tổng trở cuộn dây máy biến áp dòng chạy cuộn dây dòng định mức dùng để xác định tổng trở cuộn dây máy biến áp Khi Uđm, Sđm tăng Un tăng 1.3.5.6 Dịng điện khơng tải I0% Dịng điện khơng tải đại lượng đặc trưng cho tổn hao không tải máy biến áp, phụ thuộc tính chất từ, chất lượng cấu trúc lắp ghép lõi thép Ngày người ta sử dụng thép tốt để chế tạo máy biến áp nên dòng I giảm I0 % biểu thị phần trăm so với dòng điện định mức Iđm 1.3.5.7 Tổ đấu dây máy biến áp Trong máy biến áp ba pha cuộn dây nối lại với thành hình (Y), tam giác (D) hay nối ziczac Khi nối ta lấy ba đầu cuối nối chung ba đầu cịn lại để tự (hình a), nối tam giác đầu cuối pha nối với đầu pha (hình b) Khi nối ziczac cuộn dây pha chia làm hai nửa quấn hai trụ khác nhau, hai nửa nối tiếp ngược (hình c) Kiểu nối ziczac dùng tốn nhiều đồng gặp trọng máy biến áp dùng cho thiết bị chỉnh lưu máy biến áp đo lường để hiệu chỉnh sai số góc lệch pha Vậy: Tổ nối dây máy biến áp hình thành phối hợp kiểu nối dây sơ cấp so với kiểu nối dây thứ cấp biểu thị góc lệch pha điện áp dây sơ cấp thứ cấp máy biến áp Hình Các kiểu đấu dây MBA 1.2 Cấu tạo máy biến áp: Máy biến áp thường dùng phần sau: lõi thép (mạch từ), dây quấn, hệ thống làm lạnh vỏ máy 1.2.1 Cấu tạo: 1.2.1.1 Mạch từ: a – Lõi thép làm mạch từ: Lõi thép làm vật liệu dẫn từ cho từ thông máy biến áp Đồng thời làm khung để quấn dây Mạch từ gồm thép Silic ghép lại ép xà ép bu lông tạo thành khung máy biến áp Trên cịn bắt giá đỡ đầu dây dẫn nối với sứ xuyên ty đỡ để nắp máy… máy biến áp dầu tồn lõi sắt có quấn dây dây dẫn ngâm thùng đựng dầu máy biến áp gọi ruột máy Các máy biến áp cỡ nhỏ, ruột máy gắn với nắp máy nhấc khỏi thùng dầu lắp ráp, sửa chữa Với máy biến áp cơng suất 1000KVA trở lên ruột máy nặng nên bắt cố định với đáy thùng lúc lắp ráp sửa chữa phải nâng vỏ thùng lên khỏi đáy ruột máy Lõi sắt gồm hai phần: trụ T gông G Trụ phần lõi có lồng dây quấn, gơng phần lõi khơng có dây quấn dùng để khép mạch từ trụ Hình Lõi thép làm mạch từ b – Phương pháp ghép mạch từ: Mạch từ máy biến áp ghép từ thép kỹ thuật điện Có thể chia làm hai kiểu ghép kiểu ghép nối ghép xen kẽ Ghép nối gơng trụ ghép riêng sau nối với xà bulong ghép Cách ghép đơn giản khe hở trụ gông lớn, không đảm bảo tiếp xúc thép trụ gông nên tổn hao không tải lớn Vì kiểu ghép sử dụng Hình Mạch từ ghép nối thẳng Ghép xen kẽ lớp thép trụ gông đặt xen kẽ lên hình 6,7 Sau dùng xà ép bulong vít chặt lại Muốn lồng dây quấn tháo gơng ra, cho dây quấn quấn balêkit vào trụ, sau xếp gơng lại cũ ép lại Phương pháp ghép xen kẽ hạn chế khe hở trụ gông, mặt khác tăng độ bền mặt học nên sử dụng rộng rãi 10 Hình Mạch từ ghép xen kẽ mối nối thẳng Hình Mạch từ ghép xen kẻ mối nối nghiêng 1.2.1.2 Dây quấn: Dây quấn phận dùng để thu lượng vào truyền Trong máy biến áp hai dây quấn có cuộn hạ áp (HA) nối với lưới điện áp thấp cuộn cao áp (CA) nối với lưới có điện áp cao Ở máy biến áp có ba dây quấn hai dây quấn cao áp hạ áp cịn có dây quấn thứ ba với điện áp trung bình gọi TA Có hai kiểu bố trí dây quấn là: dây quấn đồng tâm xen kẽ: a - Dây quấn đồng tâm: Cuộn cao áp hạ áp hình ống đồng tâm nối với Chiều cao (chiều trục) chúng nên thiết kế khơng sinh lực chiều trục lớn có tác dụng ép đẩy gơng hay cuộn dây khơng có lợi mặt kết cấu Khi bố trí cuộn dây, cuộn hạ áp đặt cùng, cuộn cao áp đặt Cuộn cao áp đặt đơn giản việc rút đầu dây điều chỉnh điện áp giảm kích thước rãnh cách điện cuộn dây cuộn dây với trụ sắt Dây quấn sử dụng phổ biến máy biến áp điện lực có lõi sắt kiểu trụ b - Dây quấn xen kẽ: Cuộn cao áp hạ áp quấn thành bánh có chiều cao thấp quấn xen kẽ giảm lực dọc trục ngắn mạch Để giảm lực theo hướng kính bánh dây cố gắng thiết kế có đường kính gần Dây quấn xen kẽ có nhiều rãnh dầu ngang nên tản nhiệt tốt mặt vững so với dây quấn đồng tâm Mặt khác dây quấn kiểu có nhiều mối hàn bánh dây dây quấn đồng tâm khơng có mối hàn Loại dây quấn thường dùng máy biến áp lò điện hay máy biến áp khô để làm nguội tốt 11 Hình Dây quấn đồng tâm Dây quấn xen kẽ Theo hình dáng tiết diện dây chia dây quấn làm hai loại: cuộn dây tròn cuộn dây chữ nhật Cuộn dây trịn có dạng hình trụ tiết diện ngang hình trịn, cuộn dây chữ nhật có tiết diện ngang hình chữ nhật với góc uốn trịn Loại dây quấn chữ nhật có ưu điểm lấp đầy phần khơng gian cuộn dây, nhược điểm chỗ góc uốn cong cách điện dễ bị yếu bị rạn nứt lúc uốn, độ bền kém… Vì thế, hầu hết máy biến áp dùng kiểu dây trịn đọ bền cơ, điện tốt Kết cấu dây quấn: Theo cách quấn dây ta chia dây quấn máy biến áp thành loại sau: - Dây quấn hình ống dây dẫn chữ nhật: Loại dây quấn dùng dây tiết diện chữ nhật quấn thành trụ Nếu dịng điện lớn ghép nhiều sợi song song, gồm có dây quấn hình ống đơn ống kép Dây quấn ống đơn dễ bị bung hai đầu khơng có giữ chặt nên dùng cho máy biến áp công suất nhỏ từ 3- 10 kVA Dây quấn ống kép bền mặt khí, chế tạo đơn giản nên dùng phổ biến máy biến áp công suất 6kVA trỏ xuống điện áp 6kV dùng chủ yếu cho cuộn hạ áp Đối với cuộn cao áp, người ta sử dụng dây quấn hình ống nhiều lớp dây chữ nhật cho máy biến áp từ 630 đến 40000 kVA, điện áp 10 – 35 k Kiểu dây quấn có ưu điểm độ bền học ngắn mạch cao kết cấu gọn chặt Tuy nhiên dây quấn loại có nhược điểm bề mặt làm lạnh bị hạn chế so với dây quấn kiểu bánh dây 12 Hình Dây quấn lớp lớp Hình 10 Dây quấn nhiều lớp - Dây quấn hình xoắn: Dây quấn gồm hay nhiều sợi dây chữ nhật chập lại quấn theo chiều trục đường ren ốc Các sợi dây chập thương xếp theo hướng kính tiết diện sợi phải Nếu chập sợi thành mạch quấn từ xuống ta có dây quấn hình xoắn mạch đơn Khi dịng điện q lớn phải chập thành hai mạch để quấn ta có dây quấn hình xoắn mạch kép Hình 11 Dây quấn hình xoắn mạch đơn mạch kép 13 Kiểu quấn dây có số vịng dây ít, tiết diện lớn nên dùng làm dây quấn hạ áp Ưu điểm chịu lực học tốt, tản nhiệt tốt Nhược điểm chiều dài sợi dây ghép không nên điện trở khác nhau, từ thông tản không Mặt khác dịng điện phân bố khơng làm tăng tổn hao phụ Vì sợi dây chập quanh trụ cần hốn vị - Dây quấn hình ống nhiều lớp: Dây dẫn dây tròn quấn thành hình trụ nhiều lớp, đồng tâm Do số vịng dây lớp nhiều nên điện áp lớp cao nên cách điện dây dẫn khơng bảo đảm Vì phải thêm cách điện lớp Thường dùng vài lớp giấy cáp để cách điện Hình 12 Dây quấn hình ống nhiều lớp Nếu số lớp dây nhiều q việc tản nhiệt khó khăn, cần làm thêm rãnh dầu dọc Kiểu dây quấn có điện dung hướng trục lớn nên chống sét tốt, kết cấu đơn gỉn dễ chế tạo Nhược điểm chịu lực học tản nhiệt khó Dây quấn chủ yếu dùng cho máy biến áp công suất 630 kVA thường làm cuộn cao áp với điện áp 6, 10, 35 kV - Dây quấn xoáy ốc liên tục: Người ta dùng dây tiết diện chữ nhật quấn liên tục thành nhiều bánh theo hình xốy ốc phẳng Vì thế, chiều cao bánh dây cừa chiều cao vịng dây, tất bánh dây có rãnh dầu ngang Suốt cuộn dây khơng có mối hàn nên gọi dây quấn liên tục 14 Hình 13 Dây quấn xốy ốc liên tục Dây quấn có ưu điêm chịu lực học tốt, làm nguội tốt khơng có mối hàn Nhưng q trình quấn lại phức tạp Khi bánh quấn từ ngồi bánh lại phải quấn từ vào Muốn quấn bánh trước hết phải quấn tạm từ ngoài, sau đầy bánh phải giữ lấy đầu cuối đầu đầu dùng tay nếp lại để vịng ngồi vịng ngồi vào Có thể tiếp tục cho bánh khác Dây quấn xoáy ốc liên tục chủ yếu cho cuộn cao áp cho công suất từ 160 – 1000000 kVA, điện áp từ – 500 kV Cũng dùng làm cuộn hạ áp cho máy có dịng điện từ 10-300 A 1.2.1.3 Hệ thống làm nguội vỏ máy: Khi máy biến áp làm việc, lõi thép dây quấn có tổn hao lượng làm cho máy biến áp nóng lên Muốn máy biến áp làm việc lâu dài phải tìm biện pháp giảm nhiệt độ máy biến áp xuống tức trình làm nguội máy biến áp Có thể làm nguội khơng khí tự nhiên dầu máy biến áp Máy biến áp dùng khơng khí để làm nguội gọi máy biến áp khô, máy biến áp dùng dầu để làm nguội gọi máy biến áp dầu Hầu hết máy biến áp làm nguội dầu bao quanh lõi thép dây quấn nóng lên truyền nhiệt vách thùng nhờ tượng đối lưu Nhiệt lượng từ vách thùng lại truyền không khí xung quanh phương pháp đối lưu xạ Nhờ mà hiệu ứng làm lạnh tăng lên cho phép tăng tải điện từ thép dây quấn, tăng công suất máy biến áp Máy biến áp có cơng suất từ 10000 – 16000 KVA thường phải tăng cường làm nguội đối lưu cưỡng quạt gió Để đảm bảo dầu máy ln ln đầy q trình làm việc máy biến áp có thùng dầu phụ hình trụ thường đặt nằm ngang với bình đầu ống dẫn dầu Tuỳ theo nhiệt độ máy biến áp mà dầu giãn nở tự bình dầu phụ, không ảnh hưởng đến lượng dầu máy biến áp Vì bình dầu phụ cịn gọi bình dầu giãn nở Trên nắp thùng sứ để 15 bắt đầu dây dẫn nối với dây quấn máy biến áp với lưới điện thiết bị đổi nói để chỉnh áp, thiết bị đo nhiệt độ biến áp, móc treo… mặt khác dầu máy biến áp tác dụng làm lạnh người chất cách điện tốt, nhược điểm dầu máy biến áp đồng thời vật liệu dễ cháy nên sinh hoả hoạn Vì nhiều trường hợp phải có thiết bị biện pháp chống cháy thích hợp 1.2.2 SỬ DỤNG VẬT LIỆU TRONG CHẾ TẠO: Việc tìm kiếm loại vật liệu nhằm mục đích cải thiện đặc tính cũ máy biến áp giảm tổn hao lượng, kích thước, trọng lượng, tăng độ tin cậy Khuynh hướng chung thường thay vật liệu qúy vật liệu rẻ tiền dễ tìm kiếm Như dùng dây nhôm thay dây đồng máy biến áp công suất nhỏ trung bình ví dụ 1.2.2.1 Vật liệu tác dụng: Dùng để dẫn điện dây quấn, dẫn từ lõi thép: Đối với dây quấn: Trong nhiều năm đồng kim loại dùng chế tạo dây quấn Vì đồng có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, dễ gia công (hàn, quấn) bảo đảm độ bền điện tốt Gần người ta có dùng nhơm thay đồng làm dây quấn Nhơm có ưu điểm nhẹ, sẵn hơn, rẻ hơn, có nhược điểm điện trở suất lớn dẫn điện hơn, độ bền khó khăn việc hàn nối Khi dùng nhơm thay đồng để đảm bảo công suất tương đương thể tích nhơm tăng lên, giá thành cơng việc chế tạo dây quấn, chi phí vật liệu cách điện, sơn tẩm… tăng lên Bù lại giá thành nhôm rẻ Đối với mạch từ: Vật liệu dùng để chế tạo mạch từ thép kỹ thuật điện (tôn Silic) Thép kỹ thuật điện thường chứa 3% Silic 97% thép nguyên tố vi lượng khác Trước đây, lõi thép máy biến áp thường dùng thép cán nóng, nhiên loại thép có suất tổn hao cao nên người ta chuyển sang sử dụng thép cán lạnh có vị trí xếp tinh thể gần khơng đổi có tính dẫn từ định hướng Do suất tổn hao giảm từ 2-2,5 lần so với thép cán nóng Thép cán lạnh cho phép tăng độ từ cảm lõi thép lên đến 1,6-1,65 Tesla(T), đó, thép cán nóng từ 1,41,5 T Vì giảm tổn hao máy, giảm trọng lượng kích thước máy Thép cán lạnh đắt trình vận hành tiết kiệm so với thép cán nóng 1.2.2.2 Vật liệu cách điện: Dùng để cách điện cuộn dây hay cuộn dây với phận khác vật liệu cactông, chất cách điện, sứ, dầu biến áp… Vật liệu cách điện phần lớn máy biến áp dùng dây quấn có cách điện giấy cáp, thuộc cách điện cấp A có nhiệt độ giới hạn cho phép +105 oC Với chiều dày cách điện hai phía 0,45 - 0,5mm Việc dùng dây dẫn có cách điện cao E, 16 B, F… khơng có ý nghĩa nhiệt độ cho phép dây quấn máy biến áp định không cấp cách điện vật liệu cách điện mà nhiệt độ cho phép dầu ngâm dây quấn Một loại cách điện hay dùng bọc dây men cách điện (emây) Song người ta dùng đến cách điện cấp B mà dùng dây cách điện cao Vì lý nhiệt độ cho phép cao mật độ dịng điện chọn lớn tổn hao ngắn mạch tăng lên làm cho hiệu suất máy giảm xuống đáng kể Để cách điện phận mang điện với phận không mang điện máy người ta dùng vật liệu cách điện Khi máy làm việc tác động nhiệt độ, chấn động tác động hoá lý khác cách điện bị lão hoá nghĩa dần tính bền điện Thực nghiệm cho biết nhiệt độ tăng nhiệt độ làm việc cho phép – 10oC tuổi thọ vật cách điện giảm nửa Ở nhiệt độ làm việc cho phép, tuổi thọ vật liệu cách điện khoảng 15 ÷ 20 năm Vì sử dụng máy điện tránh để máy tải làm nhiệt độ tăng cao thời gian dài 1.2.2.3 Vật liệu kết cấu: Dùng để giữ bảo vệ máy biến áp bulông, vỏ máy Vật liệu kết cấu dùng để chế tạo phận chi tiết truyền động kết cấu máy theo dạng cần thiết bảo đảm cho máy làm việc bình thường Người ta thường dùng gang thép kim loại, hợp kim vật liệu chất dẻo 1.3 Phương pháp thiết kế: Để việc thiết kế tiết kiệm thời gian dễ dàng hơn, ta thực theo bước sau: - Xác định đại lượng − Tính dịng điện pha, điện áp pha dây quấn − Xác định điện áp thử dây quấn − Xác định thành phần ngắn mạch - Tính tốn kích thước chủ yếu − Chọn sơ đồ kết cấu lõi thép thép − Chọn loại, mã hiệu thép cách điện chúng Chọn cường độ từ cảm lõi − Chọn kết cấu xác định khoảng cách cách điện cuộn dây − Tính tốn sơ máy biến áp chọn quan hệ kích thước chủ yếu β theo trị số i0, P0, Un, Pn cho 17 − Xác định đường kính trụ, chiều cao dây quấn Tính tốn sơ lõi thép - Tính tốn dây quấn cao áp hạ áp − Chọn dây quấn cao áp hạ áp − Tính cuộn dây hạ áp − Tính cuộn dây cao áp - Tính tốn ngắn mạch − Xác định tổn hao ngắn mạch − Tính tốn điện áp ngắn mạch − Tính lực dây quấn máy biến áp bị ngắn mạch - Tính tốn cuối hệ thống mạch từ tham số không tải máy biến áp − Xác định kích thước cụ thể lõi sắt − Xác định tổn hao không tải − Xác định dịng điện khơng tải hiệu suất - Tính toán nhiệt hệ thống làm nguội máy biến áp − Quá trình truyền nhiệt máy biến áp − Khái niệm hệ thống làm nguội máy biến áp − Tiêu chuẩn nhiệt độ chênh − Tính tốn nhiệt máy biến áp − Tính tốn gần trọng lượng thể tích giãn dầu - Tính tốn lựa chọn số tiêu kết cấu Phần có trình bày cách tính chọn số chi tiết kết cấu quan trọng bulong ép gông số đai ép trục, gông, vách nắp đáy thùng, bình dầu giãn nở, phận tản nhiệt… CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP 2.1 Tính tốn đại lượng bản: 2.1.1 Công suất pha máy biến áp : 18 Sf Với : S công suất định mức máy biến áp (kVA) m số pha máy biến áp Với máy biến áp cho: Sf = 210 (kVA) 2.1.2 Công suất trụ: St , với t số trụ quấn dây Với máy biến áp cho: St = 210 (kVA) 2.1.3 Dòng điện dây định mức, máy biến áp pha : I= Phía hạ áp: I = 909,327 (A) I = 16,533 (A) Phía cao áp: 2.1.4 Dịng điện pha định mức: Khi dây quấn nối hay ziczac: If = I Khi dây quấn nối tam giác : If Dây quấn đấu nối Y/Y0-12, ta có: Phía hạ áp : If1 = I1 = 909,327 (A) Phía cao áp : If2 = I2 = 16,533 (A) 2.1.5 Điện áp pha định mức: Khi dây quấn nối hay ziczac: Uf Khi dây quấn nối tam giác: Uf = U Điện áp pha phía hạ áp: 19 Uf1 = 0,231 (kV) Điện áp pha phía cao áp: Uf2 = 12,702(kV) 2.1.6 Điện áp thử dây quấn: Theo bảng tài liệu [1]: Với điện áp hạ áp 0,4 kV Uth1 = kV Với điện áp cao áp 22 kV Uth2 = 55 kV 2.2 Chọn số liệu xuất phát kích thước chủ yếu : 2.2.1 Chiều rộng quy đổi rãnh từ tản dây quấn cao áp hạ áp : ar Trong đó: +) a12 khoảng cách cách điện tối thiểu dây quấn hạ áp cao áp, với điện áp thử cao áp U th2 55kV, a12 = 20mm, rãnh a12 đặt ống cách điện dày 𝛿12 = 5mm (bảng 19 [1]) +) phụ thuộc vào kích thước cụ thể máy biến áp, tính tốn sơ tính , hệ số k phụ thuộc vào dung lượng máy biến áp , điện áp cuộn cao áp vật liệu làm dây quấn ( bảng 12[1]), chọn k = 0,53 a r = 0,02 + 0,53 2.2.2 Hệ số quy đổi từ trương tản Kr Hệ số với dải công suất điện áp rộng thay đổi ,lấy K r = 0,95 2.2.3 Các thành phần điện áp ngắn mạch: Thành phần tác dụng: % Thành phần phản kháng: 20 ... lường điện áp hệ thống điện; máy biến áp tự ngẫu; máy biến áp chuyên dùng cho lò luyện kim, thiết bị hàn, chỉnh lưu; Em thực đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm. .. máy biến áp dầu tồn lõi sắt có quấn dây dây dẫn ngâm thùng đựng dầu máy biến áp gọi ruột máy Các máy biến áp cỡ nhỏ, ruột máy gắn với nắp máy nhấc khỏi thùng dầu lắp ráp, sửa chữa Với máy biến áp. .. nhiên dầu máy biến áp Máy biến áp dùng khơng khí để làm nguội gọi máy biến áp khô, máy biến áp dùng dầu để làm nguội gọi máy biến áp dầu Hầu hết máy biến áp làm nguội dầu bao quanh lõi thép dây