ĐỒ ÁN: "THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ pdf

Việc chọn lựa vật liệu thiết kế máy biến áp nhằm mục đích cải thiện các đặc tính của mày biến áp như : - giảm tổn hao năng lượng, kích thước, trọng lượng - đảm bảo độ tin cậy, đảm bảo ch

BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN



ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN

Lời cảm ơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyên văn Đoài

Trong suất thời gian vừa qua đã tận tình chỉ bảo để em hoàn thành đề tài này

Em xin cảm ơn tất cả các Thầy, Cô trong khoa Điện đã truyền đạt cho

em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian vừa qua

Ngoài sự nổ lực của từng cá nhân trong nhóm chúng em còn có sự giúp đỡ của bạn bè Xin chân thành cảm ơn các bạn

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng thời gian và khả năng có hạn nên trong quá trình thực hiện luận văn chắc chắn không tránh khỏi những sai sót và nhược điểm Mong quý Thầy, Cô và các bạn góp ý chỉ bảo, xin chân thành cảm ơn

Một lần nữa xin cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đoài cùng tất cả các

Thầy, Cô và các bạn

HN tháng 10 năm 2010

Nhóm Sinh Viên Thực Hiện

Nhom3_ ĐH ĐIÊN1K1_HaUI

1 Đề tài : Thiết kế máy biến áp không khí

Dung lượng máy biến áp : Sdm = 250 KVA

Tổn hao không tải : Po = 600 W

Sơ đồ đấu dây : Y/Yo-12

1.Tính toán kích thước chủ yếu

2.Tính toán dây quấn CA/HA

3 Tính toán ngắn mạch

4.Tính toán nhiệt, Thiết kế vỏ thùng

5 Thiết kế kết cáu máy biến áp

Chương 1: Tổng Quan Về Máy Biến Áp

I.Khái Niệm

Máy biến áp là bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, biến đổi điện áp này sang điện áp khác Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện tới hộ tiêu thụ cần tối thiểu 4 đến 5 lần tăng giảm điện áp Do đó tổng công suất đặt gấp từ 5 đến 8 lần hoặc hơn nữa Hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn (98%-99%) Nhưng vì số lượng máy biến áp nhiều nên tổng tổn hao là rất lớn, do đó tôn cán lạnh được dùng làm mạch từ máy biến áp, khi đó tổn hao công suất (P) và công suất từ hoá(Q) thấp, dẫn đến tổn hao giảm đáng kể

Các bộ phận chính trong máy biến áp: Lõi sắt( mạch từ), dây quấn , hệ thống làm mát và vỏ máy

II Tiêu chuẩn trong việc chế tạo máy biến áp

Một trong những nhiệm vụ của ngành thiết kế máy biến áp là xác định được những yêu cầu riêng cho các máy biến áp Phản ánh được yêu cầu về vận hành và điều kiện làm việc của nó Đảm bảo sự phát nóng cho phép, khả năng về quá tải, sơ

đồ tổ nối dây, điện áp định mức, điều chỉnh về điện áp, các đặc tính về không tải, ngắn mạch… Do yêu cầu về mở rộng thang công suất, điện áp và nâng cao chất lượng điện năng cũng như tính năng của máy biến áp nhiều tiêu chuản mới của máy biến áp được đưa ra Ở đây ta thiết kế máy biến áp có công suất là 250KVA điện áp 35/0.4KV ( làm mát bằng không khí), kiểu trụ

So với tiêu chuẩn cũ thì tiêu chuẩn mới có những yêu cầu cao hơn như:

- tổn hao giảm đáng kể

- hiệu suất tăng lên

- giảm mức tăng nhiệt độ của dây quấn

- mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp dưới tải

- tăng cường trang thiết bị máy biến áp kiểm tra chất lượng và bảo quản

III Chọn vật liệu trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp

Việc chọn lựa vật liệu thiết kế máy biến áp nhằm mục đích cải thiện các đặc tính của mày biến áp như :

- giảm tổn hao năng lượng, kích thước, trọng lượng

- đảm bảo độ tin cậy, đảm bảo chất lượng

- vật liệu rẻ, dễ kiếm

Vật liệu trong máy biến áp thường có 3 loại:

- vật liệu tác dụng : dùng để dẫn điện như dây quấn, dẫn từ như lõi thép

- vật liệu cách điện : dùng để cách điện các phần tử trong máy biến áp (như cartong cách điện, sứ, sơn emay, dầu biến áp….)

- vật liệu kết cấu : dùng để bảo vệ vả giữ cố định máy biến áp( bulông, xà

ép, vỏ máy

Vật liệu quan trọng trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp là tôn silic Lõi thép máy biến áp được dùng chủ yếu là tôn cán nóng dày 0.5mm hoặc tôn cán lạnh dày 0.35mm Tuy nhiên để giảm suất tổn hao người ta dùng tôn cán lạnh, đồng thời tăng độ từ cảm trong lõi thép lên 1.6 1.65 tesla trong khi tôn cán nóng chỉ tới 1.45 tesla Do dó suất tổn hao giảm, trọng lượng và kích thước giảm đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, đặc biệt là chiều cao giảm đáng kể thuận tiện cho di chuyển lắp đặt

Vật liệu quan trọng thứ hai là kim loại làm dây quấn, người ta thường dùng dây quấn làm bằng đồng vì:

- điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, dễ gia công

- đảm bảo độ bền cơ điện tốt…

Trong thiết kế MBA có hai loại dây dẫn thường được dùng là đồng và nhôm, mặc dù nhôm có những ưu điểm như rẻ, dễ kiếm, nhẹ nhưng điện trở suất cao hơn, độ bền cơ kém, khó gia công nên người ta chọn đồng làm dây quấn

Về vật liệu cách điện thông thường người ta dùng dây quấn cách điện bọc bằng giấy cáp Ở đây theo yêu cầu thiết kế ta dùng cấp cách điện B Tuy nhiên nhiệt độ cho phép của dây quấn máy biến áp được quyết định không chỉ ở cấp cách điện của mày biến áp mà còn phụ thuộc nhiệt độ cho phép của không khí làm mát biến áp

Người ta thường dung sơn emay do mỏng hơn, cách điện tốt hơn, độ bền cơ và tính chịu nhiệt cũng tốt hơn giấy cáp tuy nhiên giá thành cao hơn

IV Chọn kết cấu chính cho máy biến áp

MBA gồm những bộ phận chính sau: lõi thép( mạch từ), dây quấn, hệ thống làm mát và vỏ máy

Thường phân lõi sắt theo sự sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn

a/Lõi sắt kiểu trụ : Ở đây dây quấn ôm lấy trụ sắt Gông từ không bao lấy mặt

ngoài của dây quấn Trụ sắt thường để đứng, tiết diện gồm nhiều bậc thang nên đường bao gần hình tròn và dây quấn thành hình trụ tròn Kết cấu đơn giản chịu được ứng suất do lực điện động gây ra tốt

Hình2 Lõi sắt của MBA 3 pha dây quấn kiểu trụ

1

3

2

b/Lõi sắt kiểu bọc: Gông trụ bọc ngoài dây quấn, trụ thường để nằm ngang , tiết

diện trụ hình chũ nhật Ưu điểm là máy biến áp không cao nên vận chuyển dễ dàng Ở kiều này dây quấn CA và HA thường quấn xen kẽ nhau nên chống sét tốt Nhược điểm là khó chế tạo hơn, độ bền cơ học kém ( các lực tác dụng lên dây quấn không đều , tốn nguyên liệu

Hình 4 Ghép nối

3

+ Ghép xen kẽ : từng lá thép của trụ và gông được ghép xen kẽ theo vị trí 1 và 2 sau đó dung bu lông hoặc xà ép bắt chặt lại Phương pháp này dễ chế tạo, kết cấu vững chắc, ít tổn hao nên thường dùng

a/ Loại đồng tâm: Dây quấn cao áp và hạ áp là những hình ống đặt đồng tâm với nhau thường thì có chiều cao bằng nhau Khi bố trí dây thì cuộn hạ áp đặt trong cùng cuộn cao áp đặt ngoài cùng, làm như vậy dễ điều chỉnh cấp điện áp và giảm kích thước rãnh cách điện giữa các cuộn dây và cuộn dây với lõi sắt

b/ Loại xen kẽ: Dây CA và HA được quấn thành hình bánh có chiều cao khác nhau

và quấn xen kẽ nhau

Ngoài ra dây quấn phụ thuộc vào hình dáng, tiết diện cuộn dây chia làm hai loại: dây quấn tròn và hình chữ nhật

Đề tài này chúng ta thiềt kế máy biến áp công suất nhỏ (250KVA) làm mát bằng không khí

V Mục đích, nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế

Nhiệm vụ chung của người thiết kế máy biến áp là căn cứ vào dung lưọng điện áp và đặc tính đã cho ban đầu Thì kết quả phải đảm bảo chắc điện, cơ, đặc tính kĩ thuật, độ tin cậy, dễ sản xuất, rẻ tiển phù hợp với sản xuất MBA ở Việt Nam

Thực tế cho thấy rằng những số liệu ban đầu có thể có được những quan hệ khác nhau về kích thước chính của MBA, tải điện từ, giá thành, trọng lượng

máy…Do đó cần phương án để lựa chọn một phương án đảm bảo yêu cầu đã cho Như vậy công việc thiết kế thường qua ba giai đoạn:

1 Nhiệm vụ kĩ thuật:

Chủ yếu định rõ hình dáng máy biến áp như kết cấu, phương pháp làm mát

Ở đây ta thiết kế MBA không khi công suất 250KVA - 35/0.4KV - 50Hz vì vậy nhiệm vụ thiết kế phải đảm bảo tính kinh tế, độ ổn định, độ tin cậy MBA

2 Tính toán điện từ:

Thường qua một số bước chủ yếu sau đây:

- Tính toán kích thước chủ yếu

- Thiết kế cuộn dây, các kết cấu cách điện của chúng

- Tính toán kiểm nghiệm các đặc tính về điện, từ

- Tính toàn cụ thể lõi sắt

- Tính toán nhiệt và thiết kế vỏ máy

3 Thiết kế thi công

- Tính toán và vẽ đầy đủ chi tiết kết cấu MBA

- Tính toán kinh tế về sản phẩm chế tạo

- Thiết kế MBA được tiến hành qua các bước như sau:

a/ Xác định các đại lượng cơ bản:

+ Tính dòng điện, điện áp pha của các cuộn dây

+ Xác định điện áp thử của dây quấn

+ Xác định các thành phần của điện áp ngắn mạch

b/Tính toán kích thước chủ yếu:

+ Chọn sơ đồ và kích thước lõi sắt + Chọn mã hiệu tôn và cách điện, chọn cường độ từ cảm lõi sắt + Chọn kết cấu và xác định khoảng cách cách điện các cuộn dây + Tính toán sơ bộ và chọn kích thước chủ yếu hình dáng β theo P0, Pn, Unvà

Io đã cho

+ Xác định đường kính trụ và chiều cao dây quấn c/ Tính toán dây CA và HA

+ Chọn dây quấn CA và HA + Tính toán dây quấn CA + Tính toán dây quấn HA d/ Tính toán ngắn mạch + Xác định tổn hao ngắn mạch + Tính toán điện áp ngắn mạch + Tính toán lực cơ của dây quấn khi MBA bi ngắn mạch e/ Tính toán về mạch từ tham số không tải

+ Xác định kích thước cụ thể của máy biến áp + Xác định tổn hao không tải, dòng điện không tải và hiệu suất của máy biến

áp f/ Tính toán nhiệt hệ thống làm mát MBA

+ Khái niệm về hệ thống làm mát + Tính toán độ chênh nhiệt

+ Tính toán nhiệt MBA g/ Tính toán các chi tiết + Gông nắp, quạt gió…………

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ

YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP

I Các thông số kĩ thuật ban đầu

Việc thiết kế MBA luôn luôn đảm bảo bốn thông số quan trọng trong pham vi cho phép ở điều kiện làm việc lưới điện Việt Nam

Trong phạm vi cho phép việc thiết kế MBA các thông số kĩ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN):

Theo TCVN ta thiết kế MBA không khí 3 pha có số liệu ban đầu như sau:

Dung lượng máy biến áp : Sdm = 250 KVA

Tổn hao không tải : Po = 600 W

Sơ đồ đấu dây : Y/Yo-12

Chế độ làm việc ngoài trời

II Ý nghĩa các thông số

(

0 0

n dm

n

P P P

P P

100 %

Trong thí nghiệm không tải phía sơ cấp đặt điện áp định mức, phía thứ cấp

hở mạch vì vậy Po là tổn hao trên lõi thép và tổn hao trên điện trở của dây quấn sơ cấp Tổn hao trên lõi thép thường 0.1% - 0.2% của tổng công suất MBA.Gồm có

tổn hao từ trễ Ph và tổn hao từ xoáy Px , trong đó Ph tỉ lệ với bình phương từ tần số

3 , 1 2

50 50

mK là khối lượng lõi thép ở đoạn k(kg)

B là cảm ứng từ của lõi thép ở đoạn k ( Tesla)

n

U

Z I x

U U

Ảnh hưởng của Un% đến tính năng kinh tế:

- Khi Un% lớn thì dòng điện ngắn mạch Inm nhỏ nhưng trọng lượng dây quấn đồng tăng nên giá thành tăng

- Khi Un% nhỏ thì dòng ngắn mạch Inm lớn gây nóng ảnh hưởng đến cách điện

- Thông thường Un= 5.5 - 10%

- Là dòng điện chạy trong dây quấn sơ cấp khi dây quấn thứ cấp hở mạch

III Tính toán các trị số định mức

1 Công suất mỗi pha máy biến áp ba pha

Sf = Sdm/m Trong đó Sdm=250KVA, m=3

Vậy ta có công suất mỗi pha là: Sf =250/3 =83,33KVA

2 Công suất mỗi trụ MBA

S’ =S/t Trong đó t =3 là số trụ tác dụng của MBA: => S’= 250/3=83.33 KVA

3 Các dòng điện định mức

a/ Dòng hạ áp:

I1= 360 , 85 ( ).

4 0 3

250

250

5 Điện áp thử nghiệm dây quấn :

Theo tiêu chuẩn VN ( phụ lục 13):

Dây quấn CA với U2=35kV thì Ut= 80kV Dây quấn HA với U1=0.4kV thì Ut=5 kV

6 Kiểu dây quấn

Theo phụ lục XV, dây quấn CA với điện áp U2=35kV và dòng I2=4,12

A chọn loại dây quấn hình ống nhiều lớp tiết diện tròn, dây quấn HA với

U1=0,4 kV và dòng I1=360,85A chọn dây quấn hình ông đơn

IV Chọn vật liệu tác dụng

Trong thiết kế việ lựa chọn vật liệu tác dụng cũng như vật liệu cách điện vật liệu dây dẫn, vật liệu kết cấu mạch từ, vật liệu kết cấu mạch từ… có ảnh hưởng đến tính năng MBA, hiệu suất máy

Các vật liệu dùng đẻ chế tạo MBA gồm có:

o Thép kĩ thuật điện dẫn từ

o Đồng hay nhôm dùng làm dây quấn

Để cách điện người ta dùng sơn emay

Dựa vào đặc tính của thép ta chọn thép cán lạnh đẳng hướng 3404 dày 0.35mm

V Chọn kết cấu mạch từ

1 Chọn dạng mạch từ

Mạch từ của máy biến áp được ghép bằng thép kĩ thuất cán lạnh dẳng hướng, Lõi thép MBA được dùng làm mạch từ và khung dây quấn> Từ thông lõi thép là từ thông biến thiên có dạng:

Ф=Фmsinωt

Để giảm tổn hao công suất từ xoáy( dòng fucô) và từ trở các lá thép cách điện với nhau bằng sơn cách điện, với hệ số điền đầy là 0.92 Các yêu cầu đối với lõi thép:

o Các dòng tổn hao phải nhỏ

o Dòng không tải nhỏ

o Tôn silic it được sử dụng

o Độ bền cơ học cao MBA có ba dạng chính :

dây quấn tiết diện tròn la tốt nhất hơn nữa dây quấn kiểu này còn tiết kiệm nhất

MBA công suất nhỏ thường dùng tiết diện hình chữ thập

Hình 7 Tiết diện hình chũ thập Mạch từ kiểu trụ có hai loại chính:

o Loại 3 trụ :loại này chế tạo dễ, tốn it thép sử dụng rộng dãi với máy công suất nhỏ

Hình 8 Loại mạch từ 3 trụ

2a

o Loại 5 trụ: Loại này giảm được chiều cao, ứng dụng với các máy biến

áp công suất lớn tới hàng trăm ngìn KVA

Hình 9 Mạch từ loại 5 trụ

b Mạch từ kiểu bọc

Mạch từ kiểu bọc thì lõi thép bọc lấy dây quấn, dây quấn thứ cấp và dây quấn sơ cấp đặt trung ở trụ giữa Mạch từ khép kín bọc lấy dây quấn, trụ giữa gấp đôi 2 trục bên và từ thông nó cũng gấp đôi Tuy nhiên loại mạch từ này chịu lực kém nên ít được dùng trong truyền tải điện lực

Hình 10 Dạng mạch từ kiểu bọc

Nhược điểm: Chiều cao mạch từ lớn khó di chuyển, chịu lực kém

Với đề tài thiết kế này ta chọn mạch từ ba pha kiểu trụ loại ba trụ

3 Chọn tiết diện trụ thép

Hình dáng tiết diện trụ thép phụ thuộc vào tiết diện dây quấn

Thông thường có ba loại chính:

o Tiết diện vuông

o Tiết diện thập

o Tiết diện nhiều cấp

Hình 11 Tiết diện vuông Tiết diện chũ thập Tiết diện nhiều cấp

Với đề tài náy ta chọn tiết diện nhiều cấp để giảm tổn hao và tăng hiệu suất MBA

4 Ghép trụ và gông

Có thể chia làm hai loại: ghép mối nối và ghép xen kẽ

o Ghép mối nối: Gông và trụ được ghép riêng sau đó nối với nhau, dạng này có khe hở không khí lớn nên tổn hao lớn nên ít dùng

o Ghép xen kẽ: Các lá thép của trụ và gông được ghép xen kẽ nhau sau

đó được bắt chặt bằng ốc vít hoặc xà ép

Hình 12 Mối nối tù của thép cán lạnh

450

5 Cách phân bố cuộn dây MBA theo hình dáng mạch từ

Trong quá trình thiết kế máy biến áp ta có thể bố trí cuộng dây theo hai loại như sau:

Đồng trục đơn giản, đồng trục phân tán, đồng trục xen kẽ, dây quấn xen kẽ

o Dây quấn đồng trục: Dây HA đặt bên trong, dây CA đặt bên ngoài như vậy dễ cách điện cho dây quấn cao áp hơn Dây quấn thường quấn sang trái, quấn HA đồng trục từng vòng liên tục, dây cao thế phân thành bánh dây, ở giưa có khe hở làm mát

Hình 13 Dây quấn đồng trục đơn giản

VI Xác định hình dáng chủ yếu MBA

Hình 15 Các kích thước chủ yếu MBA

1 Chọn thông số cơ bản cho máy biến áp Xác định tham số để tình kích thước chủ yếu

o Ta có:

813 1 33 , 83 6 0 ' 3

)

4 2 1

P

S k a a

cm Trong đó k=0.6 ( theo bảng 13.1)

o Vậy chiều rộng quy đổi từ trường tản:

aR= a12+ (a1+a2)/3 = 2,7 +1.813=4,513cm trong đó theo phụ lục XIV -2 được a12=2,7cm, lo=7,5cm, a22=2cm, ut=80kV,

Unr= 1 1 %

250 10

2750

10 P

n

S P

Điện áp ngắn mạch phản kháng:

Unx= u n2 u nr2 5 52 1 12 5 39 %

o Hệ số Rôgovski( Kt) hệ số từ trường tản: Kt=0.95

o Chọn cường độ từu cảm Bt trong trụ:

Với S’ = 83.33KVA , chọn tôn cán lạnh đẳng hướng 3404 dày 0.35mm với Bt =1.62(T)

o Chọn hệ số gông Kg = 1.02( tỉ lệ giữa tiết diện gông và trụ)

Ép trụ bằng nêm với dây quấn Không dùng bulong qua trụ và gông

Ép gông bằng xà ép

Sử dụng lõi thép có 4 mói ghép xiên ở 4 góc của lõi, còn 3 mối ở giữa dùng mối ghép thẳng lá tôn

o Chọn hệ số bậc thang trong trụ Theo bảng XVII1.b ta chọn bậc thang trụ n=8, bậc thang gông bằng: n-1=7 bậc

o Hệ số ép chặt của máy biến áp: Kc =0,93 ( theo bảng 13.3-TL1)

o Chọn hệ số điền đầy dãnh Kd= 0,935 ( theo bảng 13.2 -TL1)

62 , 1

T K

B B

g

t g

o Từ cảm khe hở không khí mối nối thẳng: Bk’’ =Bt= 1,62T

o Từ cảm khe hở không khí mối nối xiên: Bk’ = B2t =1,145 T

o Suất tổn hao trong trụ và gông : với thép mã hiệu 3404 dày 0.35mm ( theo bảng V.14 –TL1) ta có: Pt=1.358 w/kg, pg= 1.251 w/kg

o Tổn hao từ hoá trong trụ và gông: qt= 1.956 VA/kg, qg= 1.575w/kg

o Tổn hao từ hoá trong khe hở vuông góc và khe hở chéo:

Vậy ta có khoảng cách cách điện chính:

- Giữa trụ và dây quấn hạ áp: a01=1,5cm

- Giữa dây quấn cao áp và hạ áp: a12=2,7cm

- Giữa hai cuộn cao áp: a22=2cm

- Tấm chắn giữa các pha: δ22=0,3cm

- Giữa dây quấn cao áp đến gông: l02=5cm

- Đầu thừa của ống cách điện : ld2=3cm

2 Chọn hệ số hình dáng β

Xác định kích thước d của trụ sắt:

d = 16 4

2 2

.

'.

l t x

r r K B U f

K a S

Trong đó:

o β=d 12l : hệ số hình dáng, có giá trị từ 1đến 3,5 ảnh hưởng đến đặc tính kĩ thuật và kinh tế của MBA

.

'.

l t x

r r K B U f

K a S

= 16 4

2 2

86 , 0 62 , 1 38 , 5 50

95 , 0 513 , 4 33 , 83

= 14,5

d = 14,5.X Xác định khối lượng tồn bộ lõi thép

o trọng lượng trụ sắt:

Gt= t.Tt FE.(1+2lo) =t 3

0 12 2

10 ).

( 4

.

l

d K

d

Fe ld

Trong đĩ : + t=3 số trụ tác dụng + FE=7,65 kg/dm3 tỉ trọng của sắt (đối với tơn cán lạnh) + l0= 2l02= 2.5=10cm khoảng cách từ bề mặt cuộn dây tới gơng + Tt=

4

.d2

tiết diện trụ Chiều cao của trụ lt: lt= l + l0 = l + 10 (cm)

d12 = d + 2a01 +2a1 + a12 = d + 2.1,5 + 2.1,8+2,7=

= d + 9,3 = 14,5X + 9,3 Với :

a1 = K.4 S' = 0,5.4 83 , 33 = 1,51

3 2 2

1 1 . 1 A.X

X

A X A

A2 = t.Kld T.A2 2

4

3 ,

9 10-3

= 3.0,869.7,65.(14,5)2 2.9 , 3 10-3

X X

Trong đó e : chiều dài quy đổi phần gông dư phía ngoài ( phần diện tích gạch chéo )

= 20X + 18,3 Với: Kg = 1,03

Gg = 2.1,02

4

) 20

= 170,33X3 + 155,85X2

a) Trọng lượng toàn bộ lõi thép :

G = GT + Gg

2 32 , 9 170 , 33 155 , 85

1 12 , 96

1

X X

X X

X

= 170,33X3 + 188,75X2+ 150 12

12 , 96 1

X X

b) Tổn hao không tải của máy biến áp :

pt = 1,353 ( W/Kg ): Suất tổn hao trong trụ

pg = 1,256 ( W/Kg ): Suất tổn hao trong gông

P0 = 1,25 (1,353.GT + 1,256.Gg ) = 1,69.GT + 1,57Gg

c) Dòng không tải :

Dòng kgông tải được định nghĩa :

.

S

G q G

q T T G G (%)

Trong đó :

K’ f0 : Hệ số kể đến sự phục hồi từ tính , không hoàn toàn toàn ủ lại lá tôn cũng như sự uốn nắn và ép lõi thép

K’f0 = K’’f = 1,2 1,25 ( chọn K’’f = 1,2 ) Theo bảng 50 – TL1 :

qT = 1,958 ( VA/Kg ) : Suất tổn hao trong trụ

qG = 1,575 ( VA/Kg ) : suất tổn hao trong gông

Dòng không tải :

I0 = 1,2 ( 1,958.GT + 1,575.GG ) 10-3 ( %)

= ( 2,3496GT + 1,89.GG ) 10-3 (%)

1) Xác định trọng lượng đồng toàn bộ :

a) Xác định khối lượng dây quấn :

Ta có :

K = 2,4 : Với dây quấn bằng đồng

Kf = 0,9 : Hệ số tổn hao phụ trong dây quấn

U P

.

T B

d : điện áp mỗi vòng dây

2

10 16200 4

) 5 , 14 ( X

= 5,34.X2

Jcp = 0,745

) 3 , 9 5 , 14 (

250

34 , 5 2750 9 ,

2

X X

P K

4

2 ( 14 , 5 9 , 3 )

) 4 , 39 (

4 , 2

2750 9 , 0

X X

= 0,66.( 14 , 5 49 , 3 )2

X X

= 139 2 1784 57

X

X X

= 139 2 3 14

57

1 178 1

X X

Kcd = 1,03 : hệ số kể thêm phần cách điện của dây quấn

Kcd = 1,03 : hệ số kể thêm phần dây dẫn ra để điều chỉnh điện áp

Gcu = ( 1,03 )2.(139 2 3 14

57

1 178 1

X X

= 147,5 2 3 14

5 , 60

1 189 1

X X

Cakt : là hệ số đánh về giá thành , vật tư cho chi phí sản xuất

a) Aûnh hưởng của hệ số dạng :

Việc chọn lựa hình dáng máy biến áp phụ thuộc vào hệ số hình dạng

Trị số thường biến thiên trong phạm vi rất rộng nằm trong khoảng từ

1 3,5 và nó ảnh hưởng rất rõ tới đặc tính kỹ thuật và kinh tế của máy biến áp

+ nhỏ : Máy biến áp gầy và cao : sắt ít , đồng nhiều, …

+ lớn : Máy biến áp thấp và béo : Sắt tăng , đồng giảm ,…

 Đối với máy biến áp thường thì trị số nằm trong khoảng từ 0,9 2,1

BẢNG GIÁ TRỊ CÁC THÔNG SỐ ĐƯỢC TÍNH THEO HỆ DẠNG :

Thay các giá trị của vào các biểu thức : X, d, GT, Gg, G, P0, I0, , G0, Gcu,

Cakt được trình bày ở trên, ta được bảng giá sau :

b) Chọn hệ số hình dáng :

Từ bảng giá trị của hệ số dạng , ứng với đường kính trụ đã chọn theo bảng (đã trình bày ở phần trên ), ta chọn =1,6

Đường kính trụ : d = 16,24 cm Chọn đường kính tiêu chuẩn gấn nhất Ta chọn đường kính trụ : d = 17 cm

Đường kímh trung bình của rãnh dầu giữa các cuộn dây :

d12 = d + 9,3 = 16,24 + 9,3 = 25,54 cm

Chiều cao của cuộn dây :

l =

6 , 1

54 , 25 d12 50,12 cm

Tiết diện hữu hiệu cảu trụ sắt :

4

) 24 , 16 (

4

ld K

Điện áp của mỗi vòng dây :

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa P 0 = f( )

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa I 0 = f ( )

1,27 1,31 1,36

1,41 1,48 1,52 1,6 2,65

I 0 (%)

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa J =f ( )

1,65 1,8 1,84

1,94 2,03 2,1 2,2 3,56

J ( A/mm2)

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ

A-TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN :

I-Yêu cầu chung đối với dây quấn :

1.Về mặt điện :

+ Chịu được điện áp bình thường và quá điện áp do ngắt mạch trong lưới hay do sét đánh gây nên

+ Cách điện tốt giữa các dây quấn với nhau , giữa dây quấn và vỏ máy, giữa các vòng dây , lớp dây hay giữa các bánh dây của từng dây quấn

2.Về mặt cơ học :

+ Dây quấn không bị biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của lực cơ học

do sự cố hay dòng điện ngắn mạch gây nên

3.Về mặt chịu nhiệt :

Khi vận hành bình thường cũng như trong trường hợp ngắn mạch ở một thời gian nhất định dây quấn không được có nhiệt độ cao quá

II- Tính toán dây quấn hạ áp : 1.Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp :

W1 =

v

f U

U 1

=

7 , 6

231 = 34,477 35 vòng Với :

Uf1 = 231 V : điện áp dây quấn hạ áp trên một trụ

2.Điện áp thực của mỗi vòng dây :

85 , 360

tb

t

J

I = 103,1 ( mm2 ) Trong đó :

It = I1 = If1 = 360,85 (A ): dòng điện pha ở cuộn hạ áp trên một trụ sắt

J tb = 3,5 ( A/mm2 ) : mật độ dòng điện trung bình

4.Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt :

BT =

180 50 44 , 4

10 6 , 6

44 , 4

10

t

v T f

Trong đó :

Tt = 180 ( cm2) : Tiết diện hữu hiệu của trụ sắt

 Dây quấn hình chữ nhật :

1) Số dây quấn trong một lớp :

Dây lớp hai lớp :

12 , 50 1