Chương 1: Phần mở đầu 1.1. Giới thiệu chung về máy biến áp điện lực 1.2. Giới thiệu chung về thiết kế máy biến áp điện lực 1.3. Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế máy biến áp điện lực 1.4. Phương pháp tính toán, thiết kế máy biến áp điện lực 1.5. Nhận xét, kết luận chương 1 Chương 2: Thiết kế động máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu…. 2.1 Giới thiệu tổng quan chương 2 2.2. Tính toán kích thước chủ yếu của máy biến áp. 2.3. Thiết kế mạch từ. 2.4. Tính toán dây quấn. 2.5. Tính toán tham số không tải. 2.6. Tính toán cuối cùng mạch từ. 2.7. Tính toán nhiệt máy biến áp. 2.8. Kết cấu máy biến áp. 2.9. Nhận xét, kết luận chương 2 Chương 3: Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài 3.1. Kết luận 3.2. Kiến nghị 3.3. Hướng phát triển của đề tài
PHẦN MỞ ĐẦU
Giới thiệu chung về thiết kế máy biến áp điện lực
1.4 Nhận xét, kết luận chương 1
Chương 2: Thiết kế máy biến áp
2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế
2.2 Tính toán tham số cơ bản của máy biến áp
2.5 Tính toán hệ thống mạch từ
2.6 Tính toán nhiệt máy biến áp
2.7 Nhận xét, kết luận chương 2
Chương 3: Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài
3.3 Hướng phát triển của đề tài
3: Các tiêu chuẩn phục vụ tính toán, thiết kế máy biến áp
- TCVN: 1011-2015; TCVN: 3079-2015; TCVN: 2608-2015; TCVN: 6036-1:2015, TCVN: 6036-2:2006,…
- TCVN 8:2015: Quy định về bản vẽ kỹ thuật
4: Các bản vẽ cần thực hiện
STT Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng
1 Bản vẽ tổng lắp ráp máy biến áp A3 1
6: thực hiện theo biểu mẫu “BM03” về QUY CÁCH CHUNG CỦA BÁO
CÁO TIỂU LUẬN/BTL/ĐỒ ÁN/DỰ ÁN trong Quyết định số 815/ QĐ- ĐHCN ngày 15/08/2019
7: Về thời gian thực hiện đồ án
Ngày giao đề tài: 06/03/2023 Ngày hoàn thành: 12/06/2023
1.1: Giới thiệu chung về máy biến áp điện lực 1
1.2: Giới thiệu chung về thiết kế máy biến áp điện lực 5
1.3: Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế máy biến áp điện lực 8
1.4: Nhận xét, kết luận chương 1 11
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC 3 PHA NGÂM DẦU CÔNG SUẤT 100( kVA) 12
2.1: Giới thiệu mục thiết kế 12
2.2: Tính toán các tham số cơ bản của máy biến áp 27
2.5: Tính toán hệ thống mạch từ 45
2.6: Tính toán nhiệt máy biến áp 50
2.7: Nhận xét, kết luận chương 2 60
CHƯƠNG 3: Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài 61
3.3: Hướng phát triển của đề tài 61
Hình 1.1: Cấu tạo một máy biến áp 1
Hình 1.2: Lõi thép của máy biến áp 3
Hình 1.3: Dây quấn máy biến áp 3
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp 4
Hình 2.1: Tác dụng của lực hướng tâm lên dây quấ n đồng tâm 43
Hình 2.2: Từ trường tản dọc và ngang trong dây quấn đồng tâm 43
Hình 2.3: Kích thước đường hình trụ 47
Hình 2.4: Khoảng cách hai trị trong lõi thép 47
Hình 2.5: Thùng dầu vách dạng cánh sóng 53
Hình 2.6: Khoảng cách điện của dây dẫn ra CA 54
Hình 2.7: Khoảng cách điện của dây dẫn ra HA 54
Hình 2.8: Xác định các kích thước của thùng dầu 54
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2:1: Tính giá trị 𝛽 31
Bảng 2:2: Bảng kích thước lõi sắt 46
Chúng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó
Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan trọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện Khi điện đã được sản xuất ra thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và giảm điện áp lưới sao cho phù hợp nhất đối với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũng như giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ
Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu là loại máy được sử dụng rất phổ biến hiện nay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này có được
Nhờ đó mà MBAĐL ngâm dầu ngày càng dược sử dụng rộng rãi hơn và không ngừng được cải tiến sao cho phục vụ nhu cầu của người sử dụng đươc tốt nhất
Với những kiến thức được học trên lớp và tìm hiểu thực tế Sau một thời gian làm việc, nghiên cứu, tham khảo em đã hoàn thành Bài tập lớn môn học
Em cũng chân thành cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Minh Hiền đã giảng dạy chúng em kiến thức bổ ích về môn “Thiết kế máy điện”
Tuy vậy do lượng kiến thức có hạn, trong thời gian ngắn nên đề tài của em còn nhiều thiếu sót, kính mong cô giúp đỡ thêm
Em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1: Giới thiệu chung về máy biến áp điện lực
Máy biến áp dầu là một dạng của máy biến áp hay máy biến thế là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện áp, với tần số không đổi Ở máy biến áp, việc biến đổi điện áp chỉ thực hiện được khi dòng điện là xoay chiều hoặc dòng điện biến đổi xung Máy biến áp được dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, ngoài ra máy biến áp cũng được dùng cho một số yêu cầu khác như nối mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp điện cho lò điện, máy hàn, máy thử nghiệm…
1.1.2: Cấu tạo máy biến áp ngâm dầu 3 pha
Một MBA thông thường được cấu tạo từ 3 phần chính là vỏ máy,lõi thép và phần dây quấn,với máy biến áp ngâm dầu 3 pha thì số lượng lõi thép và dây quấn là 3 tương ứng với 3 pha của dòng điện
Hình 1.1: Cấu tạo một máy biến áp
Tùy theo từng loại máy biến áp mà vỏ máy biến áp được làm bằng các chất liệu khác nhau Chúng thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng
Nắp thùng dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng như:
- Sứ cách điện của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp
- Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu
- Ống bảo hiểm: làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị hỏng
- Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế
- Rơle hơi dùng để bảo vệ máy biến áp
Phần thùng cần được chế tạo bằng các vật liệu có độ bền và chống ăn mòn cao,thiết kế có các rãnh khí để dễ dàng trong việc tản nhiệt và cần xử lí chống thấm và chống dò rỉ phần dầu cách điện
Lõi thép dùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín,các lá thép mỏng mặt ngoài có sơn cách điện với bề dày từ 0,3 - 0,5mm
Lõi có thể có các hình dạng khác nhau như hình chữ nhật,hình xuyến,hình trụ…
Lõi thép gồm 2 phần gồm Trụ và Gông Trụ là phần để đặt dây quấn còn Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín
Hình 1.2: Lõi thép của máy biến áp
Dây quấn thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài có bọc cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều có cách điện Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn và số vòng dây của các cuộn là khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy biến áp
Hình 1.3: Dây quấn máy biến áp
Có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp
- Dây quấn nhận năng lượng từ lưới gọi là dây quấn sơ cấp
- Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây quấn thứ cấp
Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là khác nhau Số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp hạ áp (máy biến áp hạ thế), ngược lại số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp tăng áp (máy biến áp tăng thế)
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp
Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 3 pha là hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Dòng điện được tạo ra bên trong cuộn dây nối với một hiệu điện thế sơ cấp và một dải từ trường biến thiên nằm trong lõi sắt của cuộn dây dẫn Dải từ trường biến thiên này có tác dụng tạo ra một hiệu điện thế thứ cấp
1.1.4: Ưu điểm và nhược điểm của MBA ngầm dầu Ưu Điểm:
- Máy biến áp dầu có công suất khá lớn, nên giúp tiết kiệm nguồn điện năng và giảm chi phí cho người sử dụng.
Nhận xét, kết luận chương 1
Chương 2: Thiết kế máy biến áp
2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế
2.2 Tính toán tham số cơ bản của máy biến áp
2.5 Tính toán hệ thống mạch từ
2.6 Tính toán nhiệt máy biến áp
2.7 Nhận xét, kết luận chương 2
Chương 3: Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài
3.3 Hướng phát triển của đề tài
3: Các tiêu chuẩn phục vụ tính toán, thiết kế máy biến áp
- TCVN: 1011-2015; TCVN: 3079-2015; TCVN: 2608-2015; TCVN: 6036-1:2015, TCVN: 6036-2:2006,…
- TCVN 8:2015: Quy định về bản vẽ kỹ thuật
4: Các bản vẽ cần thực hiện
STT Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng
1 Bản vẽ tổng lắp ráp máy biến áp A3 1
6: thực hiện theo biểu mẫu “BM03” về QUY CÁCH CHUNG CỦA BÁO
CÁO TIỂU LUẬN/BTL/ĐỒ ÁN/DỰ ÁN trong Quyết định số 815/ QĐ- ĐHCN ngày 15/08/2019
7: Về thời gian thực hiện đồ án
Ngày giao đề tài: 06/03/2023 Ngày hoàn thành: 12/06/2023
1.1: Giới thiệu chung về máy biến áp điện lực 1
1.2: Giới thiệu chung về thiết kế máy biến áp điện lực 5
1.3: Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế máy biến áp điện lực 8
1.4: Nhận xét, kết luận chương 1 11
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC 3 PHA NGÂM DẦU CÔNG SUẤT 100( kVA) 12
2.1: Giới thiệu mục thiết kế 12
2.2: Tính toán các tham số cơ bản của máy biến áp 27
2.5: Tính toán hệ thống mạch từ 45
2.6: Tính toán nhiệt máy biến áp 50
2.7: Nhận xét, kết luận chương 2 60
CHƯƠNG 3: Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài 61
3.3: Hướng phát triển của đề tài 61
Hình 1.1: Cấu tạo một máy biến áp 1
Hình 1.2: Lõi thép của máy biến áp 3
Hình 1.3: Dây quấn máy biến áp 3
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp 4
Hình 2.1: Tác dụng của lực hướng tâm lên dây quấ n đồng tâm 43
Hình 2.2: Từ trường tản dọc và ngang trong dây quấn đồng tâm 43
Hình 2.3: Kích thước đường hình trụ 47
Hình 2.4: Khoảng cách hai trị trong lõi thép 47
Hình 2.5: Thùng dầu vách dạng cánh sóng 53
Hình 2.6: Khoảng cách điện của dây dẫn ra CA 54
Hình 2.7: Khoảng cách điện của dây dẫn ra HA 54
Hình 2.8: Xác định các kích thước của thùng dầu 54
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2:1: Tính giá trị 𝛽 31
Bảng 2:2: Bảng kích thước lõi sắt 46
Chúng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó
Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan trọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện Khi điện đã được sản xuất ra thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và giảm điện áp lưới sao cho phù hợp nhất đối với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũng như giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ
Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu là loại máy được sử dụng rất phổ biến hiện nay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này có được
Nhờ đó mà MBAĐL ngâm dầu ngày càng dược sử dụng rộng rãi hơn và không ngừng được cải tiến sao cho phục vụ nhu cầu của người sử dụng đươc tốt nhất
Với những kiến thức được học trên lớp và tìm hiểu thực tế Sau một thời gian làm việc, nghiên cứu, tham khảo em đã hoàn thành Bài tập lớn môn học
Em cũng chân thành cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Minh Hiền đã giảng dạy chúng em kiến thức bổ ích về môn “Thiết kế máy điện”
Tuy vậy do lượng kiến thức có hạn, trong thời gian ngắn nên đề tài của em còn nhiều thiếu sót, kính mong cô giúp đỡ thêm
Em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1: Giới thiệu chung về máy biến áp điện lực
Máy biến áp dầu là một dạng của máy biến áp hay máy biến thế là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện áp, với tần số không đổi Ở máy biến áp, việc biến đổi điện áp chỉ thực hiện được khi dòng điện là xoay chiều hoặc dòng điện biến đổi xung Máy biến áp được dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, ngoài ra máy biến áp cũng được dùng cho một số yêu cầu khác như nối mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp điện cho lò điện, máy hàn, máy thử nghiệm…
1.1.2: Cấu tạo máy biến áp ngâm dầu 3 pha
Một MBA thông thường được cấu tạo từ 3 phần chính là vỏ máy,lõi thép và phần dây quấn,với máy biến áp ngâm dầu 3 pha thì số lượng lõi thép và dây quấn là 3 tương ứng với 3 pha của dòng điện
Hình 1.1: Cấu tạo một máy biến áp
Tùy theo từng loại máy biến áp mà vỏ máy biến áp được làm bằng các chất liệu khác nhau Chúng thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng
Nắp thùng dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng như:
- Sứ cách điện của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp
- Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu
- Ống bảo hiểm: làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị hỏng
- Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế
- Rơle hơi dùng để bảo vệ máy biến áp
Phần thùng cần được chế tạo bằng các vật liệu có độ bền và chống ăn mòn cao,thiết kế có các rãnh khí để dễ dàng trong việc tản nhiệt và cần xử lí chống thấm và chống dò rỉ phần dầu cách điện
Lõi thép dùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín,các lá thép mỏng mặt ngoài có sơn cách điện với bề dày từ 0,3 - 0,5mm
Lõi có thể có các hình dạng khác nhau như hình chữ nhật,hình xuyến,hình trụ…
Lõi thép gồm 2 phần gồm Trụ và Gông Trụ là phần để đặt dây quấn còn Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín
Hình 1.2: Lõi thép của máy biến áp
Dây quấn thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài có bọc cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều có cách điện Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn và số vòng dây của các cuộn là khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy biến áp
Hình 1.3: Dây quấn máy biến áp
Có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp
- Dây quấn nhận năng lượng từ lưới gọi là dây quấn sơ cấp
- Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây quấn thứ cấp
Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là khác nhau Số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp hạ áp (máy biến áp hạ thế), ngược lại số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp tăng áp (máy biến áp tăng thế)
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp
Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 3 pha là hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Dòng điện được tạo ra bên trong cuộn dây nối với một hiệu điện thế sơ cấp và một dải từ trường biến thiên nằm trong lõi sắt của cuộn dây dẫn Dải từ trường biến thiên này có tác dụng tạo ra một hiệu điện thế thứ cấp
1.1.4: Ưu điểm và nhược điểm của MBA ngầm dầu Ưu Điểm:
- Máy biến áp dầu có công suất khá lớn, nên giúp tiết kiệm nguồn điện năng và giảm chi phí cho người sử dụng.
THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC 3 PHA NGÂM DẦU CÔNG SUẤT 100( kVA)
Giới thiệu mục thiết kế
2.1.1: Tính toán các kích thước chủ yếu của MBA
2.1.1.1: Tính toán các đại lượng điện cơ bản của MBA
- Công suất mỗi pha của MBA:
+ t là số trụ tác dụng (là trụ trên đó có quấn dây) Đối với MBA ba pha t = 3; đối với MBA một pha t = 2, vì một pha dây quấn của MBA một pha thường được chia làm đội và quấn trên hai trụ
+ S là công suất định mức của mba Đối với MBA ba dây quấn thì lấy S lớn nhất trong ba cuộn
- Dòng điện dây định mức:
Tính tương ứng với từng dây quấn HA, CA (và TA nếu có):
+ Đối với MBA ba pha:
+) S đối với MBA ba dãy quán lấy ứng với từng dây quấn CA, TA và HA +) U là các điện áp dày tương ứng.
+ Đối với MBA một pha:
+ khi dây quấn nối sao hay ziczắc:
I f = I (A) + khi dây quấn nối tam giác:
+ khi dây quấn nổi sao hay ziczac:
√3 (V) + khi dây quấn nối tam giác:
U f = U (V) + Điện áp trên mỗi phần dây quấn là:
- Các thành phần đen áp ngắn mạch
+ Thành phần tác dụng của điện áp ngán mạch:
10 S đm + Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch:
2.1.1.2: Thiết kế sơ bộ lõi sắt, tính toán các kích thước chủ yếu
Lõi sắt là phần mạch từ của MBA do đó thiết kế nó cần phải làm sao bảo đảm được ổn tổn hao sát chính và phụ nhỏ, dòng điện không tải nhỏ, lượng tôn silic ít và hệ số điền đầy của lõi sắt cao k g =T g
+ k g là hệ số gia tăng tiết diện gông
+ T g là tiết diện tác dụng của gông
+ T t là tiết diện tác dụng của trụ k c = T b
+ k c là hệ số chêm kín
+ T b là diện tích hình bậc thang sau khi đã trừ tiết diện rãnh
+ T w là tiết diện hình tròn đường kính d
- Chọn tôn silic, cách điện của chúng và cường độ từ cảm trong trụ và gông
Vật liệu làm lõi sắt MBA thường có hai loại: tôn silic cán nóng và tôn silic cán lạnh
Trong chế tạo MBA hiện nay ở nước ta chủ yếu dùng tôn cán lạnh của Nga sản suất với các mã hiệu sau: 3404, 3405, 3406, 3407 và 3408 k d = T t
+ k g là hệ số điền đầy rãnh
+ T b là tiết diện toàn bộ hình bậc thang
+ T t là tiết diện tác dụng của trụ
- Hệ số lợi dụng của lõi sắt: k ld = k c k d
- Xác định các kích thước chủ yếu của MBA
Các kích thước chủ yếu của MBA là:
+ Chiều cao dây quấn l ( thường 2 dây quấn có chiều cao bằng nhau, nếu khác thì lấy giá trị trung bình)
+ Đường kính trung bình giữa hai dây quấn của rãnh dầu giữa 2 dây quấn d 12 β = πd 12 l = l tb12 l Trong đó:
+) β thường dùng chủ quan hệ giữa đường kính trung bình của dây quấn d 12 +) l chiều cao dây quấn
+) l tb12 chiều dài trung bình của 1 vòng dây của 2 dây quấn
+ Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch: u nx =7,9 f I w π d 12 a r k r u v l 10 −4 (%) Trong đó:
+) u v = 4,44 f B t T t điện áp một vòng dây
4 là tiết diện tác dụng của trụ d = 0,507 √ S ′ β a r k r f u nx B t 2 k ld 2
+) S ′ = U I 10 −3 công suất mỗi trụ của MBA (kVA)
+ Vậy trong biểu thức đường kính d, chỉ còn 𝛽 là biến đổi trong một phạm vi rộng quyết định sự thay đổi đường kính d: d=A.x và 𝑥 = √𝛽 4 Trong đó:
+) t là số trụ tác dụng Đối với biến áp 3 pha trụ t= 3, đối với biến áp 1 pha t=2
+) 𝛾 𝐹𝑒 là tỷ trọng của sắt Đối với tôn cán lạnh 𝛾 𝐹𝑒 = 7650 𝑘𝑔/𝑚 3 , đối với tôn nóng 𝛾 𝐹𝑒 = 7550 𝑘𝑔/𝑚 3
+ Trọng lượng kim loại dây quấn:
+ Tiết diện trụ lõi sắt:
𝑆 𝑇 = 0,785 𝑘 𝑙𝑑 𝐴 2 𝑥 2 + Công suất tổn hao chung của trụ và gông:
𝑄 𝑐 = 𝑞 𝑡 𝐺 𝑡 + 𝑞 𝑔 𝐺 𝑔 + Công suất từ hóa phụ với góc:
𝑄 𝑡 = 40 𝑞 𝑡 𝐺 𝑔 + Công suất từ hóa với những khe hở:
+ Thành phần phản kháng của dòng điện không tải: i 0 % = Q o
10 S p + Đường kính trung bình giữa dây rãnh dầu sơ bộ: d 12 = a d + Chiều cao trụ lõi sắt: l 1 = l + 2l o
+ Khoảng cách giữa các trụ: C = d 12 + a 12 + b d + a 22
2.1.2: Tính toán dây quấn MBA
2.1.2.1: Tính toán dây quấn hạ áp (HA)
- Số vòng dây hạ áp: w 1 = U 1f
- Mật độ dòng điện trong dây quấn chọn:
- Tiết diện vòng dây sơ bộ:
- Kích thước vòng dây hướng trục: h v1 = l w 1 + 1− h r1
- Đường kính trong của dây quấn HA:
- Đường kính ngoài dây quấn hạ áp:
2.1.2.2: Tính toán dây quấn cao áp (CA)
- Số vòng dây CA ở điện áp định mứ c:
- Lựa chọn sơ đồ cao áp với cách điều chỉnh 4 cấp:
- Mật độ dòng điện cuộn CA:
- Tiết diện vòng dây CA:
- Chọn kết cấu dây quấn CA:
Mã hiệu dây – số sợi chấp x kích thước dây trần kích thước dây có cách điện; tiết diện sợi
- Số bánh dây trên mỗi trụ, giữa các bánh dây có rãnh dầu: n b2 = l 2 + h r b′ + h r
- Số vòng dây trên mỗi bánh dây: w b2 = w 2 n b2
- Chiều cao thực của dây quấn: l 2 = b ′ n b2 + k[h r (n b2 − 2) + h dc ]
- Chiều dày dây quấn CA: a 2 = a ′ w b2
- Đường kính trong của cuộn CA:
- Khoảng cách giữa hai trụ:
2.1.3.1: Xác định tổn hao ngắn mạch
- Trọng lượng đồng của dây quấn HA:
2 w 1 S 1 × 10 −5 (kg) Với C – số trụ tác dụng
- Trọng lượng đồng của dây quấn CA:
- Tổn hao chính cuộn hạ áp:
- Tổn hao chính cuộn cao áp
- Tổn hao phụ trong dây quấn:
+ trong dây quấn HA: k f1 = 1 + 0,095 β 2 a 4 n 2 + trong dây quấn CA: k f2 = 1 + 0,095 β 2 a 4 (n 2 − 0,2)
- Tổn hao chính trong dây dẫn ra:
+ trọng lượng đồng dây dẫn ra HA:
G dq1 = l r1 S 1 γ cu 10 −8 + tổn hao trong dây dẫn ra HA:
- Tổn hao trong vách thùng và chi tiết kim loại khác:
Pt = 10 k S p + trong đó hệ số k tra theo bảng
- Tổn hao ngắn mạch của MBA:
Pn = Pcu1kf1 + Pcu2kf2 + Pdd1 + Pdd2 + Pt
2.1.3.2: Xác định điện áp ngắn mạch
- Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng:
- Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng:
2.1.3.3: Tính toán lực cơ học của MBA
- Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xác lập:
- Trị số cực đại (xung kích) của dòng điện ngắn mạch i max = √2I n (1 + e −π.U nr /U nx )
- Tính lực cơ học khi ngắn mạch:
+ Lực hướng kính: F K = B tb (i max W) 2 lv
2.1.4: Tính toán cuối cùng hệ thống mạch từ và tính toán tham số không tải của MBA
2.1.4.1: Tính toán kích thước lõi sắt
- Xác định tiết diện tổng các bậc thang trong trụ:
- Tiết diện tác dụng của trụ sắt:
- Tiết diện tổng các bậc thang của gông:
+ trong đó: 𝑙 0 ′ và 𝑙 0 ′′ là khoảng cách từ dây quấn đến gông trên và gông dưới và bằng 0,075 m
- Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau:
- Trọng lượng sắt của trụ và gông:
- Phần gông ở giữa các góc:
- Trọng lượng sắt của gông phần thẳng nằm giữa hai bên:
+ Phần trụ ứng với chiều cao cửa sổ mạch từ:
𝐺 𝑇 ′ = 𝑡 𝑇 𝑇 𝑙 𝑇 𝛾 + Phần trụ nối với gông:
- Trọng lượng sắt toàn bộ của trụ và gông:
2.1.5: Tính toán tỏa nhiệt của MBA
2.1.5.1: Tính toán chênh lệch từng phần
- Nhiệt độ chênh lệch trong lòng dây quấn với mặt ngoài của nó: + Dây HA (dây chữ nhật)
Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn: q 1 =P Cu1 k f1
M 1 Nhiệt độ chênh trong lòng và mặt ngoài dây hạ áp: θ 01 =q 1 δ 1 λ 𝑐𝑑1 + Dây CA (dây tròn):
Tổn hao trong một đơn vị thể tích dây quấn: p Cu2 = 1,68 Δ 2 2 d 2 2
(d 2 ′ + δ 12 ) d 2 ′ Suất dẫn nhiệt bình quân qui ước của dây quấn: λ 2 = λ cd2
𝑑 2 Nhiệt độ chênh lớn nhất trong lòng và mặt ngoài dây cao áp: θ 02 =p 𝐶𝑢2 a 2 2
8 λ 𝑡𝑏 Nhiệt độ chênh trung bình trong lòng và mặt ngoài dây cao áp: θ tb2 = 2
- Nhiệt độ chênh lệch giữa mặt ngoài dây quấn với dầu:
+ Dây HA (dây chữ nhật): θ 0d1 = 𝑘 1 𝑘 2 𝑘 3 0,35 𝑞 1 0.6 Trong đó:
+ k1 là hệ số kể đến tốc độ chuyển động của dầu trong dây quấn, trường hợp làm lạnh bằng dầu tự nhiên k1 = 1
+ k2 = 1,1 là hệ số tính đến trường hợp do dây quấn hạ áp ở trong nên dầu đối lưu khó khăn làm dây hạ áp nóng lên
+ k3 là hệ số tính đến sự đối lưu khó khăn của dầu do bề rộng của rãnh dầu ngang gây nên k3 phụ thuộc vào tỉ lệ hr/a hr là chiều cao rãnh dầu ngang, a là bề dày dây quấn
Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây cao áp: q 2 = P Cu2 k f2
M 2 Nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây cao áp và dầu là: θ 0d2 = 0,285 𝑞 2 0.6
- Nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn với dầu:
+ Dây cao áp: θ0dtb1= θtb2 + θod2
2.1.5.2: Tính toán nhiệt thùng dầu
- Lựa chọn kết cấu thùng dầu
- Các khoảng cách cách điện
- Chiều rộng tối thiểu của thùng:
- Chiều dài tối thiểu của thùng:
+ lt là chiều cao của trụ
+ hg là chiều cao của gông
+ n là chiều dày tấm lót gông dưới, n có thể lấy từ 30 – 50 (mm)
- Lựa chọn các kích thước cánh sóng
- Bề mặt bức xạ vách thùng cánh sóng:
- Chiều dài một bước sóng: t = a + c + 2δ
- Chiều dài khai triển một bước cánh sóng: l 1 = 2𝑏 + 𝑡 − 0,43𝑐
- Bề mặt đối lưu vách thùng cánh sóng: k s = 1 − 𝑏 2
- Bề mặt phân vách trên thùng không có cánh sóng:
- Bề mặt bức xạ toàn phần thùng cánh sóng:
-Bề mặt đối lưu toàn phần thùng cánh sóng:
-Tính toán cuối cùng về nhiệt độ chênh lệch của dây quấn và dầu MBA: + nhiệt độ chênh của thùng và không khí: θ t.k = k (P o + P n )
2,8 M bx + 2,5 M dl 0,8 + nhiệt độ chênh của đầu sát vách thùng so với thùng: θ d.t = k 1 0,165.0.6.k (P o + P n )
∑M dl + nhiệt độ chênh của dầu so với không khí: θ’dk = θd.t + θtk
+ nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí: θdk=1,2 θ’dk
+ nhiệt độ chênh của dây quấn với không khí: θ0k2=θ’dk + θ0dtb1
+ Trọng lượng dây dẫn ra hạ áp:
+ Trọng lượng dây dẫn ra cao áp:
+ Trọng lượng dây quấn toàn bộ máy:
Gdq=Gdq1+Gdq2+Gddr1+Gddr1
+ Trọng lượng ruột máy (có tính tăng trọng do cách điện và các kết cấu khác):
Gr = 1,2 (Gdq + Gl) -Trọng lượng dầu:
Vt = A.B.H + Thể tích ruột máy: