đồ án thiết kế máy điện thiết kế máy biến áp ba pha ngâm dầu

Nhiệt lượng từ vách thùng lại truyền ra không khi xung quanh bằng phương pháp đối làm và bức xạ Nhờ vậy mà hiệu ứng làm lạnh được tăng lên cho phép tăng tải điện từ đối với thép và dây q

THIẾT KẾ MÁY BIẾN Á P BA PHA NGÂM DẦU

Tên sinh viên: Lại Quyết Tiến

Mã sinh viên: 2020603120

HÀ NỘI, 2023

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN

Họ và tên SV: Lại Quyết Tiến

1 2021603120 Lại Quyết Tiến Điện 3- k15 Điện Giảng viên hướng dẫn: T.S Lê Anh Tuấn - Khoa: Điện

TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế máy biến áp ba pha ngâm dầu 1 Số liệu phục vụ thiết kế

Thiết kế máy biến áp dầu có các thông số sau: Sđm = 400kVA, tổ đấu dây: Dyn11 Điện áp: 35±2x2,5%/0,4kV, tổn hao không tải P0 = 433W, dòng điện không tải i0 = 2%, tổn hao ngắn mạch Pn = 3818W, điện áp ngắn mạch un = 4-6%,

2 Yêu cầu tính toán, thiết kế máy biến áp

Chương 1: Phần mở đầu

1.1 Giới thiệu chung về máy biến áp

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế máy biến áp 1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế máy biến áp 1.4 Nhận xét, kết luận chương 1

Chương 2: Thiết kế máy biến áp

1.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế

1.2 Tính toán các tham số cơ bản của máy biến áp 1.3 Tính toán dây quấn

1.4 Tính toán ngắn mạch

1.5 Tính toán hệ thống mạch từ 1.6 Tính toán nhiệt máy biến áp 1.7 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

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 8:2015: Quy định về bản vẽ kỹ thuật

4 Các bản vẽ cần thực hiện

5 Yêu cầu trình bày văn bản

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: 11/01/2023 Ngày hoàn thành: 03/12/2021

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Lê Anh Tuấn

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế máy biến áP 10

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế máy biến áp 12

1.3.1 Quy trình thiết kế máy biến áp 12

1.3.2 Tiêu chuẩn thiết kế 14

1.4 Nhận xét, kết luận chương 1 16

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP 18

2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế Error! Bookmark not defined.2.2 Giới thiệu mục tiêu thiết kế 18

2.3 Tính toán các tham số cơ bản của máy biến áp 18

2.3.1 Xác định các đại lượng điện cơ bản của MBA 18

2.3.2 Xác định các tham số để tính kích thước chủ yếu 19

2.6.4 Dòng không tải phản kháng 35

2.7 Tính toán nhiệt máy biến áp 35

2.7.1 Tính toán nhiệt của dây quấn 35

2.7.2 Dộ tăng nhiệt bề mặt dây quấn 36

2.7.3 Tính toán nhiệt thùng dầu 36

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa hiện nay, với sự phát triển không ngừng của thế giới Khu công nghiệp, khu dân cư, đường xá đang ngày càng được mở rộng để phục vụ nhu cầu việc làm, học tập, sinh hoạt của con người Gắn liền với sự phát triển đó, điện đóng vai trò cực kỳ quan trọng, dòng điện luôn được coi là mạch máu của nền công nghiệp, mang tính sống còn của mọi quốc gia Trong đó một thiết bị rất quan trọng và không thể thiếu trong việc truyền tải và phân phối điện năng là máy biến áp

Máy biến áp dùng để tăng điện áp lên cao làm giảm tổn hao công suất và hao tổn điện áp khi truyền tải đi xa và giảm điện áp xuống thấp để phù hợp với điện áp của phụ tải Để đảm nhiệm được nhiệm vụ này thì máy biến áp cần đạt các yêu cầu tối ưu nhất về tổn hao công suất không tải, tổn hao công suất ngắn mạch và các tiêu chuẩn khác

Hiện nay máy biến áp ba pha ngâm dầu được sử dụng rộng rãi vì nó đáp ứng các yêu cầu về tổn hao điện áp và công suất Với tầm quan trọng của máy biến áp cụ thể là máy biến áp ba pha ngâm dầu, bản thân em quyết định chọn đề tài: “Thiết kế máy biến áp ba pha ngâm dầu” để làm đề tài báo cáo môn học và để tích lũy kiến thức giúp cho công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC) Đầu ra của MBA được nối với tai gọi tả thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu ra TC lớn hơn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp

Hình 1.1: Máy biến áp ba pha ngâm dầu

1.1.2 Cấu tạo

Các bộ phận chủ yếu của máy biến áp bao gồm lỗi sắt (mạch từ), dây quấn HA và CA, vỏ máy (thùng dầu), hệ thống làm nguội máy biến áp và hệ thống bảo vệ

Hình 1.2: Cấu tạo máy biến áp

1.1.2.1 Mạch từ

a Lõi thép làm mạch từ

Lõi thép gồm các lá thép mỏng ghép lại với nhau tạo thành khung máy biến áp Dây quấn ôm lấy trụ thép, gông từ chỉ giáp phía trên và phía dưới dây quấn mà không bao lấy mặt ngoài của dây quấn Trụ sắt thường bố trí đứng, tiết diện có dạng gần hình tròn Kết cấu này đơn giản, làm việc đảm bảo, dùng ít vật liệu, vì vậy hầu hết các MBA điện lực đều dùng kết cấu này Các MBA cỡ nhỏ, ruột máy gắn với nắp máy có thể nhấc ra khỏi thùng dầu khi lắp ráp, sửa chữa còn với các MBA công suất 1000KVA trở lên ruột máy rất nặng nên được cố định với đáy thùng lúc lắp ráp, sửa chữa thì phải nâng vỏ thùng lên khỏi đáy và ruột máy

Hình 1.3: Lõi thép máy biến áp

b Phương pháp ghép mạch từ

Người ta ghép trụ và gông từ với nhau theo hai kiểu: Lõi ghép nổi và lõi ghép xen kẽ Ghép nối là gông và trụ ghép riêng sau đó được nổi lại với nhau nhờ xà và bulông ép Kiểu ghép đơn giản nhưng khó đảm bảo khe hở giữa trụ và gông nên tổn hao và dòng không tải lớn Ghép xen kẽ là từng lớp lá thép của trụ và gông lần lượt đặt xen kẽ với nhau Hiện nay ở nước ta hay dùng kiểu này Trụ được lèn chặt vào ống bakelit của dây quấn hoặc đai bằng băng thủy tinh, gông được ép bằng xà ép gông Không có bulông xuyên qua lỗi sát với tồn cán lạnh

Theo phương pháp bố trí dây quấn trên lõi sắt, có thể chia dây quấn thành hai loại: đồng tâm và xen kẽ

a Dây quấn kiểu đồng tâm

Cuộn CA và HA là những ống đồng tâm, chiều cao của chúng nên thiết kế bằng nhau nếu không sẽ sinh ra lực chiều trục lớn có tác dụng ép hoặc đẩy gông hay cuộn dây không có lợi về mặt kết cấu bố trí sao cho cuộn HA đặt trong, cuộn CA đặt ngoài

Cuộn CA đặt ngoài sẽ đơn giản được việc rút đầu dây điều chỉnh điện áp cũng như giảm được kích thước rãnh cách điện giữa các cuộn dây và giữa cuộn dây và trụ thép Dây quấn này được sử dụng phổ biến trong các máy điện lực có kiểu lõi thép kiểu trụ

b Dây quấn kiểu xen kẽ

Hai cuộn cao áp và hạ áp quấn thành từng bánh có chiều cao thấp và cuốn xen kẽ, do đó giảm được lực dọc trục khi ngắn mạch Dây quấn xen kẽ có nhiều rãnh dầu ngang nên tản nhiệt tốt nhưng về mặt cơ khí thì kém hơn kiểu đồng tâm Dây quấn kiểu này có nhiều mối hàn giữa các bánh dây

Hình 1.6: Dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

1.1.2.3 Hệ thống làm mát và vỏ máy

Khi máy biến áp làm việc, lõi thép và dây quốn đều có tổn hao măng lượng làm cho máy biến áp nóng lên Muốn máy biến áp làm việc được lâu dài phải tìm biện pháp giảm nhiệt độ của máy biến áp xuống tức là quá trình làm nguội máy biến áp Có thể làm nguội bằng không khí tự nhiên hoặc bằng dầu máy biến áp

Máy biến áp dùng không khí để làm nguội gọi là máy biến áp khô , máy biến áp dùng dầu để làm nguội gọi là máy biến áp dầu Hầu hết máy biến áp làm

nguội bằng dầu bao quanh lõi thép và dây quấn sẽ nóng lên và truyền nhiệt ra ngoài vách thùng nhờ hiện tương đối Nhiệt lượng từ vách thùng lại truyền ra không khi xung quanh bằng phương pháp đối làm và bức xạ Nhờ vậy mà hiệu ứng làm lạnh được tăng lên cho phép tăng tải điện từ đối với thép và dây quấn, tăng được công suất máy biến áp Máy biến là có công suất từ 10000 – 16000 KVA thường phải tăng cường làm nguội bằng sự đối lưu cưỡng bức bằng quạt gió

Để đảm bảo dầu trong máy luôn luôn đầy trong quá trình làm việc trên máy biến áp có 1 thùng dầu phụ hình trụ thường đặt nằm ngang với bình đầu chính bằng ống dẫn dầu Tuỳ theo nhiệt độ của máy biến áp mà dầu giãn nở tự do trong bình dầu phụ , không làm ảnh hưởng đến lượng dầu máy biến áp Vì vậy bình dầu phụ còn được gọi là hình đầu gãn nở Trên nắp thùng còn các sứ để bắt các đầu dây dẫn ra nối với các dây quấn trong máy biến áp với lưới điện thiết bị đấu nối để chỉnh áp, thiết bị đo nhiệt độ biến áp, móc treo Dầu máy biến áp có tác dụng làm mát, cách điện nhưng nhược điểm là chất dễ cháy nên trong nhiều trường hợp cần có thiết bị và biện pháp chống cháy nổ để tránh hậu quả nghiệm trọng

1.1.3 Nguyên lí hoạt động

Xét sơ đồ MBA 1 pha 2 dây quấn Dây quấn 1 có w 1 vòng dây, dây quấn2 có w2 vòng dây được quấn lõi thép 3

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý làm việc của MBA 1 pha 2 dây quấn

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 nên sản 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

Giả sử điện áp xoay chiều vào là một hàm số hình sin thì từ thông sinh ra cũng là một hàm số hình sin:

2) (1)

𝑒2 = −𝑤2.𝑑𝜙

𝑑𝑡 = −𝑤2.

𝑑𝑡 = −𝑤2𝜔𝜙𝑚𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡 = √2𝐸2sin (𝜔𝑡 −𝜋

Trong đó:

𝐸1 =2𝜋

√2𝑓𝑤1𝜙𝑚 = 4,44𝑓𝑤1𝜙𝑚 (3) 𝐸2 =2𝜋

√2𝑓𝑤2𝜙𝑚 = 4,44𝑓𝑤2𝜙𝑚 (4) Là giá trị hiệu dụng của các sức điện động dây quấn 1 và 2 Các biểu thức (1) và (2) ta thấy sức điện động cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ thông sinh ra nó một góc 𝜋

2 Dựa vào biểu thức (3) và (4), người ta định

nghĩa hệ số của MBA như sau 𝑘 = 𝐸1

b Dòng điện định mức

Dòng điện định mức là dòng diện đã quy định cho mỗi dấy quấn của MBA, ứng với công suất định mức và điện áp định mức Đối với MBA 1 pha dòng

điện định mức là dòng điện pha Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây

𝑆𝑑𝑚 = √3𝑈2đ𝑚𝐼2đ𝑚 = √3𝑈1đ𝑚𝐼2=1đ𝑚

1.2 Giới thiệu chung về thiết kế máy biến áp

Thiết kế máy biến áp là công việc quan trọng, quyết định việc máy biến áp ta tạo ra có phù hợp với yêu cầu và có đạt được các tiêu chuẩn về kĩ thuật hay các chỉ tiêu về kinh tế hay không Công việc đòi hỏi người thiết kế phải có hiểu biết sâu về máy biến áp cũng như khả năng tính toán chính xác các thông số

Để thiết kế ra một máy biến áp đạt chuẩn thường phải trải qua ba giai đoạn: Xác định rõ yêu cầu thiết kế, tính toán lựa chọn kích thước dựa trên thông số yêu cầu, thiết kế và thi công

Nhiệm vụ của người thiết kế MBA là tính toán thiết kế ra một MBA đảm bảo tính năng kỹ thuật của sản phẩm và đáp ứng theo tiêu chuẩn của nhà nước đề ra và thỏa mãn nhu cầu của khách hàng

Công việc thiết kế máy biến áp thường qua 3 giai đoạn a Nhiệm vụ kỹ thuật

Xác định rõ công dụng của sản phẩm, phạm vi sử dụng, hình dáng của MBA

như kết cấu, phương pháp làm mát b Tính toán

Thường qua các khâu chính sau đây: TÍnh các kích thước chủ yếu

Thiết kế cuộn dây, kết cấu cách điện của chúng Tính toán và kiểm nghiệm các đặc tính về điện, cơ Tính toán cụ thể lõi thép

Tính toán nhiệt và thiết kế vỏ máy c Thiết kế thi công

Tính toán các thông số và vẽ đầy đủ các chi tiết kết cấu toàn bộ máy Tính toán kinh tế về chế tạo sản phẩm Để đảm bảo cho việc tính toán hợp lý, tốn ít thời gian, việc thiết kế MBA sẽ lần lượt được tiến hành theo một trình tự nhất định Khi tính toáncần chú ý các số liệu sau đây:

Dung lượng MBA: Sđm (kVA) Số pha: m Tần số: f ( Thường là 50Hz )

Điện áp định mức ( kV ), U cao áp, U hạ áp Phạm vi điều chỉnh điện áp

Sơ dồ và tổ nối dây Phương pháp làm nguội

Các điều kiện khác: điều kiện của tải và môi trường Các tiêu chuẩn hoặc nhu cầu của khách hàng

Điện áp ngắn mạch, tổn hao ngắn mạch

Một máy biến áp tốt phải đạt được chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật cao nghĩa là phải vừa thỏa mãn về kích thước vừa phải đảm bảo về độ bền và hiệu suất làm việc cao

1.3 Quy trình, các tiêu chuẩn thiết kế máy biến áp 1.3.1 Quy trình thiết kế máy biến áp

Các bước lắp ráp máy biến áp:

 Nhận đơn hàng, thiết kế: Đầu tiên nhận đơn hàng, cần phải xác định được nhu cầu sử dụng MBA để thiết kế sản phẩm phù hợp  Chế tạo mạch từ: Mạch từ máy biến áp được chế tạo từ thép cán

lạnh chất lượng cao hoặc vật liệu vô định Các lá thép được cắt góc 45° theo định hướng làm giảm tổn hao không tải và dòng điện không tải cũng như làm giảm độ ồn và làm tăng độ cứng cơ học Tiết diện cắt ngang của xà và trụ hình ô van hoặc tròn nhờ chiều rộng của lá thép được xếp theo nhiều cấp Các lá tole được cắt trên dây chuyền tự động dựa trên thông số từ bộ phận thiết kế cung cấp Toàn bộ quá trình cắt, ghép tole được tiến hành bởi các thiết bị chuyên dùng  Chế tạo cuộn dây biến áp: Máy biến áp sử dụng cuộn dây chất

liệu bằng đồng (dạng lá hoặc sợi) nhằm giảm tổn thất ngắn mạch và triệt tiêu lực dọc trục, đảm bảo an toàn cho máy biến áp trong quá trình vận hành Cuộn dây được quấn theo lớp giúp phân bố đều điện áp khi quá áp hoặc sét gây ra Mỗi lớp dây cuốn được cách điện bởi giấy cách điện tẩm epoxy Ngoài ra, giữa các vòng dây còn có lớp keo kết dính chống rung và lực dọc trục của máy biến áp

 Vỏ (thùng) máy biến áp: Vỏ máy biến áp được chế tạo hoàn toàn trên dây chuyền tự động, được kiểm tra độ kín bằng đèn cực tím và dung dịch chuyên dùng Nắp máy đươc gia công, khoét lỗ bằng máy

cắt tự động CNC, đảm bảo chính xác theo bản vẽ thiết kế Các chi tiết của vỏ thùng sau khi hàn nối sẽ được làm sạch bằng phun bi và được sơn bằng công nghệ sơn tĩnh điện hoặc mạ kẽm nhúng nóng, tạo nên một lớp bảo vệ vững chắc, chống sự ăn mòn do tiếp xúc với không khí nóng, ẩm, ánh sáng, hơi mặn, acid

 Lắp ráp bước 1( Lắp ráp ruột MBA): Quá trình lắp ráp ruột máy biến áp được thực hiện theo dây chuyền và được kiểm tra trên từng công đoạn Lõi thép sau khi được đặt trên bệ thì lắp các cuộn dây vào trụ Sau khi kiểm tra các phần cách điện và định tâm thì lắp xà trên bằng kẹp bu lông Các đầu dây ra được bọc bằng giấy cách điện đặc biệt, có tấm định vị và phân cách các đầu dây để tránh nhầm lẫn Các đầu dây được kẹp chặt bằng bu lông với cọc đấu nối hoặc ty sứ  Sấy khô máy: Sau khi cuộn dây được lắp ráp cùng với mạch từ,

lõi máy biến áp sẽ được đưa vào lò sấy chân không để loại bỏ hơi ẩm sinh ra trong quá trình chế tạo Nhiệt độ và thời gian sấy được cài đặt phù hợp với từng sản phẩm cụ thể Quá trình sấy diễn ra tự động và được kiểm soát thông qua hệ thống máy tính

 Lắp ráp bước 2: Lắp ráp bước 2 là khâu đòi hỏi tay nghề cao nhằm đảm bảo độ chính xác tuyệt đối Lõi máy trước khi đưa vào thùng được đấu nối các đầu dây với cos, ty sứ, kết nối lõi máy với hệ thống cảm biến, đồng hồ kiểm soát tình trạng hoạt động của máy biến áp Sau khi đấu nối xong, lõi và nắp máy được đặt vào thùng máy biến áp

 Hút chân không, nạp dầu: Việc sử dụng dầu làm mát giúp tuổi thọ nói chung của máy biến áp được nâng lên khoảng 5 năm (tuổi thọ máy dầu khoảng 25 năm) thay vì khoảng 20 năm như máy khô Trước khi nạp dầu, toàn bộ máy biến áp được hút chân không nhằm đảm bảo triệt tiêu hết bọt khí ra khỏi thùng máy Quá trình nạp dầu diễn ra tự động theo sự cài đặt của hệ thống

 Kiểm tra thử nghiệm

 Chuyển vào kho rồi giao cho nơi đặt hang

1.3.2 Tiêu chuẩn thiết kế

MBA điện lực được chế tạo với tính năng được qui định theo tiêu chuẩn nhà nước như sau

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6391-1-1998 có các qui dịnh

Điều kiện làm việc của MBA Độ cao không quá 100m so với mực nước biển, nhiệt độ của không khí xung quanh nằm trong phạm vi-20℃ đến -40℃ Trong trường hợp này MBA được làm nguội bằng nước thì nhiệt độ nước đầu vào không vượt quá 25℃

Về dòng công suất: Các giá trị ưu tiên của công suất định mức đối với MBA công suất đến 10MVA được chọn theo dãy R10 của 10; 16; 25; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300; 10.000 kVA Nếu là MBA một pha thì công suất lấy bằng 1/3 số liệu tâm

Về điện áp có các mức sau: 0,22; 0,38; 3,6; 10; 22; 35; 110; 220; 500kV Tiêu chuẩn cũng có qui định ký hiệu về cách đấu nối với góc lệch pha trong MBA 3 pha như sau: Kiểu nối sao, tam giác hoặc zic-zac các dây pha của MBA 3 pha và được đánh dấu bằng các chữ Y, D và Z cho các cuộn dây cao áp và y, d, z cho các cuộn dây hạ áp Nếu điểm trung tính của cuộn dây nói với Y (y) hoặc Z (z) được đưa ra ngoài thì vực đánh dấu phải là YN (yn) hoặc ZN(zn) cho các phía CA và HA

-TCVN 6306-2:2006

Đối với máy biến áp kiểu khô: nhiệt độ chuẩn phải theo các yêu cầu chung cho thử nghiệm trong TCVN 6306-11 (IEC 60076-11)

Đối với máy biến áp ngâm trong chất lỏng có độ tăng nhiệt trung bình danh định của cuộn dây nhỏ hơn hoặc bằng môi chất làm mặt bên trong

Nhiệt độ chuẩn là 75 °C;

Theo yêu cầu của khách hàng, nhiệt độ chuẩn là độ tăng nhiệt trung bình danh định của cuộn dây +20 °C, hoặc độ tăng nhiệt trung bình danh định của cuộn dây cộng với nhiệt độ trung bình môi chất làm mát bên ngoài hàng năm, chọn nhiệt độ nào cao hơn Đối với máy biến áp ngâm trong chất lỏng có độ tăng nhiệt trung bình danh định khác của cuộn dây, nhiệt độ chuẩn bằng với độ tăng nhiệt trung bình danh định của cuộn dây + 20 °C, hoặc độ tăng nhiệt trung bình danh định của cuộn dây cộng với nhiệt độ trung bình môi chất làm mát bên ngoài hàng năm, chọn nhiệt độ nào cao hơn

-TCVN 1011-2015

Tiêu chuẩn này quy định về mức và phương pháp xác định mức hiệu suất năng lượng tối thiểu (gọi tắt là MEP) áp dụng cho các máy biến áp phân phối 3 pha loại ngâm trong dầu được làm mát tự nhiên, có công suất danh định từ 25kva đến 2500kva và có điện áp danh định đến 35kV, có tần số danh định là 50Hz

Các ký hiệu bằng chữ liên quan đến các cuộn dây khác nhau của một MBA đều được ghi theo thứ tự giảm dần của điện áp định mức

Sự lệch pha của cuộn dây 3 pha giữa điện áp dây thứ cấp MBA 3 pha so với điện áp dây so cấp thường được chỉ thị bằng chỉ số của đồng hồ giờ , trong đó vectơ điẹn áp sơ cấp luôn chỉ số 12 trên mặt đồng hồ tượng trưng cho kim

phút Vectơ điện áp thứ cấp sẽ lệch pha tương ứng ở các vị trí lần lượt chỉ các giờ trong đó só 12 có thể coi là số 0 (chỉ số càng cao thì sự chậm pha càng lớn)

1.4 Nhận xét, kết luận chương 1

Qua phần kiến thức chương 1 cung cấp, chúng ta đã nắm bắt sơ bộ được các định nghĩa cơ bản và nguyên lý làm việc của máy biến áp; kết cấu cơ bản của một máy biến áp; các vật liệu để chế tạo máy biến áp và phương pháp làm mát cho máy

Nêu lên công dụng của máy biến áp trong đời sống, phục vụ chúng ta trong việc khai thác sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau Ngoài ra, chương 1 còn cung cấp quy trình thiết kế một máy biến áp điện lực và các tiêu chuẩn để phục vụ tính toán, thiết kế

Tìm hiểu về cấu tạo của máy biến áp, dựa trên các cơ sở lý thuyết đó giúp phục vụ ta đưa ra các phương án thiết kế tính toán các bộ phận của máy biến áp như vỏ máy, lõi thép, dây quấn máy biến áp

Đặc biệt qua phần trình bày trên cho ta tìm hiểu kỹ được nguyên lý hoạt động của máy biến áp, giúp ta tìm hiểu sâu hơn về máy biến áp

Cho ta biết được các tiêu chuẩn thiết kế máy biến áp từ đó xem xét các điều kiện như môi trường hoạt động, công suất, định mức, sự lệch pha và các kí hiệu theo tiêu chuẩn Từ các tiêu chuẩn đó giúp ta trong phần tính toán thiết kế máy biến áp một cách chính xác, đồng bộ với nhau theo tiêu chuẩn

Từ những nội dung ở trên ta hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của một máy biến áp 3 pha Ngoài ra, chúng ta xác định được các thông số cơ bản cần phải tính toán và hiểu rõ hơn về các tổ đấu dây của MBA 3 pha

Để việc thiết kế tiết kiệm thời gian và dễ dàng hơn, ta sẽ thực hiện theo những bước cơ bản sau:

- Tính toán các tham số cơ bản

- Tính toán dây quấn cao áp và hạ áp

- Tinh toán cuối cùng về hệ thống mạch từ của máy biến áp - Tính toán tham số không tải của máy biến áp

- Tính toán nhiệt và hệ thống làm nguội máy biến áp

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP

2.1 Giới thiệu mục tiêu thiết kế

Thiết kế máy biến áp dầu có thông số như sau:

- Sđm = 400kVA

- Điện áp: 35±2x2.5%/0.4 kV - Tổ đấu dây: Dyn11

- Tổn hao không tải P0: 433W - Dòng điện không tải i0: 2% - Tổn hao ngắn mạch Pn: 3818W - Điện áp ngắn mạch un: 4-6%

2.2 Tính toán các tham số cơ bản của máy biến áp 2.2.1 Xác định các đại lượng điện cơ bản của MBA

Công suất mỗi trụ:

𝑆′𝑃 = 𝑆𝑃3 =

400

3 = 133,3 ( 𝑘𝑉𝐴 ) Điện áp pha định mức:

Dòng điện định mức :

Vì tổ đấu dây: Dyn11 nên ta có: - Bên HA nối Y:

𝐼𝑝1 = 𝑆𝑃3𝑼𝟏 =

3.0,23 = 579,71(𝐴) 𝐼𝑝1 = 𝐼𝑑1 = 579,71 (𝐴) - Bên CA nối Δ:

𝐼𝑝2 = 𝑆𝑃3𝑼𝟐 =

3.35 = 3,81 (𝐴) 𝐼𝑑2 = √3𝐼𝑝2 = 3,81√3 = 6,6 (𝐴) Điện áp thử nghiệm dây quấn

Tra bảng 1 phục lục XIII ( trang 653 [1])

- Đây quấn HA với 𝑈1=0,4 (𝑘𝑉) thì 𝑈𝑡𝑛1=5 (𝑘𝑉) - Đây quấn CA với 𝑈2=35 (𝑘𝑉) thì 𝑈𝑡𝑛2=80 (𝑘𝑉) Kiểu dây quấn

2.2.2 Xác định các tham số để tính kích thước chủ yếu

a Hệ số 𝑎𝑅 (chiều rộng của rãnh từ tản giữa dây quấn CA và HA ) 𝑎1 + 𝑎2

3 = 𝑘 √𝑆′𝑃

= 0,56√4 133,3 = 1,9(𝑐𝑚) Tra bản 13.1 ( Trang 456 [1]) ta được 𝑘=0,56