đồ án tốt nghiệp thiết kế máy biến áp

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp Chương I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Tính toán máy biến áp dầu ba pha có số liệu sau: Tổng dung lượng máy biến áp S= 320 kVA; Số pha m = 3; Tần số f = 50 Hz; Điện áp hạ áp: U 2 = 0,4 kV; Điện áp cao áp: U 1 = 15 kV; So đồ nối dây Y/Y 0 -12. Máy biến áp chế tạo theo tiêu chuẩn gam mới, có các đặc tính: điện áp ngắn mạch u n = 4,4%; tổn hao ngắn mạch p n = 5200 W; Tổn hao không tải p 0 = 1200 W; dòng điện không tải i 0 = 2,5. Làm lạnh bằng dầu biến áp. Thiết bị đặt ngoài trời. thiết kế dây dẫn bằng đồng, loại máy biến áp ba pha ba trụ cấu trúc phẳng. Chương II TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN 1. Dung lượng một pha S f = m S dm =… = 106,67 (kVA). Dung lượng trên mỗi trụ: S ’ = t S dm = 3 320 = 106,67 (kVA) . 2. Dòng điện dây định mức: - Phía cao áp: I 1 = dm dm U S 1 3 .3 10. = 3 3 10.15.3 10.320 = 12,32 (A) . - Phía hạ áp: I 2 = dm dm U S 2 3 .3 10. = 3 3 10.4,0.3 10.320 = 461,88 (A) 3. Dòng điện pha định mức: Vì dây quấn nối Y/Y 0 nên: I f1 = I 1 = 12,32 (A) ; I f2 =I 2 = 461,88 . 4. Điện áp pha định mức: - Phía cao áp: U f1 = 3 U dm1 = 3 10.15 3 = 8660 (V) - Phía hạ áp: U f2 = 3 U dm2 = 3 10.4,0 3 = 231 (V) 5. Điện áp thử của các dây quấn: Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 1 Lớp 2 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn và giữa các phần khác của máy biến áp thì ta phải biết được điện áp thử của chúng. Với dây quấn U 1dm = 15kV và U 2dm = 0,4 kV ta tra trong bảng 2 tài liệu hướng dẫn ta được: Với U 1dm = 15kV ta có U th1 = 45 kV; Với U 2dm = 0,4 kV ta có U th2 = 5 kV. 6. Các thành phần điện áp ngắn mạch. Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch: U nr = S Pn .10 % = 320.10 5200 = 1,625 % Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch: U nx = 22 nrn UU − = 22 625,14,4 − = 4,09% II. Chọn số liệu xuất phát và tính toán các kích thước cơ bản Các kích thước cơ bản của máy biến áp 1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp: Với U th1 = 45 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a 12 = 20mm, 12 δ = 4 mm. trong rãnh a 12 đặt ống cách điện dày 12 δ = 4 mm. Theo bảng công thức (2-36) và bảng 12 TLHD ta chọn k = 0,53 3 aa 21 + = k. 4 ' S .10 -2 = 0,53. 4 67,106 .10 -2 = 0,017 (m) a R = a 12 + 3 aa 21 + = 0,02 +0,017 = 0,037 (m). 2. Hệ số quy đổi từ trường tản là k r = 0,95 3. ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm. Theo bảng 11 tài liệu hướng dẫn, ta chọn từ cảm trong trụ B t = 1,62 T, hệ số k g = 1,025 Cách ghép trụ: theo bảng 6 TLHD, ta chọn cách ghép trụ bằng nêm và dây quấn. cách ép gông: ta chọn cách ép gông bằng xà ép, bu lông đặt phía ngoài gông. Chọn hệ số tăng cường gông k g = 1,025. Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên ở bốn góc của lõi, còn ba mối nối giữa dùng mối ghép thẳng lá tôn. Theo bảng 4 TLHD chọn số bậc thang trong trụ là 6 số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ một bậc tức là 5 bậc, hệ số chêm kín k c = 0,918. Tra trong bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh là k đ = 0,97. Hệ số lợi dụng lõi sắt k ld = k c .k đ = 0,918.0,97 = 0,89. Từ cảm trong gông B g = g t k B = 025,1 62,1 =1,58 (T). Từ cảm ở khe hở không khí mối nối thẳng B ’’ k = B t = 1,62 (T), từ cảm ở khe hở không khí ở mối Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 2 d 12 d a 12 l 0 a 2 CC a 01 a 22 a 1 l d đường kính trụ sắt. l chiều cao dây quấn. d 12 đường kính trung bình giữa hai dây quấn hay của rãnh dầu của hai dây quấn . a 1 bề rộng dây quấn cao áp. a 2 bề rộng dây quấn hạ áp. l 0 khoảng cách từ dây quấn đến gông. a 22 khoảng cách giữa hai dây quấn cao áp quấn ở hai trụ. a 01 bề rộng rãnh dầu giữa lõi thép và cuôn hạ áp. a 12 khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp. C khoảng cách giữa hai trụ. Đồ án môn học thiết kế máy biến áp nối xiên B ’ k = 2 t B = 2 62,1 = 1,146(T). Suất tổn hao sắt ở trụ và gông, theo bảng 45 và 50 TLHD với tôn chọn có mã hiệu là 3404 ta tra được các số liệu sau: Với B t = 1,62 T tra được p t = 1,353 (W/kg),q t = 1,958(VA/kg). Với B g = 1,58T tra được p g = 1,251 (VA/kg), q g = 1,675(W/kg). Suất từ hoá ở khe không khí: Với B ’’ k = 1,62 (T) tra được q ’’ k = 25100 VA/m 2 Với B ’ k = 1,146 (T) tra dược q ’ k = 22100 VA/m 2 4. Các khoảng cách cách điện chính: Chọn theo U th1 = 45 kV của cuộn sơ cấp ( cao áp ) và U th2 = 5 kV của cuộn thứ cấp (hạ áp). Tra bảng 18 và 19 TLHD ta có các số liệu sau: - Trụ và dây quấn hạ áp a 01 = 15 mm. - Dây quấn hạ áp và cao áp a 12 = 20 mm. - Ống chách điện giữa cao áp và hạ áp 12 δ = 4 mm. - Dây quấn cao áp và cao áp a 22 = 18 mm. - Tấm chắn giữa các pha 22 δ = 2 mm - Khoảng cách giữa dây quấn cao áp và gông l 0 = l 01 = l 02 = 50 mm - Phần đầu thừa của ống cách điện l đ = 20 mm. 5. Các hằng số a, b tính toán có thể lấy gần đúng và được tr trong bảng13, 14 TLHD: a = 1,36; b = d a 2 2 =0,40 6. Tra trong bảng 15 TLHD ta được hệ số tính toán tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong dây dẫn ra vách thùng và ở vài chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên, k f = 0,95. 7. Quan hệ giữa đường kính trung bình d 12 và chiều cao l của trụ sắt. Trong thiết kế người ta dùng hệ số β để chỉ quan hệ giữa chiều rộng và chiều cao của máy. β = l 12 d.π ; β thay đổi từ 1,2 đến 3,6 Sự lựa chọn hệ số β không những ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà còn ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật như: tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch… Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cùng công suất, điện áp, các số liệu xuất phát, và các tham số kỹ thuật thì khi β nhỏ, máy biến áp “gầy” và cao, nếu β lớn thì máy biến áp “ béo” và thấp. với những trị số khác nhau thì tỷ lệ trọng lượng sắt và trọng lượng đồng trong máy biến áp cũng khá nhau. β nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều, β tăng lên thì lượng săt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại. 8. Đường kính của lỏi thép: Theo công thức (2-37) TLHD d = A.x Trong đó x = 4 β A là hằng số A = 0,507. 4 2 1 2 ' '. dtx rR kBUf kaS Với: Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 3 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp S ’ = 106,67 (kVA) a R = 0,037 (m) f = 50 Hz U x = 4,09 % B t = 1,62 (T) k r là hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn k r = 0,95 k ld là hệ số lợi dụng của lỏi sắt đã tính ở trên: k ld = 0,9. Từ đó ta có A = 0,507. 4 22 9,0.62,1.09,4.50 95,0.037,0.66,106 = 0,1545 (m) d = 0,1545.x 9. Trọng lượng tác dụng của lỏi thép 9.1 Trọng lượng thếp trong trụ: G t = x A 1 + A 2 .x 2 (theo CT 2-42 TLHD ) Với A 1 = 5,663.10 4 .a .A 3 .k 1d Trong đó d 12 = a.d suy ra a = d 12 /d Với trị số hướng dẫn a = d 12 /d bằng 1,36 đối với dâu quấn đồng, theo bảng 13 TLHD A 1 = 5,663.10 4 .1,36.0,1545 3 .0,89 = 252,79 (kg) A 2 = 3,605.10 4 .A 2 .k ld .l 0 A 2 = 3,605.10 4 .0,1545 2 .0,89.0,05 = 38,29 (kg) Vậy G t = x 79,252 + 38,29.x 2 9.2 Trọng lượng thép trong gông G g = B 1 .x 3 + B 2 .x 2 theo CT 2-48 TLHD Với a = 1,36; k g = 1,025 Trị số hướng dẫn b = d a2 2 tra bảng 14 TLHD ta có b = 0,4, e = 0,41 với gông nhiều bậc. B 1 = 2,4. 10 4 .k g .k 1d .A 3 .(a+b+e) = 2,4.10 4 .1,02.0,9.0,1545 3 .(1,36 + 0,40 + 0,41) = 176,3 (kg) B 2 = 2,4.10 4 .k g .k 1d A 2 .(a 12 + a 22 ) Với a 12 = 0,02 m a 22 = 0,018 m B 2 = 2,4.10 4 .1,02.0,89.0,1545 2 .(0,02 + 0,018) = 19,76 (kg) Vậy G g =176,3 .x 3 + 19,76 .x 2 Như vậy trọng lượng của lỏi thép :G fe = G t + G g G fe = x A 1 + (A 2 +B 2 ).x 2 + B 1 .x 3 10. Trọng lượng kim loại làm dây quấn G dq = 2 1 x C theo CT (2-55) TLHD Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 4 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp Với C 1 = K dq . 222 1 2 . AUBkk aS rtdf , K dqcu = 2,46.10 -2 k f là hệ số tính tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong đầu ra và các chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên. Theo bảng 15 TLHD tra dược k f = 0,95 C 1 = 2,46.10 -2 222 2 1545,0.625,1.62,1.89.0.95,0 36,1.320 = 190,075 (kg) G dq = 2 1 x C 11. Xác định các hằng số trong biểu thức giá thành cực tiểu của vật liệu tác dụng: B = 3 2 . 1 22 B AB + = 3 2 . 3,176 29,3876,19 + = 0,22 C = 1 1 B3 A = 3,176.3 79,252 = 0,48 D = 1 1 B.3 C.2 k dqfe .k = 3,176.3 08,190.2 .1,84.1,06 = 1,4 Với k dqfe =1,84, tra bảng 16 TLHD k là hệ số hiệu chỉnh trọng lượng của dây quấn ( vì dây quấn có thêm sơn cách điện và các phần điều chỉnh điện áp ỏ cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06 Ta có phương trình : x 5 + Bx 4 - Cx - D = 0 ⇔ x 5 + 0,22x 4 - 0,48x – 1,4 = 0 Dùng phương phần mềm MATLAB để giải phương trình trên ta được x = 1,1. Từ đó ta có 464,1 4 == x β Chọn β = 1,464 thì giá thành của máy biến áp thiết kế là nhỏ nhát, nghĩa là phương án tối ưu về măt kinh tế. Nhưng ta còn phải chọn một phương án không những tối ưu về mặt kinh tế mà còn thoả mãn các nhỉ tiêu kỹ thuật trong giới hạn sai số cho phép. Từ x = 1,1 ta tính được các thông số ở trên như sau. - trọng lượng thép trong trụ: G t = x 79,252 + 38,29.x 2 = 1,1 79,252 + 38,29.1,1 2 = 276,11(kg) - Trọng lượng thép trong gông: G g =176,3.x 3 + 19,76.x 2 = 176,3.1,1 3 + 19,76.1,1 2 = 254,93 (kg). - Trọng lượng lỏi thép: G fe = G t + G g = 276,11+ 254,93 = 531,04(kg). - Trọng lượng dây quấn : G dq = 2 1 x C = 2 1,1 08,190 = 157,1 (kg). 11. Kiểm tra sơ bộ điều kiện phát nóng: Theo công thức (2-71) TLHD ta có: x max ≤ 4,5.10 6 nf Pk C . .10.4,2 . 1 12− = 4,5.10 6 5200.0,95 08,190.10.4,2 12− =1,367 Với C 1 = 190,08 Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 5 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp k f = 0,93 P n = 5200 (W) là tổn hao ngắn mạch Từ đó ta có x = 1,1 < x max =1,367 như vậy điều kiện phát nóng được đảm bảo. 12. Trọng lượng một góc của lõi: G 0 = 0,492.10 4 .k g .k 1d .A 3 .x 3 = 16,47.x 3 theo CT (2-66c) TLHD G 0 = 0,492.10 4 .1,02.0,89.0,1545 3 .1,1 3 = 21,92 (kg). 13. Tiết diện tác dụng của trụ Theo công thức (2-68) TLHD, ta có T t = 0,785.k 1d .A 2 .x 2 = 0,785.0,89.0,1545 2 .x 2 = 0,0167.1,1 2 = 0,0202 (m 2 ) 14. Tổn hao không tải Theo công thức (5-23) TLHD ta có: P 0 = k pf . p t .(G t +G g . 2 k p0 ) + k pf .p g [G g - (N + 2).G 0 + 2 .Gk 0p0 ] Trong đó N là số lượng góc của mạch từ N = 4 đối với máy biến áp ba pha. k pf là hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta được k pf = 1,22 k po = k n .k’ po + k’’ po Với k n là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối nghiêng, k n = 4. k’ po , k’’ po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối ở các góc mạch của mạch từ. Tra bảng 46a TLHD ta có: k’ po = 1,32 k’’ po = 1,96 k po = 4.1,32+1,96 = 7,24 p t = 1,353 (VA/kg) , p g = 1,251(W/kg),G 0 = 24,86 (kg) đã tính ở trên. Vậy P 0 = 1,22.1,353.(G t +G o . 2 24,7 ) + 1,22.1,251.[G g - (4 + 2)G o + 2 24,7 .G o ] = = 1,651G t + 1,526G g +2,344G 0 = 1,651.276,11+ 1,526.254,93 +2,344.21,92 = 901,593 (W) 15. Công suất từ hoá của may biến áp. Theo công thức (5-31) TLHD ta có Q 0 = k i ’ f .k i ’ f ’ .q t (G t + 2 io k G o ) + k i ’ f .k i ’ f ’ .q g (G g + 2 . irig kk G o -(N+2)G 0 ) + k i ’ f ’ . ∑ q k .n k .T k Trong đó k i ’ f = k ib .k ic ; k ib là hệ số kể đến ảnh hưởng của việc cắt gọt bavia ; chọn k ib = 1 k ic là hệ số kể đến ảnh hưởng đến việc cắt dập lá thép; chọn k ic = 1,18 k i ’ f = k ib .k ic = 1.1,18 = 1,18 k i ’ f ’ = k ig .k ie .k it = 1,07 q t = 1,958(VA/kg), q g = 1,675 (VA/kg) là suất từ hoá của trụ và gông. q kt = 25100 VA/m 2 , q kg = 22100 VA/m 2 là những suất từ hoá ở những khe hở không khí( bảng 50 TLHD) k ig là hệ số làm tăng công suất từ hóa ở gông: k ig =1,00 Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 6 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp k ir kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ , tra bảng 52b ta được k ir =1,35 n k là số khe hở không khí trong lõi thép. T k = T t / 2 là diện tích bề mặt khe hở không khí k io là hệ số gia tăng dòng điện không tải do công suất từ hoá tăng lên, k io = 42,45 Q 0 =1,18.1,07.1,958.(G t + 2 45,42 G o ) + 1,18.1,07 . 1,675 [ G g + 2 35,1.1 .G o -(4+ 2).G o ] + 1,07 . 25100 .4.T t / 2 + 1,07 . 22100 . 2 .T t = = 2,473G t +2,115G g + 41G 0 +123257,06.T t = 2,473G t +2,115G g + 41G 0 +123257,06.0,0167.x 2 = = 2,473.276,11+2,115.254,93 +41.21,92 +2058,39.1,1 2 = 4905,026 (VAr) 16. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải. Theo công thức (2-62) TLHD I 0 = S.10 Q o = 10.320 4905,026 = 1,533 (%) 17.Mật độ dòng điện trong dây quấn: Theo công thức (2-70) TLHD ∆ = dq nf G.k P.k = dq G 12 10.4,2 5200.93,0 − = dq G 2015 .10 6 A/mm 2 K là hằng số phụ thuộc vào điện trở dây quân: K=2,4.10 -12 đối với dây đồng 17. Khoảng cách giữa hai trụ: C = d 12 + a 12 + 2a 2 +a 22 Với 2a 2 = 0,4.d =0,4.0,1545.x = 0,4.0,1545.1,1 = 0,068 18. Trọng lượng dây dẫn: G dd = 1,03.1,03.G dq = 1,06.G dq 19. Giá thành vật liệu tác dụng: Theo công thức (2-59), ta có C ' td = B 1 x 3 + (B 2 + A 2 ).x 2 + x A 1 + k d.fe .k. 2 1 x C Với k = 1,03.1,03 = 1,06 Tra bảng 16 TLHD ta được k d.fe = 1,84 C ' td = 176,3.x 3 + (19,76 + 38,29).x 2 + x 252,79 + 1,84.1,06. 2 x 190,08 = 176,3.x 3 + 58,05.x 2 + x 252,79 + 2 x 370,73 = 841 Từ các số liệu tính toán ở trên ta cho β thay đổi từ 1,2 đến 3,6 ta được bảng sau: Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 7 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 8 4 0 8 6 0 8 8 0 9 0 0 9 2 0 9 4 0 9 6 0 9 8 0 C 'td t h e o b e t a 20. Nhận xét: Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao không tải P o = 1200 W và dòng không tải i o = 2,5% ta thấy các phương án đã tính thì phương án có hệ số β = 1,464 ứng với gí thành nhỏ nhất không kha thi vì với máy biến áp có S= 320kVA thì β biến thiên từ 1,8 đến 2,4. Bởi vậy với sai số của C’ td là 1% so với giá trị nho nhất ta có thể lấy β = 1,6 Đường kính trụ sắt: d = A. 4 β = 0,1545. 4 6,1 = 0,173(m), chọn đường kính tiêu chuẩn d = 0,17 - Tính lại trị số β : 4 dm ) A d (β = = 1,65; x = 1,133; 2a 2 = 0,07 (m) Với trị số β =1,65 bảng trên ta tính được: G t = 272,27( kg); G g = 282,05 (kg) ; G Fe = 554,27 (kg); G dq = 147,97 (kg); P o = 935,781 (W) ; i o = 1,628; Sai số của P o là 0 010 P PP − .100 = 22 (%); - Đường kính trung bình của rãnh dẫn dầu sơ bộ: d 12 = a.d = 1,36.0,17 = 0,2312 (m) - Chiều cao dây quấn sơ bộ: l = β π.d 12 = 65,1 2312,0.14,3 = 0,44 (m) - Tiết diện hữu dụng của trụ sắt: T t = k đ .T b = 0,97.0,02085 = 0,02022 (m 2 ) ; Với T b = 0,02085m 2 theo bảng 42 TLHD ứng với d = 0,17 m - Khoảng cách giữa hai trụ: C = d 12 +a 12 +2a 2 +a 22 = 0,2312 + 0,02+0,07 + 0,018 = 0,34 (m). Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 8 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp - Mật độ dòng điện: ∆ = dq G2015 .10 6 = 2,140 .10 6 = 3,69.10 6 (A/m 2 ); - Giá thành : C’ td = G fe + k d.fe .G dd = 842,88 - Sức điện động của một vòng dây: U v = 4,44.f,B t .T t = 4,44.50.1,62.0,02022= 7,27(V) CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN KẾT CẤU DÂY QUẤN CỦA MÁY BIẾN ÁP I. Tính toán dây quấn thứ cấp (hạ áp). 1. Sức điện động của một vòng dây: U v = 4,44.f,B t .T t = 4,44.50.1,62.0,02022 = 7,27 (V) 2. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp: W 2 = v t2 U U = 27,7 231 = 31,77= 32 (vòng) U t2 là điện áp trên một trụ của dây quấn thứ cấp , U t2 = 231 V trên cả ba trụ. Điện áp thực của mỗi vòng dây U v = 32 231 = 7,22 (V) 3. Mật độ dòng điện trung bình: ∆ tb = 0,746. k f . 12 v.n d.S UP .10 4 = 0,746.0,93. 2312,0.320 22,7.5200 .10 4 = 3,52 (MA/m 2 ) 4. Tiết diện vòng dây sơ bộ: T’ 2 = tb 2 I ∆ = 6 10.52,3 88,461 = 131,22.10 -6 (m 2 ) =131,22 (mm 2 ) Theo bảng 38 TLHD , với S = 320kV, I 2 = 461,88 A, U 2 = 231 V , T’ 2 =131,22mm 2 , ta chọn dây quấn hạ áp kiểu hình xoắn mạch đơn dây dẫn chữ nhật. 5. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây. h v2 = 4W l 2 + - h r2 Trong đó h r2 là kích thước hướng trục của rãnh dẫn dầu giữa các bánh dây. Theo bảng 54a TLHD ta chọn h r2 = 5 mm. h v2 = 432 0,44 + - 0,005 = 0,00722 (m) = 7,22 mm. 6. Chọn dây dẫn: Với h v2 = 7,22 mm và T’ 2 = 131,22 mm 2 Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 9 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp Tra bảng 22 TLHD ta chọn dây đồng tiết diện chữ nhật mã hiệu Π Cд có:Я a = 4 mm b = 8 mm Tiết diện 35,1 mm 2 Chọn 4 sợi chập song song trong 1 vòng . Quy cách dây quấn như sau: Π Cд - 4 × 5,85,4 84 × × ;31,1 7. Tiết diện mỗi vòng dây: T 2 = n v2 .T d2 = 4.31,1 = 124,4 (mm 2 ). 8. Chiều cao thực của mỗi vòng dây: h v2 = b’= 8,5 mm 9. Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp: 2 ∆ = 2 2 T I = 6 10.4,124 88,461 − = 3,71 MA/m 2 . 10. Chiều cao thực của dây quấn hạ áp Ở đây ta chọn dây quấn hình xoắn mạch đơn hoán 3 chỗ, có rãnh dầu giữa tất cả các bánh dây. l 2 = b ’ .10 -3 (W 2 +4) +k.h r2 (W 2 +3).10 -3 =8,5 (32+4)10 -3 + 0,9.5 (32+3)10 -3 = 0,464 (m) Trong đó k là hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuôn dây. Chọn k = 0,9 11. Bề dày dây quấn hạ áp a 2 = 4.a ’ .10 -3 = 4.4,5.10 -3 = 18.10 -3 (m) = 0,018 m 12. Đường kính trong của dây quấn hạ áp: D 2 ’ = d+2.a 01 . 10 -3 với a 01 = 15mm, d = 0,17m; D’ 2 = 0,17+2.0,015 = 0,2 (m). 13. Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp D’’ 2 = D’ 1 + 2.a 2 = 0,2+2.0,018 = 0,236(m) 14. Bề mặt làm lạnh của dây quấn M 2 = 2.t.k. Π (D 2 ’ +a 2 )(a 2 + b ’ 10 -3 ).W 2 (m) Với k = 0,75 la hệ số kể đến sự che khuất bề mặt của dây quấn của que nêm và các chi tiết cách điện khác. M 2 =2.3.0,75.3,14(0,2 + 0,018)(0,018 + .8,5.10 -3 ).32 = 2,612 m 2 15. Trọng lượng dây quấn thứ cấp (hạ áp) G cu2 = 28.t 2 DD '' 2 ' 2 + .W 2 .T 2 .10 3 (kg = 28.3 2 236,02,0 + .32.124,4.10 -3 = 72,9 (kg) 16. Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cả cách điện G dq2 = 1,06.G cu2 =1,06.72,9 = 77,3 (kg) II. Tính toán dây quấn sơ cấp (cao áp): 1. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp: Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 10 [...].. .Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Máy biến áp sau khi thiết kế có thể lắp đặt ở nơi gần nguồn hoặc xa nguồn vì thế điện áp đưa vào cuộn sơ cấp (cao áp) thay đổi một lượng ∆ U nào đó Vì vậy để duy trì điện áp đầu ra ổn định trong một phạm vi nào đó ta phải chọn đầu phân áp cho phù hợp trước khi lắp đặt Dòng điện làm việc qua các tiếp điểm: I1 = 12,32 A Điện áp lớn nhất giữa các... Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 16 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Tác dụng của lực hướng kính lên dây quấn đồng tâm B Fr Fr a1 a12 a2 B Từ trường tản dọc và ngang trong dây quấn dồng tâm Dây quấn 1 =0 1 Dây qn 2 =0 =0 =0 2 + Fn = Fn = Lực hướng trục tác dụng dây Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 17 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp 2.2 Lực dọc trục Lực dọc trục do... Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 14 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp 5 Tổn hao ngắn mạch của máy biến áp là: Pn = Pcu1.kf1 + Pcu2.kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt =2970 1,0055 + 2408,16.1,012 + 3,2 + 127,18+64 = 5617,78(W) II Điện áp ngắn mạch 1 Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch 5617,78 P Unr = n = = 1,756 (%) 10.320 10.S 2 Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng: 7,9 f S ' β a r k r Unx = U v2 0,2312... 24 δ Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp q 2δ ; λcd Vì dây quấn hạ áp quấn hình xoắn đơn dây dẫn chữ nhật Pcu 2 k f q2 = M2 Pcu2 là tổn hao đồng trên dây quấn hạ áp, Pcu2 = 2205,73W M2 là bề mặt làm lạnh của dây quấn hạ áp, M2 = 2,61 m2 kf là hệ số tổn hao phụ ứng với dây quấn hạ áp, kf = 1,0123 2408,16 1,012 = 923 (W/m2) q2 = 2,612 θ 02 = 923 0,25.10 −3 = 1,36 ( 0C) 0,17 - Đối với dây quấn cao áp: θ... Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 23 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp 3 Dòng điện khơng tải 3.1 Thành phần phản kháng của dòng điện khơng tải 5627 Q iox = 0 = = 1,758 % 10.320 10.S 3.2 Thành phần tác dụng của dòng điện khơng tải: P 948 ior = 0 = = 0,3 % 10.S 10.320 Dòng điện khơng tải tồn phần; i0 = 2 2 ior + iox = 0,3 2 + 1,758 2 = 1,783 % 4 Hiệu suất của máy biến áp khi tải định mức: P0 + Pn 948 +... 8 8 1.2 Gơng: Với máy biến áp cơng suất nhỏ hơn 1000 kVA Dùng cách ép gơng bằng xà ép và bu lơng khơng xun qua gơng Tra bảng 41b , Ta chọn số bậc của gơng là 6 và chiều rộng của các tập thép ngồi cùng là 100 mm Báûc 1 2 3 4 Chiãưu räüng (a)mm 160 145 130 110 Chiãưu dy (b) mm 28 17 10 10 Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 19 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp 5 85 8 50 85 110... Trang 18 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp n là số miếng đệm theo chu vì vòng tròn dây quấn Theo bảng 30 TLHD ta chọn miếng đệm n = 8 Kích thước các miếng đệm như sau: a a = 30 mm b = 40 mm 11659,36 10 −6 σn = = 1,21 (MN/m2) 8.0,03.0,04 σ n = 1,21 (MN/m2) < (18 ÷ 20) MN/m2 b Vậy σ n đạt tiêu chuẩn quy định Chương IV TÍNH TỐN CUỐI CÙNG HỆ THỐNG MẠCH TỪ VÀ TÍNH TỐN THAM SỐ KHƠNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP I TÍNH... Chương IV TÍNH TỐN CUỐI CÙNG HỆ THỐNG MẠCH TỪ VÀ TÍNH TỐN THAM SỐ KHƠNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP I TÍNH TỐN MẠCH TỪ 1 Xác định h thước cụ thể của máy biến áp: Mạch từ của máy biến áp ta đang thiết kế gồm những lá thép cán lạnh đẳng hướng 3404, bề dày lá thép là 0,35 mm Kết cấu lõi thép kiểu ba pha ba tru, các lá thép ghép xen kê, có 4 mối ghép xiên ở 4 góc Ép trụ bằng nêm và dây quấn Ép gơng bằng xa ép gơng,... khoảng cách từ dây dẫn ra khơng có vỏ bọc cách điện của dây quấn hạ áp đến vách thùng theo bảng 31 ta được s4 = 12mm s3 = 50 mm là khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn hạ áp có U th = 5 kV đến dây quấn cao áp có Uth = 45 kV (theo bang 32) Nguyễn Thọ Quyền Lớp 04D1 Khoa Điện Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 26 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp s2 d1 B hg s1 D’’ 1 s3 H2 D’’ lt 1 H H1 s4 hg s5 d2 n Dùng để xác... Nẵng Trang 29 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Thể tích dầu trong thùng : Vd = Vt – Vr Vt là thể tích bên trong của thùng dầu phẳng Vr là thể tích ruột máy Vt = Mn.H πB 3,14.0,48 + B( A − B) = + 0,48(1,1 − 0,48) = 0,654 (m2 ) là diện tích nắp thùng Mn = 4 4 Vt = 0,654.1,243 = 0,8129 (m3) Gr 831,312 = = 0,15114(m 3 ) Vr = γr 5500 Vr là thể tichd ruột máy γ r là tỉ trọng trung bình của ruột máy Trọng lượng . Đồ án môn học thiết kế máy biến áp Chương I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Tính toán máy biến áp dầu ba pha có số liệu sau: Tổng dung lượng máy biến áp S= 320 kVA; Số pha m = 3; Tần số f = 50 Hz; Điện áp. Y1 Z 5 Z 4 Z 3 Z 2 Z1 Sơ đồ điều chỉnh điện áp aïp Sơ đồ bộ đổi nối X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp Máy biến áp sau khi thiết kế có thể lắp đặt ở nơi gần nguồn. IV TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG HỆ THỐNG MẠCH TỪ VÀ TÍNH TOÁN THAM SỐ KHÔNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP I. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ. 1. Xác định h thước cụ thể của máy biến áp: Mạch từ của máy biến áp ta đang thiết kế gồm