tính toán thiết kế máy biến áp điện lực, chương 2 doc

Chương 2: Tính hệ số kích thước cơ bản Hệ số  biểu diễn quan hệ giữa đường kính trung bình d 12 với chiều cao dây quấn l. l d 12 .    Để chi phí chế tạo MBA là nhỏ nhất, mặt khác vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật ta cần phải tìm được giá trị  tối ưu . Công suất trên một trụ : S ’ =U.I Thành ph ần phản kháng của điện áp ngắn mạch : (%)10. . 9,7 4 12    lu kadwIf U v rR x (%)10. . 9,7 4   v rR x u kawIf U Trong đó : . I, w: là dòng điện và số vòng cuộn dây CA hoặc HA . f =50Hz tần số lưới điện .k r =0,95 hệ số Rogovski .a R =0,047 m chiều rộng quy đổi từ trường tản .u v =4,44.f.B T .T T Điện áp trên một vòng dây .T T =k lđ d 2 /4 Tiết diện trụ rR xldT rR vx v kaf uk d Bf kawf uu wuS 9,7 10 4 44,4 9,7 10.10 2 2 34 '             Rút ra: 22 ' 507,0 ldTx rR kBuf kaS d   Trong biểu thức trên chỉ có  thay đổi trong một phạm vi rộng quyết định tới sự thay đổi đường kính d Đặt A= 176,0 813,0.6,1.866,4.50 95,0.047,0.33,133 507,0 .'. 507,0 4 22 4 22  ldTx rR kBuf kaS Để tìm được  tối ưu, trước hết ta xác định trọng lượng tác dụng của MBA a. Trọng lượng tác dụng của lõi sắt: Lõi sắt gồm hai phần trụ và gông Tr ọng lượng sắt của trụ :          0 12 0 .2 . 4 . .).2.( l d k d tllTtG FeldFeTT      Trong đó : +Số trụ tác dụng : t=3 +Tỉ trọng sắt  )/(7650 3 mKg Fe  +Đường kính trung bình giữa 2 dây quấn : d 12 =a.d H ệ số : a=1,4 (Bảng13) +Khoảng cách giữa cuộn dây và gông : l 0 = 0,075 (m) d =A.X ; d 12 =a.A.X ; =X 4 ; 2 2 1 .XA X A G T  (2-42) Trong đó : ld kAaA 10.663,5 34 1  0 24 2 10.605,3 lkAA ld  Thay số : )(401,351813,0.176,0.4,1.10.663,5 34 1 KgA  )(09.68075,0.813,0.176,0.10.605,3 24 2 KgA  Trọng lượng sắt gông: Để cho đơn giản ta giả thiết gông có tiết diện chữ nhật : ))1.((. 4 . 2))1.(( 2 2 eCtk d keCtTkG FeldGFeTGG     Trong đó : +Khoảng cách giữa hai trụ : C= 2221212 .2 aaad  +Chiều dày cuộn CA: a 2 =b.d/2 +Tr ị số b (Bảng 14) : b = 0,32 +Khoảng cách cách điện : a 12 = 0,027(m) ; a 22 = 0,03(m) +d =a.A.X +H ệ số tăng cường gông : k=1.015 Thay vào : 2 2 3 1 XBXBG G  (2-48) với: ).( 10.40,2 ).( 10.40,2 2212 24 2 34 1 aaAkkB ebaAkkB ldG ldG   Thay số : )(977,229)41,032,04,1.(176,0.813,0.015,1.10.40,2 34 KgB  )(968,34)03,0027,0.(176,0.813,0.015,1.10.40,2 24 2 KgB  Tr ọng lượng tác dụng của lõi sắt MBA : 3 1 2 22 1 .).( XBXBA X A GGG GTFe  b. Trọng lượng dây quấn đồng : 2 . .   K Pk G nf dq (2-53) Trong ó : .K l hng s ph thuc in tr sut ca dâyqun : K Cu =2,4.10 -12 +mật độ dòng điện : 12 . . 746.0 dS uP k vn f  +k f : hệ số tính đến tổn hao phụ trong dây quấn, trong vách. Chọn k f =0,94 (Bảng 15) Thay d 12 =a.A.X, u v =4,447.B T .T T ; T T = ld k d 4 . 2  vào ( 2-53) : 2 1 X C G dq  . Trong đó : 222 2 ' 1 AUfBkk Sa KC rTldf dq  V ới tần số f=50Hz : 222 2 1 AUBkk Sa kC rTldf dq  với dây đồng : K dq =2,46.10 -2   kgC 39,340 176,0.15,1.6,1.813,0.94,0 4,1.400 10.46,2 222 2 2 1   Khi tính cả trọng lượng cách điện của dây quấn và phần dây quấn tăng thêm dùng để điều chỉnh điện áp ở cuôn CA th ì trọng lượng toàn bộ dây quấn phải nhân thêm hệ số k=1,06 Giá thành vật liệu td:   dqdqgTFetd GkCGGCC  Trong đó C Fe và C dq tương ứng là giá 1kg sắt làm lõi và 1kg kim lo ại đồng làm dây quấn đã kể đến các chi phí về chế tạo lõi sắt và dây qu ấn cũng như các phế liệu không dùng được . Thường biểu diển giá thành theo đơn vị quy ước với cách chọn giá thành 1kg sắt làm đơn vị.   X C kK X A XABXB C C C dqFe Fe td td 11 2 22 3 1 '  (2-59) Trong đó: 84,1 Fe dq dqFe C C K (Bảng 16) Đạo h àm CT 2-59 và cho triệt tiêu: 0 '  dX dC td Để xác định trị số X tương ứng với giá th ành vật liệu tác dụng cực tiểu từ phương trình: 0 45  DCXBXX (2-60) 924,106,1.84,1. 977,229.3 39,340.2 3 2 509,0 977,229.3 401,351 3 320,0 977,229 )09,68968,34( . 3 2 . 3 2 1 1 1 1 1 22        kK B C D B A C B AB B dqFe Thayvào (2-60): X 5 + 0,320.X 4 - 0,509.X- 1,924=0 Gi ải phương trình trên bằng phương pháp dò ta được : X=1,21 Tương ứng với trị số 068,2 4  X  So sánh với phạm vi trị số  cho trong Bảng 17   4,2;8,1  Để chọn được  còn phải căn cứ vào những tham số kĩ thuật của mba thiết kế: 1. Tổn hao không tải: ).( ' 0 ggttf GpGpkP  Trong đó: + p t ; p g suất tổn hao trong trụ và gông (bảng 45) P t = 1,295 (w/kg) ; p g =1,251(w/kg) + k ’ f : hệ số phụ, (Bảng 43) ; k ’ f =1,25 G t ,G g ;theo biểu thức (2-42) và (2-48) 2. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải (%) 10 10 . 10. 3 2 S Q S Q i ox  Với Q là công suất từ hoá, gần đúng tính bởi công thức : )( ''  QQQkQ fcf  Trong đó: + '' f k : hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn lấy 2,1k '' f  +Q c : công suất tổn hao chung của trụ và gông: Q c =q t .G t + q g .G g (VA) (2-64) q t ;q g là suất tổn hao của trụ và gông: Bảng 50 q t =1,775 (VA/kg) q g =1,675 (VA/kg) +Q f : công suất từ hoá phụ đối với “góc” Q f = 40 q t .G 0 =(VA) 40 .1,775. G 0 =71. G 0 G 0 là trọng lượng của một góc 3334334 0 74,21.176,0.813,0.015,1.10.486,0 10.486,0 XXXAkkG ldg  +  Q : công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép t TqQ .2,3   (VA) =3,2 .4000 T t (2-67) +  q : suất từ hoá khe hở: bảng 50 Tiết diện tác dụng của của trụ : T t = 223 0198,0785,0 XXAk ld  Trong tính toán sơ bộ có thể coi gần đúng dòng điện không tải i 0 =i 0x 3. Mật độ dòng điện trong dây quấn: dqdq dq dq nf GG G GK Pk 1 10.219,42 10.75,1433 .10.4,2 4600.93,0 . 6 12 12 .   Trong đó : + 2 1 X C G dq  +K=2,4.10 -12 +k f =0,93 Đối với MBA dầu 6 10.5,4 Cu (A/m 2 ) . DCXBXX (2- 60) 924 ,106,1.84,1. 977 ,22 9.3 39,340 .2 3 2 509,0 977 ,22 9.3 401,351 3 320 ,0 977 ,22 9 )09,68968,34( . 3 2 . 3 2 1 1 1 1 1 22        kK B C D B A C B AB B dqFe Thayvào (2- 60):. k=1.015 Thay vào : 2 2 3 1 XBXBG G  (2- 48) với: ).( 10.40 ,2 ).( 10.40 ,2 221 2 24 2 34 1 aaAkkB ebaAkkB ldG ldG   Thay số : )(977 ,22 9)41,0 32, 04,1.(176,0.813,0.015,1.10.40 ,2 34 KgB  . +Khoảng cách giữa hai trụ : C= 22 2 121 2 .2 aaad  +Chiều dày cuộn CA: a 2 =b.d /2 +Tr ị số b (Bảng 14) : b = 0, 32 +Khoảng cách cách điện : a 12 = 0, 027 (m) ; a 22 = 0,03(m) +d =a.A.X +H ệ