Thiết kế máy biến áp 1 pha pdf

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Thiết kế máy biến áp 1 pha 1 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ CƠ BẢN. 2.1 Tính dòng điện cao áp và hạ áp của máy biến áp một pha. + Phía cao áp : ).(273,2 10.22 10.5010.10. 3 3 2 33 2 A U S U S I CA ==== + Phía hạ áp : ).(27,227 220 10.5010.10. 3 1 33 1 A U S U S I HA ==== Trong đó: S : công suất biểu kiến của máy biến áp một pha (kVA). U 2 : điện áp định mức của máy biến áp một pha phía cao áp (kV). U 1 : điện áp định mức của máy biến áp một pha phía hạ áp (kV). 2.2 Điện áp thử nghiệm của dây quấn theo TCVN . + dây quấn cao áp với U CA = 22 kV thì U t = 50 kV. 2 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha + dây quấn hạ áp với U HA = 0,22 kV thì U t = 5 kV. Các kích thước chủ yêú : C C d d a l aa H×nh 2.1 C¸c kÝch thíc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p mét pha hai d©y quÊn. a 01 01 l 0 2 121 12 3 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha Trong đó: + C: Chiều rộng cửa sổ mạc từ. + d: Đường kính trụ sắt. +l: Chiều cao dây quấn , hai dây quấn cao áp và hạ áp thường có chiều dài bằng nhau. +d 12 : Đường kính trung bình của hai dây quấn . + a 01 : Khoảng cách từ trụ đến cuộn hạ áp . + a 12 : Khoảng cách điện giữa cao áp và hạ áp . + a 2 : Bề dầy cuộn cao áp . Chiều rộng quy đổi của rãnh từ trường tản giữa cao áp và hạ áp , với U th2 = 50 kV, theo bảng 19 sách thiết kế máy biến áp − Phan Tử Thụ, ta chọn: a 12 = 20 mm. δ 12 = 5 mm : chiều dày ống cách điện giữa hạ áp với trụ sắt. 4 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha 3. Tính chiều rộng quy đổi từ trường tản. 3 21 12 aa aa r + += Trong đó: a r : Là chiều rộng quy đổi từ trương tản(mm). a 1 ,a 2 : Là bề dầy cuộn hạ áp và cao áp . ).mm( 4,1410.50.54.010.S.k 3 aa 2 4 2 421 === + −− k: là hệ số tra bảng 12 sách thiết kế máy biến áp của Phan tử Thụ, k = 0,64÷ 0,51, ta chọn k =0,54. 4.Hệ số quy đổi từ trường tản lấy sơ bộ: k r = 0,95. 5. Các thành phần điện áp ngắn mạch: TCVN + Điện áp ngắn mạch: U n % = 5%. + Thành phần tổn hao không tải: P 0 = 270W. +Thành phần tổn hao ngắn mạch: P n = 850 W. +Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng : 5 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha %7,1 50.10 850 .10 === dm n nr s P U + Thành phần điện áp ngắn mạch phản tác dụng : %71,47,15 2222 =−=+= rnnx UUU . 6. Các thông số mạch từ máy biến áp một pha. + Mạch từ máy biến áp một pha thiết kế dạng chữ E với dây quấn kiểu trụ quấn giữa trụ, mạch từ có mối ghép chéo ở góc , ghép thẳng với trụ giữa. Trụ dùng băng đai, gông dùng sắt ép lại, lõi thép dùng thép cán nguội đẳng huớng 3406 dày 0,35 mm. + Chọn mật độ từ thông sơ bộ: B T = 1,62 T. + Theo bảng 13.2 sách thiết kế máy kế máy điện – Trần khánh Hà+ Phan Tử Thụ với S = 50 kVA chọn sơ bộ số bậc của trụ là 6. + Hệ số điền đầy: 92,0== K T P S S K . + Hệ số ép chặt K C = 0,93÷ 0,94, sơ bộ chọn K C =0,93. + Hệ số lợi dụng lõi sắt: 866,092,0.93,0. === PCld KKK . 6 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha + Số bậc của gông trên và dưới thường ít hơn số bậc của trụ một bậc nhằm mục đích đảm bảo lực ép phân bố đều hơn trên các lá thép ép gông. + Hệ số ép gông: tỷ lệ giữa tiết diện gông và tiết diện trụ. T g g S S K = , theo bảng 6 sách thiết kế máy biến áp của Phan Tử Thụ ta chọn K g = 1,02. + Mật độ từ thông trong gông: - Từ cảm trong gông: B g = 1,62/1,02 = 1,585 T. - Từ cảm ở khe hở không khí với mối nối thẳng: B k = B T = 1,62 T. - Từ cảm ở khe hở không khí với mối nối xiên: B K’’ = 1,62/ 2 = 1,46. 7. Các thông số tổn hao của mã hiệu thép. Theo bảng 44-4 đặc tính mã hiệu thép 3404, dày 0,35 mm sách thiết kế máy biến áp ta có + Tổn hao trong thép: P FeT = 1,358w/kg; P FeG = 1,251w/kg. + Tổn hao trong trụ: Q T = 1,956 VA/ kg; trong gông Q G = 1,575VA/ kg, trong khe hở vuông góc q K’’ = 0,61VA/ cm 2 , khe hở chéo q K’’ = 0,0956VA/ cm 2 . 8. các thông số khác. 7 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha + Theo bảng 13.7 sách thiết kế máy điện – Nguyễn Hồng Thanh, hệ số tổn hao phụ chọn K f =0,91 khi ngắn mạch và bảng 13.5 cho hằng số đối với dây đồng là: a = 1,3; b = 0,4. Trong đó: a = d 12 /d: tỷ số giữa tri số trung bình giữa hai dây quấn và đường kính trụ sắt d. b = 2. a 2 / d: tỷ số giữa bề dày cao áp và đường kính trụ sắt. + Hệ số hình dáng máy biến áp β. 8,32,1 . 12 ÷== l dπ β . Tính toán các tham số cơ bản. 1. Đường kính trụ sắt. d = A.x. 4 22 .507,0 ldtnx r KBUf KraS A = Trong đó: S = 50 kVA: công suất định mức máy biến áp một pha. a r : chiều rộng quy đổi từ trường tản. K r = 0.95 : hệ số quy đổi từ trường tản. 8 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha f = 50 hZ: Tần số dòng điện; U nx = 4.7% - thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng. B t = 1.62T : mật độ từ cảm trong trụ. K ld = 0,86: hệ số lợi dụng lõi sắt. 2.Trọng lượng trụ sắt. 2 2 1 T x.A x A G += . Trong đó: d = A.x; d 12 = a.d = A.d.x; β = x 4 . A 1 =1,89.10 4 .a.A 3 .K ld =1,89.10 4 .1,3.0,1211 3 .0,86 = 40 (kg). A 2 =1,2.10 4 .a.A 2 .K ld .l 0 =1,89.10 4 .1,3.0,1211 2 .0,86.20.10 -3 = 4,41 (kg). 1211,0 86.062,1.44,4.50 0344,0.50 .507.0 K.B.U.f Kr.a.S .507,0A 2 4 2 ld 2 tnx r === . 3.Trọng lượng sắt gông. 9 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha + Gông máy biến áp một pha có thể tính như sau: Một bộ phận trong phạm vi hai trụ của hai gông biên, có tiết diện Sg với chiều dài 2.C và trọng lượng của bộ phận này ở gông trên và dưới là Gg ’ ; Một bộ phận gồm hai nửa góc mạch từ ở phía ngoài của hai gông biên với trọng lượng của gông trên và gông dưới là Gg ’’ ; Một bộ phận gồm hai trụ biên có trọng lượng bằng trọng lượng của trụ giữa: T ' g '' gG GGGG ++= . C C G'' g /4 G' g /2 e.d a) b) H×nh 2.2.a) Quy ®æi nöa tiÕt diÖn trô bËc thang vÒ h×nh ch÷ nhËt; b) C¸c phÇn cña g«ng. + Trọng lượng của trụ sắt ở bộ phận thứ nhất là: Feg ' g .c.2.S2G γ= . Trong đó: 10 [...]... x= 4 1, 0466 1, 878 1, 1247 1, 2754 1, 316 1 x2= 4 2 1, 0954 1, 1832 1, 2649 1, 5 811 1, 73 21 x3 = 4 3 1, 465 1, 28 71 1,4226 1, 9882 2,2795 A 1 40 = x x 38, 217 7 36,7729 35,5656 31, 810 8 30,3934 A2.x2 = 4, 41. x2 GT = A1/x+ A2.x2 B1.x3= 42,5.x3 4,8309 43,0486 48,7276 5, 218 0 41, 9909 54,6997 5,5783 41, 1438 60,4 615 0,9728 38,7837 84,4975 7,6383 38,0 318 96,8790 B2.x2=5,45.x2 5,9702 6,4485 6,8938 8, 617 2 9,4397 GG = B1.x3+... Gg = 8 ,16 8.x3 P0 = 1, 7.GT +1, 563.GG Q0 = 2,245.GG +1, 969.GT i0x= Q0 /10 .50 Gdq = C1/x2 GCu = 1, 06.Gdq 98 ,12 7 18 3,8456 10 ,12 79 225,9603 16 48 3,2965 41, 2 618 43,4945 10 3 ,13 91 187 ,12 09 12 ,2052 232,5 910 18 14,8 3,6297 38,2 010 40,4930 10 8,49 91 190,7868 13 ,5405 239,5268 19 75,8 3,9 517 35,7337 37,275 13 1,8984 209,4657 18 ,9235 272,0894 2648,7 5,2975 28,5870 30,3022 14 4,3505 220, 414 0 21, 6963 290,2738 2995 5,9 91 26,0962... C 'td = G Fe + 1, 81. G Cu 263,085 260, 413 3 259,3456 264, 312 7 270,4823 2,794 .10 6 3 .10 6 3,093 .10 6 3,357 710 6 3, 511 06 CF 1, 795.x 3 2,2928 2,5739 2,845 d = A.x d12 = a.d 0 ,12 66 0 ,16 46 0 ,13 16 0 ,17 91 0 ,13 61 0 ,18 11 0 ,15 21 0 ,19 78 0 ,15 92 0,2027 d12 0,4308 0,3838 0,3472 0,2454 0, 216 7 2.a2 b.d 0,4.d 0,0633 0,0658 0,0680 0,07 61 0,0796 C= 0,75.d12+0,5.a12+a2+a22 0, 218 9 0, 218 3 0,2238 0,2586 0,24 61 J= k f Pn K.G... Thiết kế máy biến áp một pha thc aìb/ aìb = 5 ,1 14 ,5/5,7 15 ,1, gia hai lp dõy qun h ỏp cú t hai bỡa dy: 2ì0,5 (mm) 5.Mt dũng in thc J1 = I 1 227,273 = = 3,06 A / mm 2 S1 74 ,10 6.Chiu cao tớnh toỏn ca dõy qun h ỏp : l 1 = h V1 ( W 11 + 1) + ( 0,005 ữ 0, 015 ) = 0, 015 1.23 + 0, 01 = 0,357 (m) + Trong ú: hV1 = b = 15 ,1 mm = 0, 015 1 m; W 11 = 22 Tr s 0,005ữ0, 015 l k n vic qun dõy khụng cht s b ly = 0, 01 14,50mm... =1, 2ữ 3,0 trang 38 ta xõy dng ng c tớnh chi phớ vt liu tỏc dng v trng lng st, ng 14 Đồ án tốt nghiệp 240 18 0 Thiết kế máy biến áp một pha GFe 12 0 C'td (%) GG 15 0 10 0 90 60 GT 30 GCu 0 1, 2 1, 4 1, 6 0 2,5 3,0 1, 2 1, 4 1, 6 2,5 3,0 Các quan hệ a) trọng lượng lõi sắt, dây quấn; b) Giá thành vật liệu tác dụng 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp một pha Lp bng tớnh cỏc i lng vi = 1, 2ữ3,0 1, 2 1, 4 1, 6... qun dõy khụng cht s b ly = 0, 01 14,50mm 15 ,1mm 5,70mm 5 ,1 Kích thước dây quấn hạ áp 34 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp một pha 7.B dy dõy qun h ỏp a 1 = ( 2.a ' + a 11 ) .10 3 = ( 2.5,7 + 5) 10 3 = 16 ,4 .10 3 = 16 ,4 (mm) 8.ng kớnh trong dõy qun h ỏp ' D 1 = d + 2.a 01 10 3 = 0 ,13 61 + 2.5 .10 3 = 0 ,14 61 ( m) Theo bng 18 - sỏch thit k mỏy bin ỏp Phan T Th: + a 01 = 5 mm: khong cỏch cỏch in t tr n cun... biờn v hỡnh ch nht tng ng e.d Chn e = 0,45 + Cụng thc tớnh trng lng gụng: GG = B1.x3+B2.x2+GT B1 =1, 2 .10 4.Kg.Kld.A3.(a+b+e) =1, 2 .10 4 .1, 03.0,86.0 ,12 113 (1, 3+0,4+0,405) = 42,459(kg) B2 = 1, 2 .10 4.Kg.Kld.A2.(a12+2.a22) = 1, 2 .10 4 .1, 03.0,86.0 ,12 112 .(0,002+0,03) = 5,45(kg) 4 Tn hao khụng ti 11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp một pha P0 = kff' (p T G T + p G G G ) Trong ú: pT, pG: sut tn hao trong tr v gụng... cun h ỏp 9.ng kớnh ngoi ca dõy qun h ỏp ' D 1' ' = D 1 + 2.a 1 = 0 ,14 61 + 0, 014 64 = 0 ,16 25 (m) 10 .B mt lm ngui ca dõy qun h ỏp ' M 1 = ( n + 1) .k..( D 1 + D 1' ' ).l 1 Trong ú: n = 1: s rónh du dc trc k = 0,75: h s k n s che khut ca nờm v cỏc chi tit khỏc Vi n = 1/ M1 = 0, 518 9 m2 n = 0/ M1 = 0,259 m2 35 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp một pha 01 1 a 11 Sơ đồ dùng cho việc xác định kích thước hướng... khụng khớ ni gia cỏc lỏ thộp 12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp một pha Q k = 3,2.q kt S k = 35,478.x 2 010 3.x2 Vy : Q0 = 2,445.GT +1, 563.GG+97,8.Gg +13 6,5.x2 SK = St = 0,875.Kld.A2.x2= 0,785.0,86.0 ,12 112 = 0, 6 Trng lng kim loai hai dõy qun G dq = C1 x2 S.a 2 50 .1, 32 2 C 1 = K dq = 2,46 .10 k à K 2 B T U nr A 2 0, 91. 0,86 2 .1, 62 1, 7 0 ,12 112 ld = 45,2( kg) Kdq =2,46 .10 -2 7 Giỏ thnh vt liu tỏc dng:... trong khong 1, 6 1, 8 , trong khong ú tt c cỏc tham s u yờu cu 16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp một pha Ta chn vi h s hỡnh dỏng =1, 6 1 ng kớnh tr st: d = 0 ,13 61( m )14 0mm 2 ng kớnh trung bỡnh gia cao ỏp v h ỏp: d 12 = 0 ,17 69(m )18 0mm 3 Chiu dy cun h ỏp: l = 0,3472(m) 4 Tit din lừi st :ST = 0, 012 5 (m2) 5 Chiu di tr lừi st: lT = l +2.l0 = 0,39 71 (m) 6 Khong cỏch gia cỏc tr lừi st: C = 0, 218 2 (m)220mm . 8 ,16 ,1 ≤β≤ , trong khoảng đó tất cả các tham số đều đạ yêu cầu. β 1, 2 1, 4 1, 6 2,5 3,0 x= 4 β 1, 0466 1, 878 1, 1247 1, 2754 1, 316 1 x 2 = 4 2 β 1, 0954 1, 1832 1, 2649 1, 5 811 1, 73 21 x 3 = 4 3 β 1, 465. biểu kiến của máy biến áp một pha (kVA). U 2 : điện áp định mức của máy biến áp một pha phía cao áp (kV). U 1 : điện áp định mức của máy biến áp một pha phía hạ áp (kV). 2.2 Điện áp thử nghiệm. 0 ,13 61 0 ,15 21 0 ,15 92 d 12 = a.d 0 ,16 46 0 ,17 91 0 ,18 11 0 ,19 78 0,2027 β π= 12 d .l 0,4308 0,3838 0,3472 0,2454 0, 216 7 2.a 2 ≈ b.d ≈ 0,4.d 0,0633 0,0658 0,0680 0,07 61 0,0796 C= 0,75.d 12 +0,5.a 12 +a 2 +a 22 0, 218 9