Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông Lâm Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình.
Trang 2TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
-===~~=~====~== ===o0o===
Khoa: Điện - Điện Tử NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Bộ Môn: Thiết Bị Điện CHU Y: sv phải dán tờ này vào trang thứ nhất của bản thuyết minh
HO VA TEN: NGUYEN DUY PHUONG MSSV : 10398067
NGÀNH : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP LỚP : TC98-ĐCN
1 Đầu để luận văn :
Thiết kế MBA phan phối 320KVA điện áp 15/22/0,4KV 2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) - _ Chọn phương án tính toán - _ Tính toán điện tử - Tinh todn nhiệt - _ Thiết kế vỏ thùng - _ Tính an toàn và kinh tế
- _ Các đặc tính làm việc của máy biến áp 3 Ngày giao nhiệm vụ luận văn : 19/03/2003 4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 23/06/2003 5 Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn: 1/ TRUONG SA SANH BY oe Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn Ngày tháng năm 200
CHỦ NHIỆM BỘ MƠN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Trang 3LỜI GIỚI THIỆU
Để truyền tải điện năng từ các nhà máy điện đến các điểm tiêu thụ, phương
án tết nhất hiện nay thường sử dụng là nâng cao điện áp trên đường dây truyền tải, sau đó hạ điện áp đưa ra lưới phân phối nhằm giảm tổn thấtđiện năng và giá thành sản phẩm Từ nhu cầu đó việc thiết kế để sản xuất ra những máy biến áp phân phối
đảm bảo các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn hiện hành là yêu cầu lớn cho ngành công
nghiệp điện năng Trong những năm gần đây, lưới điện trung thế ở nước ta đang trong giai đoạn cải tạo từ cấp điện áp 15KV sang 22KV Từ đó các máy biến áp phải đảm bảo sử dụng được cả hai cấp điện áp trên Trong phạm vi luận án này Em xin được giới thiệu một phương pháp thiết kế máy biến áp phân phối 320KVA- 15(22)/
0,4KV
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, chắc chắn luận án còn nhiêu thiếu sót, Em rất mong được sự chỉ dẫn quý báu của quý Thầy Cô, xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của quý Thầy Cô trong Bộ Môn Thiết Bị Điện - sự đóng góp chân tình của các bạn hữu trong thời gian thực hiện luận dn nay Xin chan thành cảm ơn
Trang 4MỤC LỤC
Trang i89.) 00117 1
PHAN I: THIẾT KẾ MBA 320 KVA - 15(22)/0,4 KV - 5
CHUONG I: LUA CHON PHƯƠNG ÁN TÍNH TỐN . -s- se 6
1 Lựa chọn phương án tính fOá¡n - <- << << se S4 S995 9556.293 2ø 6
I0 0 5
2 Yêu cầu kinh tẾ -¿- ¿+ ¿+++St+E+S2EEEE+E2EEEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrrkrkrrrrree 5 3 Lựa chọn phương án tính toán dựa vào hệ số hình dáng § 7
II Chọn số liệu ban đầu .- 2 5s 2 «2 28s S9 EEs# SeS#EsS3Es2E2S2EsEs259 55255 7
LY mghia tha Py% w.eeeeccscescecesesceseseeeeseseeseseseeseseeceseseeseseeeeseseeseseeeeseseeeeaeees 8 2.Ý nghĩa của n'6 6 + SE SE TT HT ng giết 8 II Tính toán các trị số định mức TV Chọn vật liệu tác dụng <- << << << %4 9É 9 9945995 94.98.998 484 6 11 1 Chọn vật liệu dẫn điện 2 Chọn vật liệu dẫn Lừ - - + ©2222 St St +#EEEEEEEEEEErErkrrrkrrrkrerrexee 12 VỊ Xác định sơ bộ kích thước cơ bản
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ -ccccececeeverrssee 25
1 Tính toán thiết kế đây quấ n - << «<< se S<EeES£SekeEsEsesekztersee 25
A Tinh toán dây quấn hạ áp ¿- St eExeEvEkeEkekervererkererkervek 25
B Tính toán dây quấn cao ấpp -¿- -5+©5+2xx£xSEt+xerxekerkrrrrxerkrrervee 29
I8) 8710.610 0n 38 A Xác định tổn hao không tải ¿- ¿55+ 2 Sx+S22xSx+EeExexezxererxerxes 38 B Tính toán điện áp ngắn mạch . + - + 5252 S++x+StSvztexexexerervexes 43
Trang 5IIL Tính toán lực cơ dây quấn .- << 5s «<< S9 S9 4S SeSeEsEsesSeSe5sex 45
TV Tính toán ImạC]: ÙY o- << << < 6< %9 9% 9948958 9888.998999949884984.988588848849ø 53
V Tính toán tổn hao không tải << << 2< s2 S434 s2 SeEse22se2se 60 CHUONG III : TÍNH TỐN NHIỆT VÀ VỎ THÙNG . - 65
A Tính toán nhÏỆK 2 G5 5G G52 99 99994 998944 9994.99.9995 9998999899959999956885.5588555 65
L Tính toán nhiệt dây quấn hạ ápp -< << s2 se Ss5s£ sessSs£sesesesessss 66
IL Tính toán nhiệt đây quấn cao áp «<< << ssss se seeEsesesekssessee 67
B Thiết kế vỏ thùng và bộ phận
C Tính toán cuối cùng về nhiệt độ tăng . se <s<5s<esss seesess 79 CHƯƠNG IV : TÍNH AN TỒN VÀ TÍNH KINH TẾ
A Tính an toàn .- <5 << << HH HH 0000000000000 82 B Tính kinh tế
1 Xác định trọng lượng toàn bộ IMBA -< << «<5 5< s=ss=s=sesseesee 84
II Tính giá thành xuất xXưỞng - << 5s «<< S£ S453 SeSeEsEsEseSeSesse5 88
CHƯƠNG V: CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA MBA .- 90
I Đặc tính ngoài << <6 2G << 9 9 9 9 0 0.0 0000000604004 060.0080080 06 90
II Hiệu suất MBA 5<ss°©+s<SC+sEESSESAEEESEE2339233127130723.2233123.22 93
PHAN II: CHUYÊN ĐÌ -+++.22222EEEEECEEEEET 22222222222222 2 98
1 Mục đích chương trình bão dưỡng và thử nghiệm MBA 99
II Bão dưỡng MBA 5-s<©Se2EeeEE+eEEeEEkEEEAEEEkerrertrsetrkserrse 100 TIL Thử nghiệm MBA 5° s°°©sS©+s£++s£ESSEESeEExstrtassrsserrsssrsse 104 PHẦN II: TAL LIEU THAM KHẢO . -<ccccccccsrirrre 117
Trang 7CHƯƠNG I
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TỐN L CHON PHƯƠNG ÁN TÍNH TỐN
Máy biến áp điện lực phân loại theo phương pháp làm mát gồm máy biến áp dầu và máy biến áp khô Theo đề tài : máy biến áp thiết kế là máy biến áp 3 pha - 320 KVA - 22/15/O,4 KV tần số hoạt động là 50Hz làm mát tự nhiên bằng dầu
Nhiệm vụ đề ra cho người thiết kế là lựa chọn phương án tí.nh toán hợp lý sao cho vừa đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật, hạ giá thành sản phẩm tăng độ tin cậy của máy biến áp trong vận hành đồng thời phù hợp công nghệ chế tạo và tay nghề công nhân thực tế tại Việt Nam
1 Yêu cầu kỹ thuật
- Công suất máy - _ Độ bền cách điện
-_ Tổn hao ngắn mach P, - _ Tổn hao không tải P„
-_ Dòng điện không tải I,% - _ Điện áp ngắn mạch U,%
- _ Công nghệ chế tạo phù hợp trình độ tay nghề công nhân Việt Nam -_ Vận hành an toàn tiện lợi dé dang
2 Yêu câu kinh tế
- _ Tính kính tế trong việc chế tạo máy biến áp ngày nay gồm có 2 khía cạnh - Kinh tế trong chế tạo : là giá thành hạ
-_ Kinh tế trong vận hành : là Cos @), hiệu suất, thời hạn phục vụ
Trang 83 Lưa chon phương án tính toán dưa vào hê số hình dáng:
Hệ số hình dáng B là đại lượng biểu thị mối quan hệ tương quan trọng lượng thép và trọng lượng đồng trong máy biến áp nghĩa là hệ số hình dáng B ảnh hưởng đến tính năng kỹ thuật, chỉ tiêu kinh tế và hình dạng kết
cấu của máy biến áp
- _ Ảnh hưởng của hệ số B đến kết cấu của máy biến áp
* Hệ số B nhỏ : Máy biến áp sẽ gầy, cao hao tốn ít thép nhưng trọng lượng đồng lại nhiéu
* Hệ số B lớn : Máy biến áp sẽ mập, lùn, trọng lượng thép nhiêu nhưng trọng lượng đồng lại ít
- _ Ảnh hưởng của hệ số đến tính năng kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế của máy biến áp :
Do hệ số có quan hệ tỷ lệ với đường kính trụ d và tỷ lệ nghịch chìêu cao cuộn dây nên khi B tăng làm cho đường kính trụ d tăng và làm cho trọng lượng thép tang đẫn đến tổn hao không tải và dòng điện không tải tăng, ngược lại B giảm nhiêu làm trọng lượng dây quấn đồng tăng dẫn đến tổn hao trong dây quấn tăng và nếu tăng cao gây hậu quả xấu như nhiệt độ dây quấn tăng cao sẽ gây nổ
Tóm lai, dé chon B ta lập hàm mục tiêu giá thành vật liệu cơ bản và thép sao cho thỏa mãn các đìêu kiện kỹ thuật như P„, U,%, P,, I,% nghĩa là các số liệu ban đầu, ta tim hé s6 8 sao cho ham chi phi Cy, (B) cực tiểu và các thông số kỹ thuật P,, U,%, P,, 1,% nam trong pham vi cho phép
IL CHON SO LIEU BAN DAU
Thiết kế máy biến áp có 4 thông sé quan trong P, P,, 1,% U,% can phai dam bảo trong phạm vi cho phép ở đìêu kiện lưới điện Việt Nam, máy biến áp thiết kế phải thỏa mãn các tiêu chuẩn ngành điện
Theo TCVN đối với máy biến áp 3 pha công suất 320 KVA - 22/15/O,4 KV
làm mát bằng dầu như sau :
Trang 9Điện áp sơ cấp : 22 - 15 KV - Dién dp thtt cap : 0,4 KV - _ Điện áp ngắn mạch : U,% = 4% - Dong dién khong tai I, = 2%
- _ Tổn hao không tải P„= 720 W - _ Tổn hao ngắn mạch P, = 3.900 W - Sơ đồ nối dây A/Y,- II - Tần số f= 50Hz -_ Chế độ làm việc liên tục -_ Đặt ngoài trời 1 Ý nghĩa của P„:
- Pạ là thông số tổn hao ngắn mạch đo được khi làm thí nghiện ngắn mạch bên thứ cấp với điện áp đặt vào bên sơ cấp là U, lúc ấy dòng điện trong các dây quấn đạt giá trị định mức, Pn chính là tổn hao đồng trong máy biến áp
* Ảnh hưởng của P,„ đến tính năng kỹ thuật và kinh tế của máy
- Khi tổn hao ngắn mạch lớn thì hiệu suất của máy giảm, mật độ dòng điện
trong dây dẫn và ứng suất của dây quấn tăng, do đó có thể làn hư máy khi bị ngắn mạch
- Khi tổn hào ngắn mạch P„ nhỏ hiệu suất tăng và ngược lại trọng lượng đồng tăng dẫn đến giá thành của máy tăng
2.- Ý nghĩa của U„% :
Là tỷ số phần trăm giữa điện áp ngắn mạch và điện áp định mức Ảnh hưởng của U,% đến tính năng kỹ thuật và kinh tế
- U,% lớn thì dòng điện ngắn mạch nhỏ nhưag trọng lượng đồng của dây
quấn dẫn đến tăng giá thành
Trang 10U% nhỏ thì dòng điện ngắn mạch I„„„ lớn sinh ra lực điện động khi ngắn mạch lớn mặt khác U,% còn làm ảnh hưởng đến sụt điện áp khi mang tải
HI TÍNH TOÁN CÁC TRỊ SỐ ĐINH MỨC
Trang 114 Các dòng điên Iạ và I; xác đỉnh theo cách nối dây của máy biến áp - Hạ áp : đấu Y : I; = I; = 462 A - Cao áp : đấu A * Trường hợp Ujgn = 15 KV 1 12,32 lạ ==E=-“£“=7.I1A "3 3 * Trường hợp U„„= 22 KV 1 84 lạ fl = =-—=44§5A 3 V3 5 Dién ap pha: - _ Trường hợp hạ áp đấu Y U 400 _ 331 U,,=—2= x3 A3 - _ Trường hợp hạ áp dau A -Uj„=l15KV: Ua=U,=15KV -U„=22KV: Uy =U, =22KV
6 Dién Ap thi nghiém
Để xác định độ bên cách điện giữa các thành phần mang điện với phần không mang điện, giữa các cuộn đây cao - hạ áp , Nguồn điện dùng cho thí nghiệm là nguồn riêng, điêu chỉnh được, ở điêu kiện = 20°C, áp suất 760 mm Hg, độ ẩm
11g/Cn có trị số :
Tra phụ lục I (PL I) tài liệu 2 (TL2)
* Trường hợp 22 KV : Uy = 55 KV Trong thời gian l phút * Trường hợp 15 KV : Uy = 45 KV Trong thời gian I phút
Tườn „ < : 2 = rong thoi gian út
* Trường hop 0,4 KV < IKV : Uy; = 5 KV Trong thời gian I phú
Trang 12IV: CHỌN VẬT LIỆU TÁC DỤNG
Các vật liệu dùng trong chế tạo máy biến áp gồm: - Thép kỹ thuật điện
- Đồng hay nhôm dùng làm dây quấn - Dầu máy biến áp làm mát và cách điện - Thép làm thùng
- Sứ cách điện và các vật liệu cách điện khác
* Thép kỹ thuật điện và đồng làm dây quấn là 2 vật liệu tác dụng chính tạo
nên sự trao đổi điện từ trong máy, 1 Chon vật liêu dẫn điên
Ta chọn vật liệu dẫn điện bằng đồng vì đồng có tính dẫn điện, dẫn nhiệt và độ bền cơ học cao
- Ha áp : Do dòng điện lớn nên ta chọn dây dẫn có tiết điện lớn dạng hình chữ nhật
- Cao áp : có dòng điện nhỏ nên ta chọn dây dẫn có tiết diện tròn
2 Chon vat liéu dan tir
Ta chon sử dụng loại thép cán nguội do Nhật sản xuất có mã hiệu 30RGH 105
V CHON KẾT CẤU MẠCH TỪ
1 Chon dang mạch từ
Trang 13- Sử dụng ít tole silic - Cường độ cơ học tốt
Lấp cuộn dây vào lõi thép dễ dàng
* Trong máy biến áp có 2 loại dạng mạch từ chính
+ Mạch từ kiểu trụ + Mạch từ kiểu bọc
~-> Ta chọn mạch từ kiểu trụ vì có các ưu nhược điểm sau Uu điểm
Don giản trong chế tạo Loại thép này được sử dụng rộng rãi đối với máy biến áp có công suất vừa và nhỏ
Nhược điểm
Có chiêu cao mạch từ lớn ( so với kiểu bọc )
2 Chon tiết diên tru thép
Tiết diện trụ thép có 2 loại - Dạng bậc thang gần tròn
- Dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông
Ta chọn tiết diện trụ thép dạng bậc thang gần tròn vì : Khi thiết kế mạch từ tiết diện trụ hình bậc thang gần tròn có ưu điểm về độ bền điện động và ít tốn đồng dây quấn, vì tiết diện hình tròn có kết cấu bền chắc và chu vi ít nhất và gần đối xưng ( nhỏ hơn chữ nhật và hình vuông ) nhưng trong kỹ thuật không thể làm lõi hình tròn chỉ có thể làm được dạng bậc thang gần tròn nhưng số bậc thang càng lớn càng khó làm Do vậy số bậc thang có giới hạn và chỉ sử dụng bậc thang lớn cho máy có công suất lớn
Trang 14VL XÁC ĐINH SƠ BƠ KÍCH THỨC CƠ BẢN
1 Xác đỉnh khoảng cách cách điên chính tối thiểu phải chiu được quá
điên áp:
Theo TL 2 PL : II - 12 ta có
- Khoảng cách điện từ lỏi trự tới cuộn dây hạ áp: a„ = 0.5 cm - Khoảng cách cách điện từ cuộn hạ áp đến gông : lạ; = 5 cm - Khoảng cách cách điện từ cuộn cao áp đến gông: lạ = 5 cm - Khoảng cách cách điện giữa cuộn c.a và h.a: a¡z= 1,8 cm - Khoảng cách giữa hai pha cao áp : a;; = 2 cm Loz Lo 52> ⁄ x BỊ 6 Si ° s BỊ HAI| Re K |CA| 3 [CA ke K [x ical [x] [| lea x [x x ical x lea ix ical lx bg bg
aol al ai2 a2 a22 a2
Hinh: khoang cach dien chinh
Trang 15Theo ( TƯ2 -PL 12 ) ứng với Uyy= 55 KV và § = 320 KVA
ay =18 cm
a, : bề dày của cuộn dây hạ áp a; : bể dày của cuộn dạy cao áp
Ta có công thức kinh nghiệm sau : “ + =kKls
k: hé s6 kinh nghiém : tra bang 6.2 TL1: k = 0,55
+
a = 0,554 = =1,7675em
Theo kinh nghiém a, = 1,8 + 1,7675 = 3,5675 cm 3 Hê số từ thông tan
Chọn k.„ = 0,95 (O,93 + 0,98) là hệ số từ thông tản thực tế khơng hồn tồn đi dọc trục
4 Cường đô từ cảm (rong 1 tru:
Với §= ` KHA mã hiệu thép 30RGH 105 dày 0.3mm Chọn BT = 18.500 Gauss
Suất tổn hao trong trụ : Pt = I,4 IO W/kg
Suất từ hóa trong trụ : qt= L1,02 VA/kg
Trang 165 Cường đô từ cảm trong gong
Kẹ : là hệ số tăng cường gông chon K, = 1,01 (1,0 1_1,05) BG - '183 16Gauss
* Suất tổn hao trong gong: Pg = 1,370 W/kg * Suất từ hóa trong gông: Qg = 7,936 VA/kg
6 Số bác thang trong tru
Để việc các tấm silic khi được ép chặt và cuộn dây ít bị biến dạng, ta chế tạo loại thép ( trụ ) có tiết diện hình thang gần tròn có kết cấu bên vững nhứt và ta chọn bac thang n = 6 theo TL2, PL2 : § = oO KVA
7 Hé sé loi dung
k, =k k, = 0,92.0,93 = 0,8556
Với k, : hệ số ép chặt biểu thị cho quan hệ của phần tiết diện trụ lắp đây tiết
Trang 17Š”: công suất trên | tru, S'= ŠT KHA
a, : chiều rộng qui đổi từ thông tản = 3 ,5675 cm ky : hệ số tử tản, chọn k,ơ = 0,95 f: tần số f= 50 Hz U,: thành phần phản kháng của điện áp ngắn mach Ủạ= 3 ,8 % BT : cường độ tư cảm trong trụ BT = 18.500 gauss = I,85 T k¡ : hệ số lợi dụng kị = 0.8556 Ta được d= A.X với X =‡/Ø 106,66.3,5675.0,95 50.3,81.1,857.0,85567 -> A=164 ->d=14,94X 10 Tiét dién tru 2 - #144436.) 0 9556 -149,99X7 -> Tg = 151,49 X? 11 Tiét dién gong Tg = Tk, = 149,99X2,1,01=151,49X?
12 Khối lương lõi thép
a Khối lương tru: Gy = 151,49X?
* + = 7,65 Kg/dm3 : trong lugng riéng cua thép
* | = 1.d, /B + 10° : Chiéu cao cudn day
* dị = d+2a,+2a;tay= 6,33 50+14.94X
Trang 18-> Œ, =34,42X”+ 16156 , 685 xX XxX b Khối lương gông Go = 2.To-yre-10°[(3-1).¢ +e €' = dj + an; + 2a; + a¿; = 14,94X + 6,335 + 2 1,765 + 2 e =0,75d =11,2X -> Gg, = 69,26X? + 55X? + 11,2X c Khối lương tồn bơ lõi thép Gr: = Gr + Gg 13 Tổn hao không tải: P, = ku„(PrGr+PocGG) * kạ„ : hệ số kể đến tổn hao phụ khi không tải chon = 1,02 (1,02+1,05) * Pr : suất tổn hao trụ
* Gr : khối lượng tru
* Po : suất tổn hao gông
Trang 20Với dây quấn bằng đồng thì k = 2,4 Gg _ — _ aa + 100,34 +118 2,4, — _p 14,194X° + 6,335 *Trong luong d6éng toan bd = 26S HOSE 413302 (kg)
k.q : 1,03 hệ số kể thêm cách điện của dây dẫn
- kạ, : 1,03 hệ số kể thêm phần dây dẫn ra để điêu chỉnh điện áp
18 Hàm số kinh tế : C,¡,
C„„ là Chỉ số kinh tế đánh giá về giá thành, chi phí vật liệu cho việc
sản xuất ra một đơn vị sản phẩm, nó biểu thị cho mức độ thay đổi đơn giá của sản phẩm
Carr = Cr Gre + CouGeu ** Cr: giá tiên của kg thép * G,, : gid tién mot kg day quấn
Cua = (28 Gp, + 46G,, ).10° déng
19 Bảng giá tri các đai lương cơ bản tính toán theo hình dáng B (xem trang kế bên)
Trang 23(er (Triéu déng) 23.5: Cu=tB) 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 B pyw) 4 6720 FO 658 FT TT 645 FUT 638 618 FT TT 605 Ff — —————— 593 fF 7 582 F777 573 [ — l ' II 13 15 17 19 21 23 25 2.7 Hình : Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Pạ = f(B)
Trang 2420 Nhân xét chon hệ số hình dáng B
Việc chọn hệ số hình dáng B thích hợp dựa vào giá trị cực tiểu hay giá trị lân cận, sao cho thõa mãn các điểu kiện kỹ thuật là tốt nhất đồng thời mật độ
đòng điện phải phù hợp vì nếu quá lớn sẽ gây tổn hao lớn theo nhiệt độ máy
tăng và máy có thể bị sự cố
Theo TL2 - PL27 hệ số hình dáng B được chọn từ 2 + 3 căn cứ vào bảng
giá trị và đô thị biểu diễn hàm kinh tế, ta nhận thấy đơn giá sản phẩm thấp nhất
khi B = 1,9 nhưng khi đó lại không tận dụng hết tính năng kỹ thuật mach từ, các
tổn hao mật độ dòng điện quá nhỏ
Trong bài toán thiết kế mặc dù tính kinh tế rất quan trọng, nhưng tính kỹ
thuật vẫn giữ vai trò quyết định nên trong bài toán này chọn ÿ = 2,1 ta chấp nhận tính kinh tế hơi xấu hơn điểm cực tiểu chút ít mà tính kỹ thuật đẩm bảo đạt yêu
cầu
Tóm lại trong bài này hệ số hinh dáng được chọn là = 2,1 21 Các số liêu ban đầu
a Đường kính truc d
d= 14,94.x = 14,36.1,2038 = 17,98cm
Chon d = 18cm
b Đường kính trung bình của rảnh dầu giữa các cuôn dây
Trang 26CHUONG II
TINH TOAN DIEN TU
I TINH TOAN THIET KE DAY QUAN: A Tính Toán Dây Quấn Hạ Áp: - Các yêu cầu của đây quấn:
* Yêu câu vê cách điện: việc cách điện phải đẩm bảo chế độ định mức
lâu dài, quá tải trong thời gian quy định phải chịu được quá điện áp quy định, chịu được quá điện nội bộ và quá điện áp khí quyển trong thời gian cho phép
* Yêu cầu về nhiệt đô:
- _ Khi làm việc bình thường nhiệt độ không quá giới hạn cho phép
-_ Khí làm việc quá tải trong thời gian quy định thì nhiệt độ cung không vượt quá giới hạn cho phép
* Yêu cầu chế tạo: Kết cấu đây quấn đơn giản, tốn ít vật liệu, thời gian chế tạo ngắn, giá thành hạ 1 Mật đô dòng điên trung bình sơ bô: Pn Uy 3900.8,94 Anpsp = 0,745 y, = 0,745.0,93, = 3,024 mm “đa 2 Xác đỉnh tiết điửn dây dẫn sơ bô ha áp: 1 _462_ 152,98? Amsg 3: T, =
1: Dòng điện pha trên cuộn dây trong tru sat: T, = Ip = 462A
3 Số dòng dây một pha củ dây quấn ha áp:
W, = U¿ _ 231_ 25,84 vòng
“U 8,94
Trang 27Chọn W; = 26 vòng 4 Điên áp thưc của mỗi vòng dây: U,, 2 _ 231 8,88 V/vong ` WwW, 26 vr 5 Cường đô từ cảm trong tu sat: — u10 888.10” °44./7, 4,44.50.217,72 =18,372gauss 6 Số vòng dây trong một lớp W, 26 ` + =——==_— l3vòn > 2 8 Chon W,, = 13 vong
n: số lớp dây quấn n = 2 do sử dụng dây kép
7 Chiều cao hướng truc sơ bô của vòng dây 1 37,4 w,, +l 13+1 =2,67cm v2 Trong đó | = 37,4 cm : chiều cao cuộn dây 8 Chon dây dẫn :
Căn cứ vào hạ;, Tạ theo (PL14-TL12) ta chọn kiểu quấn nằm, kích thước và số
Trang 28⁄⁄⁄⁄ SL Sp Ma Z⁄⁄ ⁄⁄⁄ CLS ⁄ ⁄⁄⁄ CLS Ly ⁄Z⁄⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ CLL SL ⁄⁄⁄ ⁄ 4/7 ⁄Z⁄⁄ VSI ALLL L/L pL, CLI ALLL LL , ⁄⁄2⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄⁄2⁄⁄/⁄⁄z SLID LLL DL LE, a SLI (LAL pL (LL PSIG SJL AL pL |⁄ ⁄⁄⁄ CL ⁄⁄⁄ ⁄⁄⁄ 4 CLS ⁄⁄2 CLS 4/7 ⁄ ⁄⁄⁄z SL SLY ⁄⁄⁄ SL ALY CLS ⁄ hv2
Hình: Kích thước kiểu dây quấn hạ áp
9 Tiết diên của mỗi vòng dây: T; = h„.Tạ;=2.78.0 = 157,75 mm? hạ = 2 số sợi dây chập Tụ; : tiết diện dây quấn từng sợi 10 Mật đô dòng điên thực Tị; 2 A= T, 1578 = 42 993.4) mm? 11 Chiéu cao day dan ha ap : b= hy (Wo+ 1)+(0,5 1,5) = 3 (134+1)+1 = 42cm Chon I, = 42cm
(0.15+1,5): hệ số biểu thị cho việc quấn chặt hay lỏng tay, chọn là 1
12 Bề dày dây quấn ha áp:
Do dây quấn hạ áp dùng dây quấn kép nên bề dày của dây quấn hạ áp được
tính như sau :
ay = 2a’ + ay = 2.0,64+ 0,5 = 1,7 cm
Trang 29aa; = 0,5 cm: khoảng cách giữa hai lớp của dây quấn kép
a’ = 0,0403 cm: bé day day dan ké ca cach dlim theo chiéu huéng
kinh
13 Đường kính trong của dây quấn ha áp Dop= dt 2am = 18 + 2.0,5 = 19 em
ao; = 0,5cm bề rộng rảnh đầu giữa cột dây hạ áp với trụ (PLI1-TL1)
14 Đường kính ngoài của dây quấn ha áp Dạy = Dạy + 2a;
= 19+2.1,7 =22,4cm
15 Bé mat lam mát của dây quấn ha áp:
M, = (nt 1).C Key (Dy + Dạy).l;.102
= (1+1).3.0,75.3,14(19+22,4).42.10°4
= 2,46 m?
n: số rãnh dọc trục của cuộn dây hạ áp đi với dây dẫn kép, ta có n = Ï
k : 0,75 hệ số kể đến sự che khuất bề mặt dây quấn do que nêm và các chỉ tiết
cách điện khác
C=3: số trụ dây quấn đó với MBA 3 pha — 3 tru 1, : chiéu cao day ha dp
Trang 30B Tính Toán Dây Quấn Cao Ấp
Trang 31a Dòng điện bộ đổi nối
- Trường hợp sử dụng cấp điện áp I5KV lam = In =7,11 A - Trường hợp sử dụng cấp điện áp 22KV Tam = In = 4,85 A Quá trình nối điều chỉnh điện áp được tiến hành với việc nối từng cặp tiếp điểm:
5 - 6: ứng với W¡am + 0,05 Wlam 6 — 4: ting V6i Wiam + 9,025 Wiam 4-7: ting v6i Wiam
7 — 8: ting V6i Wiam - 0,025 Wiam 8 — 3: ting V6i Wiam - 0,05 Wiam
Bộ đổi 6 đầu: đây là bộ phận rất thông dụng trong việc điều chỉnh điện áp
4 cấp là 2 x (+ 2.5)% với cách bố trí vào các vòng dây điều chỉnh, phân bố đối xứng trên chiểu đài cuộn dây làm giẩm lực cơ đọc trục F,
Trang 32Tương đương 22000 v3 Upy = 2,5% =1270() Khi thí nghiệm: + Trường hợp điện áp 15KV Upy = 2.2,5%, Unt = 2.866 =1732(V) v3 + Trường hợp điện áp 22 KV U, Upy = 2.2,5%.—4 = 2.1270 = 2540(V) DN 9 3
1 Số cuộn dây trên 1 pha của các cuộn dây cao áp: * Đối với cuộn dây 1 và 4 (7KV) U W,=W, fe 26.7000 = 787,87 vòng ta chọn 788 vòng ?U,, 231 * Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) U ns 76 4000 = 450,21 vòng ta chọn 450 vòng U 231 W,=W, f2 * Đối với cuộn dây điều chỉnh cấp điện áp 375KV (chọn 2,5% Uạm của 15KV) Up 375 ` `
W, =W, U,, — 231 = 26—— = 42,2 ving ta chon 42 vòng
2 Số vòng dây cao áp ứng với cấp điện áp đỉnh mức :
* Đối với điện áp 22KV (đấu nối tiếp các cuộn dây 1-4,2-3) W¡=2.W¡¡ +2.W¡; = 2./788+2.450=2476 vòng
Trang 33* Đối với điện áp 15KV (đấu nối tiếp các cuộn dây 2-3 và song song các cuộn dây 1-4) W¡=2.W¡¡ +2.W¿; = 78822.450=1688 vòng 3 Mật độ dòng điện sơ bộ: Ai=2Aw¿ - A; =2.3,02— 2,93 =3,11 A/mmẺ 4 Tiết điện dây dẫn sơ bộ: I T., ISB = A, * Đối với 22KV: I I
Troy = Lt = 488 <1 56mm? va Try, = Lt = 2! = 229mm? eA, 311 PA, 3,11 * Đối với ISKV
I I
Ts3 == TH — 2 20ym2 và Tiss == 4 ŠŠ — 1 s6mm? eA, 311 eA, 311 5 Chon kiểu dây quấn:
Ta chọn ống nhiều lớp, dây dẫn tròn (theo PL31-TL2) để tăng cường sự
tỏa nhiệt ta phân làm 2 tổ hợp có rảnh dầu đọc trục giữa 2 tổ hợp của cuộn cao áp
6 Chọn kích thước dây dẫn
Theo PL ta chọn kích thước dây dẫn (Tạ)
* Đối với cuộn dây 1 và 4 (7KV) ở:
e_ 15KV đấu song song
e _ 22KV đấu nối tiếp nên ta chọn
Trang 341,68 218
1 = 2,22mm* =T,,
* Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) ở: e_ 15KV đấu nối tiếp
e 22KV dau song song nén ta chon 1168 _ 2,22mm” = T,, 218
Hình : Kích thước dây quấn cao áp
7 Tiết diện toàn phần của mỗi vòng dây quấn
* Đối với cuộn dây | va 4 (7KV) T¡ =nv¡.Tại = 1.2/22 =2,22mmˆ * Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) T¡ =nụ¡.Tại = 1.2/22 =2/22mmÏŸ 8 Mật độ dòng điện thật * Cấp điện áp I5KV :
- Đối với cuộn dây 1 và 4 do 2 cuộn dây 7KV đấu song song
Trang 35i 2 A,=—4= BH =l,6A4/ mm" 21T, 2.2/22 - Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) đấu nối tiếp : in = 7,11 =3,2A/mm* 2T, 2,22 A, = * Cap dién dp 22KV: - Đối với cuộn dây 1 và 4 (7KV) — in 4,85 === =2,184/mm? 27, 2,22 - Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) do dây tải phải thỏa cấp 15KV _ la _ 4,85 !27 2/22 =2,184/mm? 9 Số vòng dây trong một lớp : - Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) _ l/2 42/2 w,-1“-+ "ny d, 10/218 = 96,33 vòng, ta chọn 97 vòng/ I lớp
nụ¡ = l : số sợi chập của vìng quán cao áp
1¡ = 42cm chiều cao cuộn dây cao áp, ta chọn chiều cao cuộn dây cao dp =
chiều cao cuộn dây ha áp l;=l; = 42cm = 420mm
dị =0,218em đường kính của cuộn dây cao áp kể các cách điện
10 Số lớp dây quấn cao áp
- Đối với cuộn dây 1 và 4 (7KV)
Trang 36W, _ 788 , , =— = =8,l2lớp, ta chọn 9 lớ Ứn Ịy — 9] P P - Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) ny, = wre = — + _„ 5,07 lớp, ta chọn 6 lớp n Chon số lớp dây cao áp = 15 lớp 11 Số vòng dây của lớp ngoài cùng
- Đối với cuộn dây 1 và 4 (7KV) : Nếu mỗi lớp là 97 vòng thì lớp ngoài
cùng sẽ là 788 — 8.97 = 12 vòng
- Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) : Nếu mỗi lớp là 97 vòng thì lớp ngoài cùng sẽ là (450+42)-(5.97) = 12 vòng
12 Phân tổ hợp :
Với 15 lớp, để tăng cường bể mặt làm mát cgo cuộn dây cao áp, ta phân
các lớp dây ở cuộn dây thành 2 tổ hợp Chọn tổ hợp lớp ngoài cùng có lớp dây
nhiều hơn, ở giữa 2 tổ lớp có rãnh dầu đọc trục
Chọn rãnh dâu trục giữa 2 tổ lớp a¡¡ = 0,5em (PL32-TL2)
Gọi m và n lân lượt là số lớp của tổ lớp trong và ngoài của cuộn dây m = 6 vàn=9 13 Điện thế làm việc giữa 2 lớp kế nhau - Đối với cuộn dây 1 và 4 (7KV) U¡i =2W¡¡.U¿ = 2.97.8.88 = 1723V - Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) U¡¿ = 2W¡¿.U, = 2.97.8,88 = 1723 V Trong đó: W¡¡: số vòng dây trong lớp 1-4
Trang 37W¡;: số vòng dây trong lớp 2-3
U,: Điện áp thực mỗi dòng day = 8,88volt
14 Chiều dày cách điện giữa các lớp:
Ứng vớ U¡ = (1000+2000V) tra PL17-TL2 ta chọn được các thông số sau: ổi¡ = 3.0,12 =0,36 = 0,036 cm (giấy cách điện giữa 2 lớp)
lạ = 1,6cm (đầu thừa cách điện của các lớp)
15 Xác định kích thuớc ống cách điện giữa CA và HA:
Theo PL12-TL2 ta có:
- _ Khoảng cách cách điện giữa cao dp va ha ap a), = 1,8cm
- Chiéu dai ống cách điện giffa cdc cudn day 6) = 0,4mm
-_ Đường kính trung bình rãnh đầu các cuộn đây dị; = 25cm * Đường kính trong ống cách điện
Driz = diz - O12 = 25 — 0,4 = 24,6 cm * Đường kính ngoài ống cách điện
Trang 38* Bể dày cuộn l và 4 ai = dị.n+ổ¡¡(n-T) = 0,218 9+0,036(9-1) = 2,25cm * Bể dày cuộn 2 và 3 aj2 = d,.n+6,,(m-1) = 0,218 6+0,036(6-1) = 1,49cm 17 Đường kính trong của dây quấn cao áp: D?, = Dyy + 2ay = 22,4 + 2.1,8 = 26cm 18 Đường kính ngoài của dây quấn cao áp: D”, =D’, + 2a, = 26 + 2.4,24 = 34,48cm? 19 Khoảng cách giữa 2 trụ gầ nhau e=D”¡+ai¡ =34.48 +2 =36,48§cm
20 Kích thước ống cách điện giữa hai cuôn dây CA
Đường kính trong của ống cách điện:
Dri2 = € - O12 = 36,48 — 0,4 = 36,08cm Đường kính ngoài của ống cách điện:
Dyiz = € - O12 = 36,48 + 0,4 = 36,88cm
Chiểu dài ống cách điện giữa hai cuộn cao đựơc lấy bằng chiểu dài ống
Trang 3921.- Bề mặt làm mát của dây quấn cao áp: Mì =2.C.K.x.(D'¡ +D”).Lị.10 =2.3.0,75 3,14 (26 + 34.88) 42 10! =3,61 mỸ I-/ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH: A.- Xác định tổn hao ngắn mạch: 1.- Trọng lượng đồng của dây quấn hạ áp: Di«D", - Goya = 2802 WT, 10 kg 19+ 22,4 = 28.C 26.157,8.10° => Gow = 71,34kg Trong d6: -C=3: số trụ có quấn dây
- D';: 19cm - đường kính trong của cuộn dây hạ áp - D”;: I9cm - đường kính ngoài cửa cuộn dây hạ áp - W¿: 26 vòng: số dòng cuộn dây hạ áp
- T) = 157,8mm’ tiét diện dây quấn hạ áp
2.- Trọng lượng đồng cuộn dây cao áp :
Dây quấn cao áp :
- Có đường kính d = 1,6§mm ; tiết diện T' = 2,22mm?
D',+D", 2 2 WT, 10% kg -s
Geut = 28.C
- Đối với cuộn đây 1 và 4 (7KV)
Trang 40Gcụi = 28.3 + G1822210 =79,71kg - Đối với cuộn dây 2 và 3 (4KV) 28,29 + 30,28 Goui = 28.3 (2450 + 2,42).2,22.10° = 53,8kg Suy ra trọng lượng đồng dây quấn cao áp tổng cộng : Gou = 79,71 + 53,8 = 133,5kg Trong đó : C =3: số trụ dây quấn
D¡:=26 đường kính trong của cuộn dây quấn cao áp 1-4 Dạ;=28,25 đường kính ngoài của cuộn dây quấn cao áp 1-4 D¡z=28,29 đường kính trong của cuộn dây quấn cao áp 2-3 D;;=30,28 đường kính ngoài của cuộn dây quấn cao áp 2-3
W¡ tổng số dòng dây quấn cao áp