Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 28 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
28
Dung lượng
1,73 MB
Nội dung
B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI ON THANH BO NGHIấN CU LC NGN MCH TNG HP TC DNG LấN DY QUN MY BIN P KHễ BC EPOXY S DNG LếI THẫP Vễ NH HèNH Chuyờn ngnh: K thut in Mó s: 62520202 TểM TT LUN N TIN S K THUT IN H Ni 2015 Cụng trỡnh ny c hon thnh ti: Trng i hc Bỏch khoa H Ni gi hng dn khoa hc: PGS.TS Phm Vn Bỡnh T hm ng hi Phn bin 1: Phn bin 2: Phn bin 3: Lun ỏn c bo v trc Hi ng ỏnh giỏ lun ỏn tin s cp trng hp ti Trng i hc Bỏch khoa H Ni Vo hi gi, ngy thỏng nm Cú th tỡm hiu lun ỏn ti th in Th in T Quang Bu - Trng BK Th in Quc gia Vit Nam i M U Tớnh cp thit ca ti Vn h hng b ngn mch v cng nh gim tn hao cụng sut ca mỏy bin ỏp (MBA) phõn phi cú ý ngha kinh t k thut rt quan trng Vic s dng MBA lừi thộp vụ nh hỡnh (MBAVH) gim tn hao khụng ti n 60-70%, mang li hiu qu kinh t cao MBAVH cú cu trỳc c bit ca lừi thộp v cun dõy l hỡnh ch nht nờn phõn b in trng, t trng tn v phõn b lc tỏc dng lờn cun dõy cng s khụng i xng trờn cựng mt vũng dõy Hn na l lỳc xy ngn mch thỡ lc ny ln s rt nguy him i vi cun dõy, nú lm un cong, xờ dch hoc phỏ hy dõy qun MBA, thm lm n MBA MBA khụ phõn phi cú cun dõy ỳc nha epoxy vi c tớnh u im c s dng nhiu cỏc tũa nh, khu dõn c, ng hm, trờn tu bố v trờn sn ngoi [2] Tuy nhiờn, tớnh toỏn ng sut dõy qun MBA khụ ngn mch, cn xột cỏc ng sut thnh phn: (1) ng sut gõy phõn b nhit khụng ng u lp epoxy; (2) ng sut chờnh lch nhit gia dõy qun v lp epoxy; (3) ng sut sn cú gia lp epoxy v dõy qun Vỡ vy, li gii cho bi toỏn nghiờn cu lý thuyt, tớnh toỏn v lc in t v ng sut nhit tỏc dng lờn dõy qun MBA ngn mch v kớch thc hp lớ ca bỏn kớnh cong dõy qun theo tng ca ng sut lc l nghiờn cu cn c thc hin Do ú, lun ỏn: Nghiờn cu lc ngn mch tng hp tỏc dng lờn dõy qun mỏy bin ỏp khụ bc epoxy s dng lừi thộp vụ nh hỡnh c t l cn thit v cú ý ngha quan trng giai on hin Mc tiờu, i tng, phng phỏp v phm vi nghiờn cu Mc tiờu nghiờn cu: Xõy dng mụ hỡnh toỏn ca t trng tn ca s mch t MBA vi t th vect A T ú, tớnh ng sut lc trờn dõy qun MBA lừi VH, MBA xy ngn mch pha i xng vi dũng in ngn mch cc i Ch v trớ cú giỏ tr ng lc ln nht trờn cun dõy ca MBAVH a ng cong thay i ng sut lc vo bỏn kớnh cong dõy qun, giỳp s la chn hp lớ bỏn kớnh cong ti gúc ca dõy qun theo tng ca ng sut lc Tớnh toỏn lc ngn mch tng hp cú tớnh n s xp chng ng sut nhit gia dõy qun v lp epoxy i tng nghiờn cu MBA khụ bc epoxy cú hỡnh dng dõy qun hỡnh ch nht s dng lừi thộp bng vt liu VH Phm vi nghiờn cu Tp trung vo xõy dng v gii mụ hỡnh toỏn ca t trng tn ca s mch t MBA vi t th vect A Tớnh ng sut lc trờn dõy qun iu kin MBA b ngn mch pha i xng ng dng phng phỏp phn t hu hn (PTHH) bng phn mm mụ phng Ansys Maxwell 2D v 3D xỏc nh v trớ cú ng sut ln nht trờn dõy qun so sỏnh vi iu kin tiờu chun cho phộp ca dõy qun Tp trung vo ỏnh giỏ s ph thuc ca giỏ tr ng sut lc vo bỏn kớnh cong ca dõy qun T ú, a cỏch la chn hp lớ gia bỏn kớnh cong dõy qun theo tng ca ng sut lc Phng phỏp nghiờn cu S dng phng phỏp gii tớch s Matlab gii mụ hỡnh toỏn So sỏnh v ỏnh giỏ kt qu ca hai phng phỏp: gii tớch s v PTHH 2D ng dng phng phỏp PTHH 3D bng phn mm mụ phng Ansys Maxwell phõn tớch v tớnh toỏn ng sut lc ngn mch s c trờn dõy qun MBA í ngha khoa hc v thc tin ca ti í ngha khoa hc Xõy dng v gii mụ hỡnh toỏn phõn tớch v tớnh toỏn t trng tn vựng khụng gian dõy qun Kt hp phng phỏp gii tớch s v phng phỏp PTHH tớnh toỏn lc in t tỏc dng lờn dõy qun ngn mch t ú chng minh tớnh hiu qu ca phng phỏp PTHH S dng phng phỏp PTHH 3D tớnh toỏn cho cỏc bi toỏn cú tớnh cht phi tuyn v hỡnh dng phc m phng phỏp gii tớch rt khú thc hin í ngha thc tin Vic xỏc nh v trớ cú ng sut lc ln nht trờn dõy qun ca MBA cú ý ngha thc tin giỳp cho vic tớnh toỏn, thit k ti u cun dõy ca MBA Phn no tham gia vo nghiờn cu hon thin cụng ngh v ch to MBA s dng vt liu VH Vit nam Phng phỏp PTHH vi phn mm Ansys Maxell 3D, cho phộp xỏc nh ng lc trờn tng v trớ vũng dõy trng hp ngn mch s c nguy him nht phớa h ỏp MBA m phng phỏp thc nghim khụng thc hin c Giỳp ớch cho cỏc k s vic thit k MBA v gim cụng sc th nghim phỏ hy ch to MBA Cu trỳc ni dung ca lun ỏn Ngoi phn m u, ni dung ca lun ỏn gm chng v ph lc, c th: Chng 1: Tng quan Chng Mụ hỡnh toỏn ca t trng tn ca s mch t mỏy bin ỏp Chng Tớnh toỏn ng sut lc in t bng phng phỏp gii tớch v PTHH 2D Chng Tớnh toỏn lc ngn mch tng hp tỏc dng lờn dõy qun MBA CHNG TNG QUAN 1.1 Gii thiu chng 1.2 Mỏy bin ỏp khụ MBA khụ cú cun dõy ỳc nha epoxy thớch hp nhng ni cú yờu cu cao v phũng chng chỏy n, ni ụng ngi qua li, cỏc cụng trỡnh gn bin, cỏc to nh cao tng, di lũng t v.v S lng MBA khụ loi ny ngy cng chim th phn ln trờn th trng th gii Nhng giỏ thnh ca MBA khụ cao hn, cụng sut v cp in ỏp ca MBA khụ b gii hn so vi MBA du [8] 1.3 Mỏy bin ỏp hiu sut cao Xu th hin ngi ta u tiờn la chn cỏc MBA cú hiu sut cao La chn phng ỏn thit k MBA cú hiu sut cao mang ý ngha ln, vỡ tui th ca MBA cú th t 30 n 50 nm, sai lm la chn thit k s phi gỏnh chu thit thũi thi gian di Khong nhng nm 80 ca th k XX, thộp VH (thộp bin ỏp siờu mng) i Nh vo thnh phn v cu trỳc vi mụ c bit, thộp VH ỏp ng c yờu cu gim tn hao lừi l lc khỏng t rt nh, HC ~ 5-10 A/m (so vi ~50-100 A/m ca tụn silic); dy t nhiờn ca lỏ thộp rt nh, t ~ 0.03 mm (so vi ~ 0,3-0,5 mm ca tụn silic) v in tr sut rt ln ~ 130-170 cm (so vi ~50-60 cm ca tụn silic) Nh vo cỏc tớnh cht trờn m tn hao lừi ca thộp VH gim mnh so vi thộp silicon loi tt nht [6,18,34] 1.4 Nhng nghiờn cu ngoi nc v mỏy bin ỏp lừi vụ nh hỡnh 1.4.1 Phng phỏp ch to vt liu vụ nh hỡnh ch to vt liu VH, cho ti hin ngi ta bit 20 phng phỏp khỏc Tuy nhiờn, n gin cú th theo phng phỏp ngui nhanh t tinh th lng [26,58] 1.4.2 Gim tn hao mỏy bin ỏp lừi vụ nh hỡnh Vn s dng MBAVH gim tn hao khụng ti, mang li hiu qu kinh t v s phỏt trin tng lai c cp cỏc ti liu: S Lupi [49]; Harry W [34]; H Matsuki [56]; Robert U Lenke [46]; W J Ros, T M Taylor [17,65]; Phỏp [25]; L A Johnson [42] Trong lnh vc nghiờn cu v thit k ó cú nhiu úng gúp ca nhng tỏc gi nh G Segers - A Even -M.Desinedt [30]; Pan-Seok Shin [61], Benedito Antonio Luciano [20], D Lin; P Zhou; W N Fu; Z Badics and Z J Cendes [48], Stefan Sieradzki [67], Pan-Seok Shin [61] Tip ú, cụng sut MBAVH cng c nõng cao lờn n 630kVA, tỏc gi Yinshun Wang, Xiang Zhao [77] Vn i sõu vo thit k, th nghim MBAVH cng c nghiờn cu k cng v sõu sc hn, c th tỏc gi Benedito Antonio Luciano [20]; D Lin, P Zhou, W N Fu, Z Badics, and Z J Cendes ti M nm 2003 [48]; Thorsten Steinmetz, Bogdan Cranganu-Cretu [69] 1.5 Nhng nghiờn cu nc v mỏy bin ỏp lừi vụ nh hỡnh ti B Cụng Thng Thit k ch to ch to MBA gim tn hao khụng ti s dng vt liu thộp t VH siờu mng, ch to nc [1] Nm 2011 v 2012, Cụng ty Mitsubishi v Hitachi Metals phi hp vi Trung tõm tit kim nng lng Tp H Chớ Minh ó t chc Hi tho thỳc y s dng MBA Amorphous (VH) hiu sut cao h thng li in ti Vit nam 1.6 Nghiờn cu lc in t mỏy bin ỏp silic V lc in t tỏc dng lờn dõy qun MBA lừi thộp silic, trờn th gii ó cú nhiu tỏc gi nghiờn cu nh nm 2001, Adly, A.A [12]; nm 2004, Tang Yun-Qiu [36]; Nm 2007, A C de Azevedo [16] Nhúm Hyun-Mo Ahn, Ji-Yeon Lee ó phõn tớch, tớnh toỏn lc in t ngn mch ca MBA lừi thộp silic cú tit din trũn bng phng phỏp PTHH [37,38,39,40] Khi MBA b ngn mch, dũng in ngn mch tng tỏc vi t thụng tn nh Hỡnh 1.15 gõy ng sut c hc rt nghiờm trng i vi MBA Vỡ vy, yờu cu thit k MBA phi chu c dũng ngn mch h thng b li nh ngn mch mt pha chm t, ngn mch ba pha, Hỡnh 1.15 Lc in t, dũng in v t thụng tn ca mba [39] Hỡnh 1.18 Dũng in ngn mch cun CA v HA [38] Nhúm tỏc gi thc hin trờn cỏc MBA khụ pha vi cụng sut 50 kVA v MVA, phõn tớch t trng tn bng phng phỏp PTHH vi phn mm Maxwell V12 Khi ngn mch xy ra, MBA cú th b h hng bi dũng in quỏ Phõn tớch lc in t, dũng ngn mch s dng Maxwell Circuit Edit V12.1 Dũng in nh cun HA l 6142,5 A v cun CA l 746,1 A c hin th Hỡnh 1.18 Kt qu l lc hng kớnh v hng trc trờn cun dõy HA v CA Hỡnh 1.19; Hỡnh 1.20; Hỡnh 1.21; Hỡnh 1.22 Hỡnh 1.19 Lc hng kớnh trờn cun CA [38] Hỡnh 1.20 Lc hng trc cun CA [38] Hỡnh 1.21 Lc hng kớnh trờn cun HA [38] Hỡnh 1.22 Lc hng trc cun HA [40] Hỡnh 1.23 Cỏc v trớ kho sỏt trờn cun dõy [38] Hỡnh 1.24 Lc hng kớnh trờn cun CA [38] Hỡnh 1.23, tỏc gi ó kho sỏt lc hng kớnh trờn cun dõy HA 16 v trớ khỏc nhau, kt qu giỏ tr phõn b lc trờn 16 im tng i ng u Hỡnh 1.24, phõn b ng u ca t thụng tn trờn cun dõy ca MBA lừi thộp silic cú tit din trũn Ngoi ra, tớnh toỏn t trng tn v lc c khớ sinh MBA ngn mch bng phng phỏp PTHH theo thi gian cng c nhiu tỏc gi quan tõm c cụng b cỏc cụng trỡnh [12,13,19,28,44,45,51,74] 1.7 Nghiờn cu lc in t mỏy bin ỏp lừi vụ nh hỡnh MBAVH cú cu trỳc c bit ca lừi thộp v cun dõy l hỡnh ch nht nờn phõn b in trng, t trng tn v phõn b lc tỏc dng lờn cun dõy cng s khụng i xng trờn cựng mt vũng dõy Hn na, lỳc xy ngn mch thỡ lc ny ln s rt nguy him i vi cun dõy [16,33,48,59] Nhúm tỏc gi Haifeng Zhong WenhaoNiu - Tao Lin - Dong Han - Guoqiang Zhang [32], ó nghiờn cu phõn tớch kh nng chu ngn mch ca mt MBAVH cú cụng sut 800kVA-10kV T ú, xut mt kt cu kp cỏc cun dõy MBA cú th chu c lc ngn mch ln gõy Nhúm tỏc gi B Tomczuk, D Koteras [71,72] ó tớnh toỏn lý thuyt v thc nghim v thnh phn t trng v in khỏng ngn mch ca MBA pha lừi VH cụng sut S = 10kVA Nhúm tỏc gi K Zakrzewski; B Tomczuk, D Koteras [81] ó tớnh toỏn phõn b t thụng ca loi MBA khụng i xng (AAT l MBA mch t phng) v MBA i xng (AST l MBA mch t khụng gian) cú cụng sut 10kVA Nhúm tỏc gi M.Mouhamad, C.Elleau [59], ó a kt qu th nghim ngn mch MBAVH s dng lừi thộp vt liu 2605SA1, cú cụng sut t 250 n 630 kVA ng thi tớnh toỏn dũng in ngn mch v lc in ng tỏc dng lờn cun dõy hỡnh ch nht cú xột n chiu dy cun dõy Tớnh toỏn lc in ng theo nh lut Ampe gia dõy qun CA v HA tng tỏc vi hai trng hp: (1) Cha xột n chiu dy ca cun dõy; (2) Cú xột n chiu dy cun dõy Hỡnh 1.26 S cun dõy HA v CA Hỡnh 1.27 MBAVH ba pha cun dõy hỡnh ch nht Do vy, nhúm tỏc gi khuyn cỏo tớnh toỏn lc tỏc dng lờn dõy qun nờn tớnh theo cỏch th 2, quan trng hn tớnh lc cho MBA lừi VH vỡ cỏc cun dõy cú hỡnh ch nht Hỡnh 1.27 ch khụng phi trũn, phõn b lc s khụng i xng nh Hỡnh 1.29 Hỡnh 1.28 Cun dõy HA v CA Hỡnh 1.29 Cun HA v CA sau b tỏc ng lc in t Do cun dõy hỡnh ch nht nờn cú bin dng khụng i xng, cun dõy HA b y vo lừi v cun CA cú xu hng y ngoi lừi Hỡnh 1.28 v cú xu hng cng trũn nh Hỡnh 1.29 1.8 Nhng cũn tn ti 1) Tớnh lc in t tỏc dng lờn dõy qun cha tớnh n phõn b ca t trng tn vựng khụng gian dõy qun ca MBAVH cú cun dõy hỡnh ch nht; cng cha tỡm v trớ cú ng sut ln nht hay lc ti ch gúc mch t trờn cun dõy hỡnh ch nht 2) Cha xỏc nh giỏ tr ti v trớ trờn cun dõy cú ng sut ln nht hay nh nht t ú a gii phỏp khc phc Cng nh cha a cỏch la chn hp lớ gia bỏn kớnh cong dõy qun theo tng ca ng sut lc 3) Cha tớnh lc ngn mch tng hp tỏc dng lờn dõy qun bao gm lc in t v ng sut nhit dõy qun MBA khụ bc epoxy 1.9 xut hng nghiờn cu ca tỏc gi 1) Nghiờn cu xõy dng mụ hỡnh toỏn tng quỏt ca t trng tn ca s mch t MBA vi t th vect A 2) Tớnh toỏn ng sut lc in t ln nht trờn cun dõy ngn mch Xỏc nh v trớ cú ng sut ln nht trờn vũng dõy HA v CA Sau ú so sỏnh vi tiờu chun ng sut cho phộp ca dõy qun 3) ỏnh giỏ s thay i ca giỏ tr ng sut theo bỏn kớnh thay i t trũn n vuụng T ú khuyn cỏo v vic la chn hp lớ gia bỏn kớnh cong dõy qun theo tng ca ng sut lc 4) Tớnh toỏn ng sut lc tng trờn dõy qun MBA khụ bc epoxy cú tớnh n ng sut nhit tỏc dng vo dõy qun chờch nhit gia dõy qun v epoxy; v phõn b nhit khụng ng u lp epoxy 1.10 Kt lun chng Trong chng ny, lun ỏn gii thiu v u im MBA khụ cú cun dõy ỳc epoxy v xu th hin ngi ta u tiờn la chn cỏc MBA cú hiu sut cao c bit, s dng MBA lừi thộp bng vt liu VH lm gim tn hao khụng ti n 60 -70% so vi thộp silic loi tt MBAVH cú cu trỳc c bit ca lừi thộp v cun dõy l hỡnh ch nht nờn phõn b in trng, t trng tn v phõn b lc tỏc dng lờn cun dõy cng s khụng i xng trờn cựng mt vũng dõy Hn na, lỳc xy ngn mch thỡ lc ny ln s rt nguy him i vi cun dõy Sau ú trỡnh by v nhng nghiờn cu v ngoi nc v tớnh toỏn lc in t tỏc dng lờn dõy qun ca MBA lừi thộp VH Tng kt cỏc cụng trỡnh nghiờn cu ny l nhng cũn tn ti, lun ỏn ta mc tiờu v phng phỏp nghiờn cu gii quyt nhng mt cũn tn ti ú Ni dung nghiờn cu ca lun ỏn c trỡnh by nhng chng tip theo CHNG Mễ HèNH TON CA T TRNG TN TRONG CA S MCH T MY BIN P 2.1 Gii thiu chng 2.2 Lý thuyt v dũng in ngn mch v lc in t 2.2.1 Dũng in ngn mch 2.2.1.1 Ngn mch trng thỏi xỏc lp: I n = I m 100 (2.7) un% Gi s in ỏp ngn mch un% =5, dũng ngn mch xỏc lp bng 20 ln dũng nh mc s gõy nờn s c phỏ hng kt cu dõy qun MBA [8,10] 2.2.1.2 Quỏ trỡnh quỏ ca ngn mch: Khi xy ngn mch t nhiờn phớa th cp ca MBA, dũng in ngn mch cú dng tng quỏt sau: i = i + i = I n - sin( t - - n ) + C e Rn t Xn (2.11) ú: n = arctg L t R = arctg Xn Rn (2.12) Hng s C c xỏc nh theo iu kin ban u: (2.13) 2sin( + n ) C = In Th (2.13) vo (2.11) ta cú: R - n t Xn sin( t - - n ) + sin( + n ).e i = In (2.14) Ti thi im nguy him nht l ngn mch in ỏp v (=0), dũng in cc i xy gn thi im t0=(/2+n)/, v cú ln bng [8,21]: i m ax = I n + sin n e uR uX ( +n ) (2.17) 2.2.2 Lc in t 2.2.2.1 Khỏi nim Lc in t tỏc dng lờn dõy qun ca MBA c sinh l s tng tỏc gia dũng in v t thụng tn vựng dõy qun Theo lc Lorentz ta vit lc in t cú cụng thc nh sau [53,54,66]: (2.21) F dt = I.B sin(I, B )dl L Khi ú lc in t cng bao gm cỏc thnh phn: F= (Jx B )dv = iF x + jFy + kFz (2.24) v I (A) v J (A/m2) l cng v mt dũng in dõy dn; B (T) v F (N) l t cm v lc in t tỏc ng lờn dõy dn; Fx, Fy v Fz l cỏc thnh phn ca lc Khi b ngn mch dũng in dõy qun v t thụng tn tng ln, lỳc ny s sinh lc in t ln tỏc dng lờn dõy qun [79] Quỏ trỡnh ny c túm tt Hỡnh 2.3 Trong ú: Dũng in Ch lm vic bỡnh thng I Im nờn Ft < Fcp T trng Lc in t: Ft Ft B I Ft I BI Xy ngn mch I rt ln Ft rt ln Ft B x I B I Lc c hng khớFtphỏ I dõy qun Nhit cao Hỡnh 2.3 Quỏ trỡnh sinh c khớ phỏ hng dõy qun MBA 2.2.2.2 Thnh phn ca lc in t [21,27,67] a Lc hng kớnh Fx Lc hng kớnh c to cú chiu vuụng gúc vi chiu cao cun dõy Nú sinh s tỏc dng ca dũng in dõy qun nm t cm tn dc trc By b Lc hng trc Fy Lc hng trc c to cú chiu song song vi chiu cao cun dõy Nú sinh s tỏc dng ca dũng in dõy qun nm t cm tn ngang Bx 2.3 Xõy dng mụ hỡnh toỏn vi t th vect A 2.3.1 Phng trỡnh Maxwell [3,31,57] 2.3.2 Phng trỡnh t th vect A Khi nghiờn cu t trng l vựng ca s mch t cú mt dũng in ca ngun ngoi J v cỏc cun dõy CA v HA khụng tn ti dũng in dch: D t T h phng trỡnh Maxwell ta dn phng trỡnh t trng dng: rot H J div B (2.36) (2.37) (2.38) B H iu kin: divB= ta t: hay B A B = rot A (2.39) Do ú: (2.40) Th (2.38) v (2.39) vo (2.36) ta cú phng trỡnh vit cho t th vect cú dng phng trỡnh Laplace-Poisson: d iv ( ro t A ) = -Jt rong dây dẫn A = điện m ôi (2.41) Hay cú th vit li nh sau: A A x 2 + y A + z = - J (2.42) Kho sỏt t th vect ca s MBA ta Descartes (x,y), lỳc ny t trng, v t th bin thiờn theo phng vuụng gúc vi mt phng b trit tiờu: B Z A z (2.43) nờn t (2.42) vit li nh sau: A x A y (2.44) J T (2.43) v (2.39) ta suy ra: A Bx y ;By A x ; Bz (2.45) Xột mt MBA v b qua dũng in t húa Tng sc t ng s c vit: g W s i s = (2.46) s =1 Khi ú tng mt ct ca cun dõy th s s l aSbS v mt dũng (khụng xột hiu ng dũng xoỏy) cú ln v hng theo cụng thc sau: JS = WsiS (2.47) a SbS g Theo cụng thc (2.46) thỡ: J s =1 S a S b S = (2.48) 12 Hỡnh 3.2 v Hỡnh 3.3, giỏ tr dũng in ngn mch cc i (Imax), cun CA 317,59 (A); cun HA 30256 (A); giỏ tr Imax ln gp 23,5 ln biờn dũng nh mc 3.2.3 Tớnh toỏn t trng tn trờn cỏc cun dõy h ỏp v cao ỏp 3.2.3.1 Vect t th A vit cho mt mỏy bin ỏp hai dõy qun 3.2.3.2 Tớnh toỏn t trng tn trờn cỏc cun dõy h ỏp v cao ỏp MBA cụng sut 630kVA - 22/0,4kV, thụng s kớch thc ly t bn v thit k ca cụng ty ch to MBA SANAKY H Ni nh Hỡnh 3.4 T Imax ta tớnh c mt dũng in trờn cun HA v CA: J1 = J2 = W 1i = 18.30256 a 1b W 2i a 2b 6 10 = 40, 28.10 A / m 30.450 = 1715.317, 59 (3.23) 6 10 = 23, 89.10 A / m 55.414 Khi ú, phng trỡnh t th vect A c vit li di dng: A = A 1,k + A j,1 + A j,k A = J d 12 - d 11 sinn k h 12 - sinn k h 11 + J d 22 - d 12 sinn k h 22 - sinn k h 12 c os(n k y) n d.h 1,k k =1 k 1 1 2 2 A j,1 = cos(m j x) J h - h sinm j d - sinm j d + J h - h sinm j d - sinm j d m d.h j=1 j J sinm j d 12 - sinm j d 11 sinn k h 12 - sinn k h 11 A j,k = co s(n k y).cos(m j x) 2 2 2 d.h m n (m + n ) k = j= + J sinm d sinm d x (sinn h sinn h ) j k j k j j k k (3.24) T biu thc (3.24) vi A l tng ca cỏc chui s A1,k, Aj,1, Aj,k Khi ú giỏ tr thnh phn t cm theo hng x v y ti ca s mch t c vit li nh sau: 1 1 2 2 B x = - sin(n k y) n d.h J d - d sinn k h - sinn k h + J d - d sinn k h - sinn k h k =1 k J sinm j d 12 - sinm j d 11 sinn k h 12 - sinn k h 11 sin(n y).c o s ( m x ) k j 2 k = j= d.h m j n k (m j + n k ) + J sinm d - sinm d x ( sinn h - sinn h ) j j k k 1 1 2 2 B = sin(m j x) J h - h sinm j d - sinm j d + J h - h sinm j d - sinm jd y m j d.h j= J sinm j d 12 - sinm j d 11 sinn k h 12 - sinn k h 11 cos(n k y).sin( m j x ) 2 d.h m j n k (m j + n k ) + J si nm d - s inm d x (sinn h - sinn h ) k = j= j j k k (3.26) Vy Bx, By cú th t chớnh xỏc ti 10-3 T thỡ ú ta cn j, k tin ti 30 Axy 0.1 (T.m) -1) VectorAA(Wbm Vect gii phng trỡnh t th vect A, thc hin bng phng phỏp gii tớch s hoc PTHH u tiờn, thc hin gii bng phng phỏp gii tớch s (phn mm Matlab) Thay tt c nhng d liu cú c vo biu thc (3.24) v vic khai trin chui vi j, k tin n n=30, ta c kt qu biu din di dng th vect t th A nh Hỡnh 3.5 0.05 -0.05 -0.1 60 60 x 40 20 20 40 y Hỡnh 3.5 th vecto t th A(x,y) ca s mch t 13 Trin khai theo cụng thc (3.26), ta cú c kt qu phõn b ca t cm tn Bx v By trờn cun HA v CA nh Hỡnh 3.6 v Hỡnh 3.7 Bx By V trớ gia hai cun dõy 0.5 Tu cam By (T) Tu cam Bx (T) -0.5 -1 60 x 60 40 20 20 0 V trớ gia hai cun dõy 40 y Hỡnh 3.6 th t cm hng kớnh Bx -1 60 60 40 x 40 20 20 0 y Hỡnh 3.7 th t cm hng trc By Nhỡn th Hỡnh 3.6 ta thy s phõn b t cm Bx theo chiu y trung ln hai u cun dõy cú Bxmax = 0,324(T) v nh dn vo gia cun dõy Nhỡn th Hỡnh 3.7 ta thy s phõn b t cm By theo trc y cú giỏ tr nh hai u cun dõy v gia cun dõy cú giỏ tr ln nht Bymax = 1,491 (T) 3.2.4 Cỏc kt qu v ng sut lc trờn dõy qun h ỏp v cao ỏp ng sut lc (hay gi l ng sut): Cụng thc tớnh ng sut: = F/A (N/m2); vi F l lc (N) v A l din tớch b mt (m2) [7] 3.2.5 Nhn xột cỏc kt qu t c t phng phỏp gii tớch Hỡnh 3.15 th phõn b ng sut xy ti cnh ngoi cựng cun HA Hỡnh 3.16 th phõn b ng sut xy ti cnh cựng cun CA Cỏc giỏ tr ng sut ln nht xymax ti v trớ gia cnh ngoi cựng cun HA v cựng cun CA, Hỡnh 3.15 v Hỡnh 3.16 c th hin Bng 3.4 Bng 3.4 Bng kt qu giỏ tr ng sut cun HA v CA bng gii tớch Cun HA Cun CA ng sut lc xymax (N/m2) 6,0138.107 3,567.107 Hng kớnh xmax 1,889.107 1,124.107 Hng trc ymax 5.107 < 6,0138.107 < 10.107 So sỏnh xymax v cp Bng 3.4 ng sut xymax = 6,0138.107 N/m2 So vi ng sut cho phộp ca dõy ng tbcp = (5ữ10).107 N/m2 [8] Do ú xy ngn mch vi dũng in cc i thỡ ng sut ln nht ca dõy qun cha vt quỏ gii hn cho phộp 3.3 Tớnh toỏn ng sut lc ngn mch trờn dõy qun bng phng phỏp PTHH 2D 3.3.1 Mụ hỡnh kớch thc MBA trờn Ansys Maxwell 14 Sau phõn tớch bng phn mm Ansys Maxwell, ta cú kt qu phõn b t cm tn trờn cnh ngoi cựng ca cun HA v cnh cựng ca cun CA: cuon HA Cuon HA 1.50 Maxwell2DDesign3 BB_X x BB_Y y BBxy xy 1.25 0.75 0.50 0.25 0.50 0.25 0.00 -0.25 Hỡnh 3.19 Biu din vecto t cm B Maxwell 100 200 300 Chieu cao cuon HA (mm) 400 500 BB_Y y BB_X x Bxy Bxy 0.75 -0.25 Curve Info 1.00 0.00 -0.50 Maxwell2DDesign3 1.25 Tu cam tan B(T) Tu cam tan B(T) 1.00 Cuon CA 1.50 Curve Info -0.50 Hỡnh 3.21 Phõn b t cm ti cnh ngoi cựng cun HA 100 200 300 Chieu cao cuon CA (mm) 400 500 Hỡnh 3.22 Phõn b t cm ti cnh cựng cun CA Hỡnh 3.21 (Hỡnh 3.22), ta thy t cm tn ti cnh ngoi (trong) cựng cun dõy HA (CA) thnh phn By l ln hn nhiu ln Bx vi s phõn b l ln nht gia cú giỏ tr cc i l Bymax=1,48T (Bymax=1,482T) v gim dn sang hai bờn Giỏ tr ln nht ca t cm Bxmax = 0,37T (Bxmax = 0,277T) phõn b trung hai u cun dõy v bng ti chớnh gia cun dõy 3.3.2 ng sut lc trờn cỏc cun h ỏp v cao ỏp 3.3.3 Nhn xột cỏc kt qu t c t phng phỏp PTHH 2D x y xy x y xy (mm) Hỡnh 3.28 th phõn b ng sut xy ti cnh ngoi cựng cun HA (mm) Hỡnh 3.29 th phõn b ng sut xy ti cnh cựng cun CA Cỏc giỏ tr ng sut ln nht xymax ti v trớ gia cnh ngoi cựng cun dõy HA v cựng CA c th hin Bng 3.5 Bng 3.5 Bng kt qu giỏ tr ng sut lc trờn cun HA v CA bng phng phỏp PTHH 2D Cun HA Cun CA ng sut lc xymax (N/m2) 5,969.10 3,544.107 Hng kớnh xmax 2,222.107 1,109.107 Hng trc ymax 7 5.10 < 5,969.10 < 10.107 So sỏnh xymax v cp Bng 3.5 ng sut kộo ln nht l xymax = 5,969.107 N/m2 So vi ng sut cho phộp ca dõy ng tbcp = (5ữ10).107 N/m2 [8] Do ú xy ngn mch vi dũng in cc i thỡ ng sut ln nht ca dõy qun cha vt quỏ gii hn cho phộp 3.4 So sỏnh v ng sut lc trờn dõy qun gia phng phỏp gii tớch v phng phỏp PTHH 2D 3.4.1 T cm tn Bx, By v Bxy trờn cun h ỏp v cao ỏp So sỏnh cỏc kt qu t cm tn Bxymax ti cnh ngoi cựng cun HA v cnh cựng cun CA ca PP gii tớch v PTHH cỏc mc 3.2.3 v 3.3.1 vi sai s l 0,67% 3.4.2 ng sut lc x v y trờn cun h ỏp v cao ỏp 15 Hỡnh 3.31 th phõn b ng sut lc x trờn cun HA gia gii tớch v PTHH 2D Hỡnh 3.32 th phõn b ng sut lc y trờn cun HA gia gii tớch v PTHH 2D Hỡnh 3.33 th phõn b ng sut lc x Hỡnh 3.34 th phõn b ng sut lc y trờn cun CA gia gii tớch v PTHH 2D trờn cun CA gia gii tớch v PTHH 2D So sỏnh kt qu ca hai phng phỏp v cỏc giỏ tr ng sut lc hng kớnh x v hng trc y ln nht trờn cun HA v CA 3.4.3 Nhn xột kt qu so sỏnh Cỏc th Hỡnh 3.31, Hỡnh 3.32, Hỡnh 3.33, Hỡnh 3.34, ta thy rng v phõn b ng sut lc x v y trờn dõy qun HA v CA gia phng phỏp gii tớch v PTHH 2D l gn nh trựng vi sai s Bng 3.7 Bng 3.7 So sỏnh kt qu ng sut lc cú giỏ tr ln nht gia phng phỏp gii tớch v PTHH 2D Gii tớch PTHH 2D Sai s (%) ng sut lc xymax (N/m2) 6,0138.10 5,969.107 Hng kớnh xmax 1,889.107 2,222.107 Cun HA Hng trc ymax 6,0138.107 5,969.107 0,75 Tng xymax 7 3,567.10 3,544.10 Hng kớnh xmax 1,124 10 1,109.107 Cun CA Hng trc ymax 3,567.107 3,544.107 0,65 Tng xymax (5ữ10).10 Cho phộp cp (N/m ) 5.10 < 6,0138.107 < 10.107 So sỏnh xymax v cp Bng 3.7 ng sut kộo ln nht l xymax = 6,0138.107 N/m2 So vi ng lc cho phộp ca dõy ng tbcp = (5ữ10).107 N/m2 [8,9] Do ú xy ngn mch vi dũng in cc i thỡ ng sut ln nht ca dõy qun cha vt quỏ gii hn cho phộp 3.5 Kt lun chng Trong chng ny, lun ỏn ó trỡnh by quỏ trỡnh tớnh toỏn ng sut lc tỏc dng lờn dõy qun MBA 630kVA -22/0,4kV ó c thit k, sn xut v o c thc nghim ti cụng ty ch to bin th SANAKY H Ni, bng phng phỏp gii tớch v PTHH 2D Tin hnh so sỏnh kt qu ng sut lc gia hai phng phỏp gii tớch v PTHH 2D sai s ln nht l 0,75% Qua sai s ny ta thy tớnh ỳng n v tin cy ca mụ hỡnh gii tớch thit lp, cng nh s dng PTHH gii quyt bi toỏn l thớch hp iu ny m hng nghiờn cu tip theo chng sau l s dng phng phỏp PTHH 3D cho nhng bi toỏn cú hỡnh dng phc hn 16 CHNG 4: TNH TON LC NGN MCH TNG HP TC DNG LấN DY QUN MY BIN P 4.1 Gii thiu chng 4.2 Thut toỏn tớnh ng sut lc in t trờn dõy qun mỏy bin ỏp lừi thộp vụ nh hỡnh bng phng phỏp PTHH 3D 4.3 Xõy dng mụ hỡnh 3D MBA trờn phn mm Ansys Maxwell 4.3.1 Quỏ trỡnh gii quyt bi toỏn trờn Asys Maxwell 4.3.2 Thit lp bi toỏn mụ phng MBA 630kVA S dng mt MBAVH 630 kVA-22/0,4 kV v thụng s kớch thc ly t bn v thit k ca cụng ty ch to MBA SANAKY H Ni Lừi thộp bng vt liu t mm VH cú mó hiu 2605SA1 cú t cm bóo hũa l 1,63T; cỏc giỏ tr B(H) Ph lc Hỡnh 4.6 v Hỡnh 4.7 l cỏc hỡnh nh tng th v lừi thộp bng vt liu t VH trc v sau b trớ lp t dõy qun ti cụng ty ch to MBA MBA ny ó tin hnh th nghim v cú biờn bn kim tra xut xng Ph lc Bt u Xõy dng mụ hỡnh mụ phng 3D MBA (Da trờn cỏc thụng s in v kớch thc thit k ca MBA) Mụ phng trng hp: khụng ti v NM th nghim Po, U1m, U2m v Pk, I1m, I2m Sai So sỏnh trựng khp vi thc nghim: P0 v Pk ỳng Mụ phng ngn mch s c: INMmax v Bmax Ch v trớ cú max -ng lc mt phng 2D oxz: xz -ng lc mt phng 3D oxyz: xyz So sỏnh tiờu chun bn xyz gh ỳng Sai Khuyn cỏo cho nh sn xut Kt thỳc Hỡnh 4.1 Lu thut toỏn tớnh ng sut trờn cỏc cun dõy Bng 4.2 Cỏc thụng s o c thc nghim ca MBAVH 630 kVA - 22/0,4 kV Th t Thụng s Giỏ tr Dũng in khụng ti i0% 0,2 Tn hao khụng ti: P0 [W] 439,9 Tn hao ngn mch Pk [W] 5039,0 in ỏp ngn mch uk% 5,7 17 Hỡnh 4.6 Lừi thộp MBA bng vt liu VH Hỡnh 4.7.Mch t v cun dõy ca MBAVH Cỏc thụng s v in v kớch thc thit k ca MBA ny l d liu u vo phn mm Ansys Maxwell Hỡnh 4.8 cho thy hỡnh dng ca mt mụ hỡnh MBA mụi trng phõn tớch Maxwell 3D gim thi gian tớnh toỏn v mụ hỡnh cú tớnh cht i xng nờn kho sỏt mụ hỡnh 3D mt ct ẵ , vt liu cỏch in v cu trỳc h tr ang b b qua mụ hỡnh Hỡnh 4.8 Mụ hỡnh MBAVH Maxwell 3D Hỡnh 4.10 Chia li mụ hỡnh MBA Maxwell Tng s lng phn t li chia l 215918 phn t nh Hỡnh 4.10 Thi gian phõn tớch c c thit lp l 0,1s vi bc thi gian l 0,001s 4.4 Mụ phng ch khụng ti v ngn mch th nghim 4.4.3 Tn hao khụng ti v tn hao ngn mch th nghim Phõn tớch mụ hỡnh ta cú kt qu mụ phng v tn hao khụng ti P0 v tn hao ngn mch Pk Hỡnh 4.18 v Hỡnh 4.19 Hỡnh 4.18 Tn hao khụng ti MBA Hỡnh 4.19 Tn hao ngn mch ca MBA Bng 4.3 So sỏnh cỏc giỏ tr mụ phng v thc t Th t Thụng s Mụ phng Thc t Sai s % Tn hao khụng ti: P0 (W) 429,618 439,9 2,4 Tn hao ngn mch Pk (W) 4978,3 5039,0 1,2 T kt qu so sỏnh Bng 4.3, ta thy s d giỏ tr mụ phng nh hn giỏ tr thc t bi vỡ bn thõn phng phỏp PTHH l phng phỏp gn ỳng v mụ phng ó b qua cỏc vt liu cỏch in v cu trỳc h tr MBA ang b b qua mụ hỡnh 18 4.5 Mụ phng ch ngn mch s c Thi im to trng thỏi ngn mch c thc hin ti 15 ms, lỳc ny in ỏp ca pha B v 0, ú dũng in ngn mch cú s t tr s cc i 4.5.1 Dũng in ngn mch Hỡnh 4.20 Dũng in ngn mch cun CA Hỡnh 4.21 Dũng in ngn mch cun HA Ti thi im 25 ms, giỏ tr biờn ca dũng in ngn mch cc i trờn pha B ca dõy qun CA (HA) l ICA_max= 305,07 A (IHA_max=29066,8 A), giỏ tr ny ln gp 22,6 ln biờn dũng in nh mc 4.5.2 Phõn b t trng tn Hỡnh 4.22 Phõn b t cm trờn mch t v cun dõy ca MBA ti thi im t =25ms Ti thi im t = 25 ms (dũng in ngn mch trờn pha B t cc i) T cm tn ti cnh ngoi cựng HA Bz_max = 1,454T, Bx_max = 0,393T v Bxzmax = 1,454T T trng ti cnh cựng CA Bz_max = 1,492T, Bx_max = 0,248T v Bxzmax = 1,492T 4.5.3 Phõn tớch ng sut lc ngn mch trờn cun dõy HA v CA Tng ng lc xz trờn cun CA v HA nh Hỡnh 4.31 v Hỡnh 4.32: x z xz Chieu cao cuon HA (mm) Hỡnh 4.31 Tng ng sut xz trờn cun HA x z xz Chieu cao cuon CA (mm) Hỡnh 4.32 Tng ng sut xz trờn cun CA Kt qu cho thy: Thnh phn ng lc tng xz ln nht ny ti v trớ chớnh gia biờn ngoi ca cun HA v biờn ca cun CA Tng ng sut lc l xzmax = 5,444.107 19 N/m , so vi tbcp = (5ữ10).10 N/m [8] Do ú, xy ngn mch vi dũng in cc i thỡ ng sut ln nht ca dõy qun cha vt quỏ gii hn cho phộp Bng 4.6 Bng so sỏnh kt qu ca hai phng phỏp gii tớch v PTHH 2D & 3D PTHH Thụng s Gii tớch 2D 3D (mt ct) Sai s tng i (%) Dũng in ImaxHA (A) 30 256 29 066,8 3,9% Dũng in ImaxCA (A) 317,59 305,07 3,9% Bxymax trờn cun HA (T) 1,490 1,480 1,454 2,4% Bxymax trờn cun CA (T) 1,491 1,482 1,492 0,6% Cun HA 6,0138.107 5,969.107 5,444.107 9,4% Cun CA 3,567.107 3,544.107 3,427.107 3,9% ng sut lc xymax (N/m2) Nhỡn vo Bng 4.6 ta thy kt qu sai s l rt nh phng phỏp PTHH 3D cú th xỏc nh ng sut lc ti bt kỡ v trớ no trờn cun dõy T ú mi cú th ỏnh giỏ ỳng gii hn chu lc ca dõy qun ng sut trờn nhiu im ca cun dõy c trỡnh by mc mc 4.5.4 4.5.4 Tỡm v trớ cú ng sut ln nht trờn vũng dõy qun hỡnh ch nht Kho sỏt 10 ng thng dc biờn ngoi cựng (trong cựng) theo chiu cao cun HA (CA) nh Hỡnh 4.33 vi 10 v trớ kho sỏt nhỡn t hỡnh chiu bng nh Hỡnh 4.34 ng thng kho sỏt ng thng kho sỏt Hỡnh 4.33 Cỏc ng thng kho sỏt trờn cun HA v CA Hỡnh 4.34 V trớ 10 ng kho sỏt trờn cun HA ng vi r =12 Nhỡn th Hỡnh 4.38 (Hỡnh 4.44), ta thy rng trờn 10 ng kho sỏt thỡ ng thng ti cỏc v trớ v cú giỏ tr ln nht Kt qu v trớ cú giỏ tr ng sut ln nht trờn cun HA xyzmax = 5,789.107 (N/m2) v CA xyzmax = 3,975.107 (N/m2) Hỡnh 4.38 Phõn b ng sut ca 10 v trớ theo chiu cao cun HA Hỡnh 4.44 Phõn b ng sut ca 10 v trớ theo chiu cao cun CA 20 4.5.4.3 Kt qu v trớ cú ng sut lc ln nht trờn cun HA v CA u im ca PTHH 3D so vi PTHH 2D l tỡm c ng sut trờn tt c cỏc v trớ trờn cun dõy, t ú xỏc nh v trớ ng sut ln nht trờn cun dõy Bng 4.7 Bng kt qu phõn b ng sut cú giỏ tr ln nht gia PTHH 3D mt ct v PTHH 3D Phõn b ng sut max Tng ng (N/m2) sut xyz PTHH 3D (mt ct) PTHH 3D Cun HA 5,444.107 5,789.107 Cun CA 3,427.107 3,975.107 S phõn b ng sut trờn cỏc v trớ trờn cun HA v CA cho thy s v trớ ti vựng lõn cn ch b cong cun dõy l khỏ ln 4.6 Tỡm ng sut ln nht cỏc trng hp thay i bỏn kớnh cong r ca cun dõy 4.6.1 Cỏc trng hp kho sỏt Chn trng hp kho sỏt: r = 2; 10; 12; 18; 30; 45; 90 (mm) Quỏ trỡnh thc hin v phõn tớch kt qu mi trng hp mụ phng r thay i ny, ging nh trng hp ng bỏn kớnh cong r =12mm ó thit k nh mc 4.5 4.6.2 Trng hp r = 2; 10; 18; 30; 45 v 90 mm 4.6.8 Nhn xột trng hp r thay i 4.6.8.1 Chiu di cun dõy v dũng in ngn mch 4.6.8.2 V trớ cú ng sut ln nht trờn vũng dõy ca cun HA v CA Tng hp ng sut ca trng hp: Hỡnh 4.72 Phõn b ng sut trờn cun HA vi trng hp bỏn kớnh r khỏc Hỡnh 4.73 Phõn b ng sut trờn cun CA vi trng hp bỏn kớnh r khỏc Hỡnh 4.72 v Hỡnh 4.73, ta thy rng v trớ cú ng sut ln nht u nm v trớ 4, v ng phõn b ng sut ti bỏn kớnh r = mm l ng cao nht, so vi cỏc trng hp cú bỏn kớnh r ln hn Giỏ tr ng sut nh nht ti r = 90 mm, ti õy coi nh cun dõy cú hỡnh trũn 4.6.9 ỏnh giỏ s ph thuc giỏ tr ng sut lc 4.6.9.1 ng cong (1): Nhỡn vo Hỡnh 4.74, ta thy giỏ tr r tng lờn thỡ ng sut lc gim xung õy giỏ tr r tng t n 90 mm tng ng ng sut lc trờn cun HA gim t 6,016.107 (N/m2) xung cũn 4,603.107 (N/m2) 21 Hỡnh 4.74 ng cong (1): Giỏ tr ng sut theo bỏn kớnh r 4.6.9.2 ng cong (2): Hỡnh 4.76 ng cong (2): tng ca ng sut lc theo t s: (r + R)/r Xõy dng mt ng cong khỏi quỏt húa ỏnh giỏ tng ca ng sut lc chuyn t bỏn kớnh trũn sang vuụng Nu chn bỏn kớnh cong r cng ln (gn nh trũn r = R) thỡ tt v lc nhng chiu di dõy qun ln (thit hi v kinh t) nhng nu chn r cng nh thỡ li v kinh t nhng li khụng tt v mt lc Do vy, ngi thit k k thut cn cõn i gia yu t kinh t v k thut m la chn bỏn kớnh cong r dõy qun cho phự hp S la chn ny c th hin rừ thụng qua biu thc (4.4) nh sau: = k (N/m2) (4.4) Vi mt MBA ta cú R v r1 Tớnh toỏn c (N/m ) Khi gim bỏn kớnh cong nh xung r2 < r1 Ta tra theo ng cong (2) ta s tỡm c h s k, t ú tớnh c ng sut lc 4.7 Tớnh ng sut nhit dõy qun mỏy bin ỏp khụ bc epoxy Tớnh toỏn ng sut dõy qun MBA ngn mch, cn xột hng lot ng sut thnh phn: a ng sut in ng ngn mch; b ng sut gõy phõn b nhit khụng ng u lp epoxy; c ng sut chờnh lch nhit gia dõy qun v lp epoxy; 4.7.1 Phõn b nhit thi im sau ngn mch Dõy qun hỡnh tr c tm epoxy, cú hỡnh dỏng mụ t Hỡnh 4.77, b dy lp epoxy l d2 d1 = d4 d3 = mm Hỡnh 4.77 Cỏc kớch thc ca dõy qun v lp epoxy Hỡnh 4.80 ng sut lc ngn mch tng hp 22 4.7.2 Tớnh ng lc vo dõy qun cú chờnh lch nhit gia dõy qun v cỏch in epoxy Khi MBA ngn mch, dũng in tng t ngt lm tng tn hao, tng nhit ca mỏy Gi thit khong thi gian ngn sau ngn mch, nhit lng dũng ngn mch sinh cha kp truyn mụi trng xung quanh, ch lm tng nhit dõy qun, gõy chờnh lch nhit ỏng k gia dõy qun v cỏch in Do dõy qun tng thờm nhit , dõy qun dón n, tng kớnh thc d3 lờn d3 + d3 v d2 lờn d2 + d2 d d .d v d d .d (4.5) 4.7.2.1 ng sut xut hin dõy qun v phn epoxy lp ngoi: Th cỏc d liu cú c vo phng trỡnh (4.11) v (4.17), ta cú: 10, 555p + 0, 003 z3 = 61, 57.10 99, 81p + 96, 23 z3 = (4.18) Gii h phng trỡnh (4.18), Ta cú nghim p3 v z3 z3 = -605, 2(kN / m ) p = 583, 5(kN / m ) (4.19) 4.7.2.2 ng sut xut hin dõy qun v phn epoxy lp trong: Gii h phng trỡnh (4.33), Ta cú nghim p2 v z2 z2 = 2897,1(kN / m ) p = -682, (kN / m ) (4.34) 4.7.2.3 ng sut hai u dõy qun v epoxy Gii h phng trỡnh (4.56), Ta cú nghim p3z ; p2z v z4 p 3z = -2202, (kN / m ) p 2z = 2714, (kN / m ) z4 = -5500, 8(kN / m ) (4.57) 4.7.3 Tng ng sut vựng biờn + ng sut hai u dõy qun: pz = - z2 - z3 - z4 (4.58) Trong ú: z2; z3; z4 (kt qu t (4.34); (4.19); (4.57)) Do vy: pz = 3208,9 (kN/m2) (4.59) p = p3 + p32 + p3z + p32 (4.60) + ng sut dõy qun vi lp epoxy ngoi Trong ú: p3; p3z (kt qu t (4.19); (4.57)) vi p32 = 114,2 (kN/m2) v p32 = 0,83 (kN/m2) Do vy: p = - 1505,6 (kN/m2) (4.63) + ng sut dõy qun vi lp epoxy p2 = p2 + p23 + p2z + p23 Trong ú: p2; p2z (kt qu t (4.34); (4.57) ) vi p23 = - 599,6 (kN/m2) v p23 = - 4,66 (kN/m2) Do vy: p2 = 1427,2 (kN/m2) (4.64) (4.67) 23 4.8 Tớnh lc ngn mch tng hp Tớnh lc ngn mch tng hp ny c th hin Hỡnh 4.83 + ng sut tng lp epoxy ngoi:xyz = xyz + p = 5,5945 107 (N/m2) + ng sut tng lp epoxy trong: xyz = x + p2 = -0,0327 107 (N/m2) + ng sut tng hai u dõy qun: xyz = z + pz = 2,392 107 (N/m2) Ta thy ng sut lc in t tỏc ng ti vựng biờn bờn ngoi ca cun HA l ln v nguy him, sau thi gian ngn mch li cng theo ng sut nhit li cng nguy him hn ng sut ca lp epoxy to cựng chiu vi ng sut in t Nờn cn phi gia c - x lý v mt cụng ngh ch to gim nguy him vựng biờn ngoi ny 4.9 Kt lun chng Trong chng ny, lun ỏn tin hnh mụ phng MBAVH pha cú cụng sut 630kVA-22/0,4kV ó c ch to ti cụng ty bin th SANAKY H Ni Trờn c s ỳng n ca mụ hỡnh mụ phng 3D trng hp khụng ti v ngn mch nh mc, tip tc thc hin ngn mch s c ng thi c pha phớa h ỏp MBA, kt qu dũng in ngn mch trờn pha B ca cun CA v HA t giỏ tr cc i ti thi im 25 ms, giỏ tr ny ln gp 22,6 ln biờn dũng in nh mc Kh nng phõn tớch ng lc bng phng phỏp gii tớch v PTHH 2D, ch thng ỏp dng cho cỏc MBA cú tit din trũn hoc vt th cú chiu di ln Do ú khụng th ỏp dng cho cu trỳc c bit ca MBAVH cú dõy qun tit din hỡnh ch nht Chớnh vỡ vy, cn kho sỏt v phõn tớch mụ hỡnh 3D Trong mụ hỡnh 3D ny, ti vựng biờn ngoi cựng ca cun HA v biờn cựng ca cun CA, kho sỏt 10 v trớ trờn vũng dõy ca mi cun HA v CA, kt qu v trớ cú ng sut lc ln nht vựng mộp cong ca vũng dõy, tc l ti v trớ v cú giỏ tr ln nht cun HA xyzmax = 5,797.107 (N/m2); cun CA xyzmax = 4,042.107 (N/m2) iu ny cho thy rng, u im phng phỏp PTHH 3D khụng nhng tỡm c ng sut v trớ trờn cun dõy, m cũn tỡm c ng sut trờn tt c cỏc v trớ trờn cun dõy, t ú xỏc nh ỳng v trớ cú ng sut lc ln nht Tin hnh mụ phng nhiu trng hp ỏnh giỏ s ph thuc ca giỏ tr ng sut lc vo bỏn kớnh cong r ca dõy qun, vi bỏn kớnh cong thay i t vuụng n trũn: r = 2; 10; 12; 18; 30; 45 v 90mm Kt qu mụ phng nhiu trng hp ó xỏc nh hai ng cong quan h gia ng sut v bỏn kớnh cong r dõy qun: + ng cong (1), ỏnh giỏ s thay i ca giỏ tr ng sut theo bỏn kớnh cong; + ng cong (2), h s tng cng ca ng sut theo h s a, ng (2) ch rng thay i bỏn kớnh t trũn n vuụng thỡ ng sut lc s tng lờn 31% ng cong ny giỳp cho vic ỏnh giỏ s ph thuc ng sut lc vo bỏn kớnh cong dõy qun chớnh xỏc v khuyn cỏo v vic la chn hp lớ gia bỏn kớnh cong dõy qun theo tng ca ng sut lc in t Cui cựng, lun ỏn ó tớnh toỏn ng sut nhit v ng sut tng hp tỏc dng lờn dõy qun HA bc lp epoxy Mc dự, giỏ tr ng sut nhit l khỏ nh nhng cng thờm ng sut lc in t tỏc ng ln nờn li cng nguy him hn Do ú, thit k cun dõy MBA cn chỳ ý n nhng vựng nguy him ny 24 KT LUN V KIN NGH úng gúp khoa hc ca lun ỏn (1) Xõy dng mụ hỡnh toỏn tng quỏt ca t trng tn ca s mch t MBA vi t th vect A ng dng phng phỏp gii tớch v PTHH 2D tớnh ng sut lc hng trc v hng kớnh trờn cỏc dõy qun trng hp ngn mch pha i xng phớa HA Kt qu v dũng in ngn mch cc i, t trng tn v ng sut lc trờn cun dõy HA v CA ca hai phng phỏp ny c so sỏnh vi (2) Xỏc nh v trớ cú giỏ tr ng sut lc in t ln nht trờn vũng dõy cun HA v CA hỡnh ch nht ca MBAVH trng hp ngn mch pha i xng bng phng phỏp PTHH 3D Tớnh toỏn ng sut nhit s chờnh lch nhit gia dõy qun v cỏch in epoxy, t ú xỏc nh ng sut tng hp tỏc dng lờn dõy qun bc epoxy Kt ny c so sỏnh vi ng sut tiờu chun cho phộp ca dõy qun MBA (3) Xõy dng ng cong khỏi quỏt ỏnh giỏ tng ca giỏ tr ng sut theo bỏn kớnh cong cun dõy khỏc Thụng qua ng cong ny, nu thay i bỏn kớnh t trũn n vuụng thỡ ng sut lc s tng lờn 31%, khuyn cỏo cho ngi thit k MBA la chn hp lớ bỏn kớnh cong dõy qun Hng phỏt trin ca lun ỏn - M rng bi toỏn tỡm phõn b in trng trờn dõy qun cú cu trỳc hỡnh ch nht; - ng cong la chn phự hp bỏn kớnh cong dõy qun theo ch tiờu kinh t; - Xõy dng mt quỏ trỡnh tớnh in t - C - Nhit tỡm b dy lp epoxy ng thi em li hiu qu tn nhit tt nht cho cỏc cun dõy DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N [1] on Thanh Bo, Chớ Phi, Phm Vn Bỡnh, on c Tựng, Vừ khỏnh Thoi, (2014), Phõn tớch lc in t ngn mch ca mỏy bin ỏp vụ nh hỡnh, Tp Khoa hc v cụng ngh i hc Nng, ISSN 1859 1531, S 11(84) quyn 2, trang 1-4 [2] on Thanh Bo, Chớ Phi, Lờ Xuõn i, Phm Hng Hi (2014), ng dng phng phỏp s tớnh toỏn v mụ phng mỏy bin ỏp in lc, Tuyn hi ngh khoa hc v cụng ngh in lc ton quc 2014, trang 460-468 [3] on Thanh Bo, Phm Vn Bỡnh, Phm Hựng Phi, Chớ Phi, Lờ Xuõn i (2015), Tớnh toỏn t trng tn v lc in t ngn mch dõy qun mỏy bin ỏp bng phng phỏp gii tớch v phn t hu hn, Tp Khoa hc v Cụng ngh cỏc trng i hc K thut, ISSN 0868 3980, s 104, trang 18-23 [4] on Thanh Bo, ng Th T M, Phm Hng Hi, Phm Vn Bỡnh (2015), Phõn tớch lc in t ngn mch dõy qun mỏy bin ỏp bng phng phỏp phn t hu hn theo thi gian, Tp Khoa hc v cụng ngh i hc Nng, ISSN 1859 -1531, S 5(90), trang 10-14 [5] on Thanh Bo, Chớ Phi, Hunh c Hon, Phm Vn Bỡnh, Phm Hựng Phi (2015), Phõn tớch lc in t ngn mch tỏc dng lờn dõy qun mỏy bin ỏp lừi thộp vụ nh hỡnh bng phng phỏp phn t hu hn, Tp Khoa hc v Cụng ngh cỏc trng i hc K thut, ISSN 2354 1083, s 108, trang 12-18 [6] on Thanh Bo, Chớ Phi, Phm Hựng Phi, Phm Vn Bỡnh (2015), V trớ ng sut ngn mch ln nht trờn dõy qun ca mỏy bin ỏp lừi thộp vụ nh hỡnh, Tp Khoa hc v cụng ngh i hc Nng, ISSN 1859 -1531, s 11(96) quyn 1, trang 1-7 [7] on Thanh Bo, on c Tựng, Phm Hựng Phi, Phm Vn Bỡnh (2015), Tớnh toỏn ng sut lc ngn mch tng hp trờn dõy qun ca mỏy bin ỏp lừi thộp vụ nh hỡnh, Tp Khoa hc v cụng ngh i hc Nng, ISSN 1859 -1531, s 11(96) quyn 2, trang 5-10 ti khoa hc Cụng ngh [1] on Thanh Bo, ti: Nghiờn cu phõn b t trng v tn hao ca mỏy bin ỏp vụ nh hỡnh tit kim in nng, Giy khen: 5739/QBGDT - gii khuyn khớch Ti nng khoa hc tr Vit Nam dnh cho ging viờn tr nm 2012 B Giỏo dc v o to t chc, vai trũ ch nhim ti [...]... mô hình giải tích thiết lập, cũng như sử dụng PTHH để giải quyết bài toán là thích hợp Điều này mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo ở chương sau là sử dụng phương pháp PTHH 3D cho những bài toán có hình dạng phức tạp hơn 16 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP TÁC DỤNG LÊN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP 4.1 Giới thiệu chƣơng 4.2 Thuật toán tính ứng suất lực điện từ trên dây quấn máy biến áp lõi thép vô định. .. Phạm Văn Bình (2015), Vị trí ứng suất ngắn mạch lớn nhất trên dây quấn của máy biến áp lõi thép vô định hình, Tạp chí Khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng, ISSN 1859 -1531, số 11(96) quyển 1, trang 1-7 [7] Đoàn Thanh Bảo, Đoàn Đức Tùng, Phạm Hùng Phi, Phạm Văn Bình (2015), Tính toán ứng suất lực ngắn mạch tổng hợp trên dây quấn của máy biến áp lõi thép vô định hình, Tạp chí Khoa học và công nghệ Đại... (2015), Phân tích lực điện từ ngắn mạch trong dây quấn máy biến áp bằng phương pháp phần tử hữu hạn theo miền thời gian, Tạp chí Khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng, ISSN 1859 -1531, Số 5(90), trang 10-14 [5] Đoàn Thanh Bảo, Đỗ Chí Phi, Huỳnh Đức Hoàn, Phạm Văn Bình, Phạm Hùng Phi (2015), Phân tích lực điện từ ngắn mạch tác dụng lên dây quấn máy biến áp lõi thép vô định hình bằng phương pháp phần tử hữu... suất lực 2 4.7 Tính ứng suất nhiệt trong dây quấn máy biến áp khô bọc epoxy Tính toán ứng suất ở dây quấn khi MBA ngắn mạch, cần xét hàng loạt ứng suất thành phần: a Ứng suất điện động ngắn mạch; b Ứng suất gây ra do phân bố nhiệt độ không đồng đều lớp epoxy; c Ứng suất do chênh lệch nhiệt độ giữa dây quấn và lớp epoxy; 4.7.1 Phân bố nhiệt độ thời điểm sau ngắn mạch Dây quấn hình trụ được tẩm epoxy, ... epoxy, có hình dáng mô tả ở Hình 4.77, bề dày lớp epoxy là d2 – d1 = d4 – d3 = 5 mm Hình 4.77 Các kích thước của dây quấn và lớp epoxy Hình 4.80 Ứng suất lực ngắn mạch tổng hợp 22 4.7.2 Tính ứng lực vào dây quấn khi có chênh lệch nhiệt độ giữa dây quấn và cách điện epoxy Khi MBA ngắn mạch, dòng điện tăng đột ngột làm tăng tổn hao, tăng nhiệt độ của máy Giả thiết trong khoảng thời gian ngắn sau ngắn mạch, ... trí có giá trị ứng suất lực điện từ lớn nhất trên vòng dây cuộn HA và CA hình chữ nhật của MBAVĐH trong trường hợp ngắn mạch 3 pha đối xứng bằng phương pháp PTHH 3D Tính toán ứng suất nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ giữa dây quấn và cách điện epoxy, từ đó xác định ứng suất tổng hợp tác dụng lên dây quấn bọc epoxy Kết này được so sánh với ứng suất tiêu chuẩn cho phép của dây quấn MBA (3) Xây dựng đường... 1427,2 (kN/m2) (4.64) (4.67) 23 4.8 Tính lực ngắn mạch tổng hợp Tính lực ngắn mạch tổng hợp này được thể hiện Hình 4.83 + Ứng suất tổng ở lớp epoxy ngoài:xyz = xyz + p = 5,5945 107 (N/m2) + Ứng suất tổng ở lớp epoxy trong: xyz = x + p2 = -0,0327 107 (N/m2) + Ứng suất tổng ở hai đầu dây quấn: xyz = z + pz = 2,392 107 (N/m2) Ta thấy ứng suất do lực điện từ tác động tại vùng biên bên ngoài của... 0.08 Hình 3.3 Dòng điện ngắn mạch trên cuộn HA 12 Ở Hình 3.2 và Hình 3.3, giá trị dòng điện ngắn mạch cực đại (Imax), cuộn CA 317,59 (A); cuộn HA 30256 (A); giá trị Imax lớn gấp 23,5 lần biên độ dòng định mức 3.2.3 Tính toán từ trường tản trên các cuộn dây hạ áp và cao áp 3.2.3.1 Vectơ từ thế A viết cho một máy biến áp hai dây quấn 3.2.3.2 Tính toán từ trường tản trên các cuộn dây hạ áp và cao áp MBA... bán kính cong dây quấn chính xác và khuyến cáo về việc lựa chọn hợp lí giữa bán kính cong dây quấn theo độ tăng của ứng suất lực điện từ Cuối cùng, luận án đã tính toán ứng suất nhiệt và ứng suất tổng hợp tác dụng lên dây quấn HA bọc lớp epoxy Mặc dù, giá trị ứng suất nhiệt là khá nhỏ nhưng do cộng thêm ứng suất lực điện từ tác động lớn nên lại càng nguy hiểm hơn Do đó, trong thiết kế cuộn dây MBA cần... điện ngắn mạch không vượt quá trị số dòng điện ngắn mạch đối xứng Do vậy, chúng ta chỉ cần xem xét trạng thái ngắn mạch nguy hiểm nhất là ngắn mạch đối xứng Để tính toán lực điện từ tác dụng vào dây quấn MBA ta cần xác định 2 đại lượng: Đại lượng thứ nhất, là độ lớn dòng điện ngắn mạch; đại lượng thứ hai là từ cảm tản Do vậy, chúng ta cần tìm ra mô hình toán của từ trường tản trong cửa sổ mạch từ Do ... in ngn mch cun CA v HA: Cuộn CunCao CAáp 400 200 100 -100 -200 -300 0.02 0.04 Thời gian[s] 0.06 Dòng điện ngắn mạch In [A] 300 Dòng điện ngắn mạch In [A] Dũng in i - - - - Tt dn i... toỏn ng sut lc tng trờn dõy qun MBA khụ bc epoxy cú tớnh n ng sut nhit tỏc dng vo dõy qun chờch nhit gia dõy qun v epoxy; v phõn b nhit khụng ng u lp epoxy 1.10 Kt lun chng Trong chng ny, lun... sut thnh phn: (1) ng sut gõy phõn b nhit khụng ng u lp epoxy; (2) ng sut chờnh lch nhit gia dõy qun v lp epoxy; (3) ng sut sn cú gia lp epoxy v dõy qun Vỡ vy, li gii cho bi toỏn nghiờn cu lý