Đang tải... (xem toàn văn)
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: U2= 0,4 kV; Điện áp cao áp: U1 = 15 kV; So đồ nối dây YY0¬12. Máy biến áp chế tạo theo tiêu chuẩn gam mới, có các đặc tính: điện áp ngắn mạch un = 4,4%; tổn hao ngắn mạch pn¬ = 5200 W; Tổn hao không tải p0 = 1200 W; dòng điện không tải i0 = 2,5. Làm lạnh bằng dầu biến áp. Thiết bih đặt ngaòi trời. thiết kế dây dẫn bằng đồng, loại máy biến áp ba pha ba trụ cấu trúc phẳng.
Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Chương I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Tính tốn 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: U2= 0,4 kV; Điện áp cao áp: U1 = 15 kV; So đồ nối dây Y/Y0-12 Máy biến áp chế tạo theo tiêu chuẩn gam mới, có đặc tính: điện áp ngắn mạch u n = 4,4%; tổn hao ngắn mạch pn = 5200 W; Tổn hao khơng tải p = 1200 W; dòng điện khơng tải i = 2,5 Làm lạnh dầu biến áp Thiết bih đặt ngi trời thiết kế dây dẫn đồng, loại máy biến áp ba pha ba trụ cấu trúc phẳng Chương II TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU I XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN Dung lượng pha S Sf = dm =Error! Not a valid link = 106,67 (kVA) m 320 S Dung lượng trụ: S’ = dm = = 106,67 (kVA) t Dòng điện dây định mức: S dm 10 320.10 - Phía cao áp: I1 = = = 12,32 (A) 3.U 1dm 3.15.10 - Phía hạ áp: I2 = S dm 10 3.U dm = 320.10 3 0,4.10 = 461,88 (A) Dòng điện pha định mức: Vì dây quấn nối Y/Y0 nên: If1= I1= 12,32 (A) ; If2 =I2 = 461,88 Điện áp pha định mức: U 1dm 15.10 - Phía cao áp: Uf1 = = = 8660 (V) 3 - Phía hạ áp: Uf2= U dm Điện áp thử dây quấn: = 0,4.10 3 = 231 (V) Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Để xác định khoảng cách cách điện dây quấn phần khác máy biến áp ta phải biết điện áp thử chúng Với dây quấn U 1dm = 15kV U2dm= 0,4 kV ta tra bảng tài liệu hướng dẫn ta được: Với U1dm = 15kV ta có Uth1= 45 kV; Với U2dm = 0,4 kV ta có Uth2 = kV Các thành phần điện áp ngắn mạch Thành phần tác dụng điện áp ngắn mạch: Pn 5200 Unr = % = = 1,625 % 10.S 10.320 Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch: Unx = U n2 − U nr = 4,4 − 1,625 = 4,09% II Chọn số liệu xuất phát tính tốn kích thước C C d đường kính trụ sắt l chiều cao dây quấn a1Các kích thước máy biến áp a2 d12 đường kính trung bình hai dây quấn hay rãnh dầu hai dây l0 quấn a22 la Chiều rộng quy đổi rãnh từ tản dây quấn cao áp bề rộng dây quấn cao áp hạ áp: a2 δbề= mm rãnh a12 đặt ống Với Uth1 = 45 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a 12 = 20mm, 12 rộng dây quấn hạ áp a12 l0 khoảng ta chọn dây quấn đến a01 cách điện dày δ12 = mm Theo bảng cơng thức (2-36) bảng 12 TLHDcách từ k = 0,53 gơng a1 + a 22 = k S ' 10-2 = 0,53 106,67 10-2 = 0,017a(m) khoảng cách hai dây quấn cao áp quấn hai trụ a + a2 a01 bề rộng rãnh dầu lõi thép aR = a12 + = 0,02 +0,017 = 0,037 (m) cn hạ áp a12 khoảng cách cách điện dây Hệ số quy đổi từ trường tản kr = 0,95 d quấn cao áp dây quấn hạ áp ta chọn tơn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm Theo bảng 11 tài liệu hướng dẫn, d12 C khoảng cách hai trụ ta chọn từ cảm trụ Bt = 1,62 T, hệ số kg = 1,025 Cách ghép trụ: theo bảng TLHD, ta chọn cách ghép trụ nêm dây quấn cách ép gơng: ta chọn cách ép gơng xà ép, bu lơng đặt phía ngồi gơng Chọn hệ số tăng cường gơng kg = 1,025 Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên bốn góc lõi, ba mối nối dùng mối ghép thẳng tơn Theo bảng TLHD chọn số bậc thang trụ số bậc thang gơng lấy nhỏ trụ bậc tức bậc, hệ số chêm kín k c = 0,918 Tra bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh kđ = 0,97 Hệ số lợi dụng lõi sắt kld = kc.kđ = 0,918.0,97 = 0,89 Lớp Bt 1,62 Từ cảm gơng Bg = = =1,58 (T) kg 1,025 Từ cảm khe hở khơng khí mối nối thẳng B’’k = Bt = 1,62 (T), từ cảm khe hở khơng khí mối Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp nối xiên B’k = Bt = 1,62 = 1,146(T) Suất tổn hao sắt trụ gơng, theo bảng 45 50 TLHD 2 với tơn chọn có mã hiệu 3404 ta tra số liệu sau: Với Bt = 1,62 T tra pt = 1,353 (W/kg),qt = 1,958(VA/kg) Với Bg = 1,58T tra pg= 1,251 (VA/kg), qg = 1,675(W/kg) Suất từ hố khe khơng khí: Với B’’k = 1,62 (T) tra q’’k = 25100 VA/m2 Với B’k = 1,146 (T) tra dược q’k = 22100 VA/m2 Các khoảng cách cách điện chính: Chọn theo Uth1 = 45 kV cuộn sơ cấp ( cao áp ) U th2 = kV cuộn thứ cấp (hạ áp) Tra bảng 18 19 TLHD ta có số liệu sau: - Trụ dây quấn hạ áp a01 = 15 mm - Dây quấn hạ áp cao áp a12 = 20 mm δ12 = mm - Ống chách điện cao áp hạ áp - Dây quấn cao áp cao áp a22 = 18 mm δ 22 = mm - Tấm chắn pha - Khoảng cách dây quấn cao áp gơng l0 = l01 = l02 = 50 mm - Phần đầu thừa ống cách điện lđ = 20 mm Các số a, b tính tốn lấy gần tr bảng13, 14 TLHD: 2a a = 1,36; b = =0,40 d Tra bảng 15 TLHD ta hệ số tính tốn tổn hao phụ dây quấn, dây dẫn vách thùng vài chi tiết kim loại khác dòng điện xốy gây nên, k f = 0,95 Quan hệ đường kính trung bình d12 chiều cao l trụ sắt Trong thiết kế người ta dùng hệ số β để quan hệ chiều rộng chiều cao máy π.d 12 β = β thay đổi từ 1,2 đến 3,6 ; l Sự lựa chọn hệ số β khơng ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà ảnh hưởng đến thơng số kỹ thuật như: tổn hao khơng tải, tổn hao ngắn mạch… Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cơng suất, điện áp, số liệu xuất phát, tham số kỹ thuật β nhỏ, máy biến áp “gầy” cao, β lớn máy biến áp “ béo” thấp với trị số khác tỷ lệ trọng lượng sắt trọng lượng đồng máy biến áp β nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều, β tăng lên lượng săt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại Đường kính lỏi thép: Theo cơng thức (2-37) TLHD d = A.x Trong x = 4β A số A = 0,507 S ' a R ' k r f U x Bt2 k12d Với: Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp S’ = 106,67 (kVA) aR = 0,037 (m) f = 50 Hz Ux = 4,09 % Bt = 1,62 (T) kr hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95 kld hệ số lợi dụng lỏi sắt tính trên: kld = 0,9 Từ ta có 106,66.0,037.0,95 A = 0,507 = 0,1545 (m) 50.4,09.1,62 2.0,9 d = 0,1545.x Trọng lượng tác dụng lỏi thép 9.1 Trọng lượng thếp trụ: A Gt = + A2.x2 (theo CT 2-42 TLHD ) x Với A1 = 5,663.104.a A3.k1d Trong d12 = a.d suy a = d12/d Với trị số hướng dẫn a = d12/d 1,36 dâu quấn đồng, theo bảng 13 TLHD A1 = 5,663.104.1,36.0,15453.0,89 = 252,79 (kg) A2 = 3,605.104 A2.kld.l0 A2 = 3,605.104.0,15452.0,89.0,05 = 38,29 (kg) 252,79 Vậy Gt = + 38,29.x2 x 9.2 Trọng lượng thép gơng Gg = B1.x3 + B2.x2 theo CT 2-48 TLHD Với a = 1,36; kg = 1,025 2a Trị số hướng dẫn b = tra bảng 14 TLHD ta có b = 0,4, e = 0,41 với gơng nhiều bậc d B1 = 2,4 104.kg.k1d.A3.(a+b+e) = 2,4.104.1,02.0,9.0,15453.(1,36 + 0,40 + 0,41) = 176,3 (kg) B2 = 2,4.104.kg.k1dA2.(a12 + a22) Với a12 = 0,02 m a22 = 0,018 m B2 = 2,4.104.1,02.0,89.0,15452.(0,02 + 0,018) = 19,76 (kg) Vậy Gg =176,3 x3 + 19,76 x2 Như trọng lượng lỏi thép :Gfe = Gt + Gg A1 Gfe = + (A2 +B2).x2 + B1.x3 x 10 Trọng lượng kim loại làm dây quấn C1 Gdq = theo CT (2-55) TLHD x Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Với C1 = Kdq S a k f k12d Bt2 U r A , Kdqcu = 2,46.10-2 kf hệ số tính tổn hao phụ dây quấn, đầu chi tiết kim loại khác dòng điện xốy gây nên Theo bảng 15 TLHD tra dược kf = 0,95 320.1,36 C1 = 2,46.10-2 = 190,075 (kg) 0,95.0.89 2.1,62 2.1,625.0,1545 C1 Gdq = x 11 Xác định số biểu thức giá thành cực tiểu vật liệu tác dụng: B2 + A 2 19,76 + 38,29 B= = = 0,22 B1 176,3 3 A1 252,79 C= = = 0,48 3B1 3.176,3 D= 2.C1 2.190,08 kdqfe.k = 1,84.1,06 = 1,4 3.B1 3.176,3 Với kdqfe =1,84, tra bảng 16 TLHD k hệ số hiệu chỉnh trọng lượng dây quấn ( dây quấn có thêm sơn cách điện phần điều chỉnh điện áp ỏ cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06 Ta có phương trình : x5 + Bx4 - Cx - D = ⇔ x5 + 0,22x4 - 0,48x – 1,4 = Dùng phương phần mềm MATLAB để giải phương trình ta x = 1,1 Từ ta có β = x = 1,464 Chọn β = 1,464 giá thành máy biến áp thiết kế nhỏ nhát, nghĩa phương án tối ưu măt kinh tế Nhưng ta phải chọn phương án khơng tối ưu mặt kinh tế mà thoả mãn tiêu kỹ thuật giới hạn sai số cho phép Từ x = 1,1 ta tính thơng số sau 252,79 252,79 - trọng lượng thép trụ: Gt = + 38,29.x2 = + 38,29.1,12 = 276,11(kg) 1,1 x - Trọng lượng thép gơng: Gg =176,3.x3 + 19,76.x2 = 176,3.1,13 + 19,76.1,12 = 254,93 (kg) - Trọng lượng lỏi thép: Gfe = Gt + Gg = 276,11+ 254,93 = 531,04(kg) 190,08 C1 - Trọng lượng dây quấn : Gdq = = = 157,1 (kg) 1,12 x 11 Kiểm tra sơ điều kiện phát nóng: Theo cơng thức (2-71) TLHD ta có: xmax ≤ 4,5.10 Với 2,4.10 −12.C1 2,4.10 −12.190,08 = 4,5.10 =1,367 k f Pn 0,95.5200 C1 = 190,08 Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp kf = 0,93 Pn = 5200 (W) tổn hao ngắn mạch Từ ta có x = 1,1 < xmax =1,367 điều kiện phát nóng đảm bảo 12 Trọng lượng góc lõi: G0 = 0,492.104.kg.k1d.A3.x3 = 16,47.x3 theo CT (2-66c) TLHD G0 = 0,492.104 1,02.0,89.0,15453.1,13 = 21,92 (kg) 13 Tiết diện tác dụng trụ Theo cơng thức (2-68) TLHD, ta có Tt = 0,785.k1d.A2.x2 = 0,785.0,89.0,15452.x2 = 0,0167.1,12 = 0,0202 (m2) 14 Tổn hao khơng tải Theo cơng thức (5-23) TLHD ta có: k p0 k p0 G P0 = kpf pt.(Gt +Gg ) + kpf.pg[Gg - (N + 2).G0 + ] Trong N số lượng góc mạch từ N = máy biến áp ba pha kpf hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta kpf = 1,22 kpo = kn.k’po+ k’’po Với kn hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối nghiêng, kn = k’po, k’’po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối góc mạch mạch từ Tra bảng 46a TLHD ta có: k’po = 1,32 k’’po = 1,96 kpo = 4.1,32+1,96 = 7,24 pt = 1,353 (VA/kg) , pg = 1,251(W/kg),G0 = 24,86 (kg) tính 7,24 7,24 Vậy P0= 1,22.1,353.(Gt +Go ) + 1,22.1,251.[Gg - (4 + 2)Go + Go ] = 2 = 1,651Gt + 1,526Gg +2,344G0 = 1,651.276,11+ 1,526.254,93 +2,344.21,92 = 901,593 (W) 15 Cơng suất từ hố may biến áp Theo cơng thức (5-31) TLHD ta có k k k Q0 = ki’f ki’f’.qt(Gt + io Go) + ki’f ki’f’.qg (Gg + ig ir Go-(N+2)G0) + ki’f’ ∑ qk.nk.Tk 2 ’ Trong ki f = kib.kic ; kib hệ số kể đến ảnh hưởng việc cắt gọt bavia ; chọn kib = kic hệ số kể đến ảnh hưởng đến việc cắt dập thép; chọn kic = 1,18 ki’f = kib.kic= 1.1,18 = 1,18 ki’f’ = kig.kie.kit = 1,07 qt = 1,958(VA/kg), qg= 1,675 (VA/kg) suất từ hố trụ gơng qkt = 25100 VA/m2, qkg = 22100 VA/m2 suất từ hố khe hở khơng khí( bảng 50 TLHD) kig hệ số làm tăng cơng suất từ hóa gơng: kig =1,00 Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp kir kể đến ảnh hưởng chiều rộng tơn góc mạch từ , tra bảng 52b ta k ir =1,35 nk số khe hở khơng khí lõi thép Tk = Tt/ diện tích bề mặt khe hở khơng khí kio hệ số gia tăng dòng điện khơng tải cơng suất từ hố tăng lên, kio = 42,45 42,45 1.1,35 Q0 =1,18.1,07.1,958.(Gt + Go) + 1,18.1,07 1,675 [ Gg + Go-(4+ 2).Go ] + 1,07 2 25100 4.Tt / + 1,07 22100 Tt = = 2,473Gt +2,115Gg + 41G0 +123257,06.Tt = 2,473Gt +2,115Gg + 41G0 +123257,06.0,0167.x2 = = 2,473.276,11+2,115.254,93 +41.21,92 +2058,39.1,12 = 4905,026 (VAr) 16 Thành phần phản kháng dòng điện khơng tải Theo cơng thức (2-62) TLHD 4905,026 Q I0 = o = = 1,533 (%) 10.320 10.S 17.Mật độ dòng điện dây quấn: Theo cơng thức (2-70) TLHD ∆ = 0,93.5200 k f Pn = = 2,4.10 −12 Gdq k.G dq 2015 106 A/mm2 Gdq K số phụ thuộc vào điện trở dây qn: K=2,4.10-12 dây đồng 17 Khoảng cách hai trụ: C = d12 + a12 + 2a2 +a22 Với 2a2 = 0,4.d =0,4.0,1545.x = 0,4.0,1545.1,1 = 0,068 18 Trọng lượng dây dẫn: Gdd = 1,03.1,03.Gdq = 1,06.Gdq 19 Giá thành vật liệu tác dụng: Theo cơng thức (2-59), ta có A C1 ' C td = B1 x3 + (B2 + A2).x2 + + kd.fe.k x x Với k = 1,03.1,03 = 1,06 Tra bảng 16 TLHD ta kd.fe = 1,84 252,79 190,08 ' C td = 176,3.x3 + (19,76 + 38,29).x2 + + 1,84.1,06 = 176,3.x3 + 58,05.x2 + x x2 252,79 370,73 + = 841 x x2 Từ số liệu tính tốn ta cho β thay đổi từ 1,2 đến 3,6 ta bảng sau: Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp C 't d t h e o b e t a 980 960 940 920 900 880 860 840 1.5 2.5 3 20 Nhận xét: Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao khơng tải P o = 1200 W dòng khơng tải io = 2,5% ta thấy phương án tính phương án có hệ số β = 1,464 ứng với gí thành nhỏ khơng kha thi với máy biến áp có S= 320kVA β biến thiên từ 1,8 đến 2,4 Bởi với sai số C’td 1% so với giá trị nho ta lấy β = 1,6 Đường kính trụ sắt: d = A β = 0,1545 1,6 = 0,173(m), chọn đường kính tiêu chuẩn d = 0,17 d dm ) = 1,65; x = 1,133; 2a2 = 0,07 (m) A Với trị số β =1,65 bảng ta tính được: Gt = 272,27( kg); Gg = 282,05 (kg) ; GFe = 554,27 (kg); Gdq = 147,97 (kg); Po = 935,781 (W) ; io = 1,628; P0 − P01 Sai số Po 100 = 22 (%); P0 - Đường kính trung bình rãnh dẫn dầu sơ bộ: d12 = a.d = 1,36.0,17 = 0,2312 (m) 3,14.0,2312 π.d12 - Chiều cao dây quấn sơ bộ: l = = = 0,44 (m) 1,65 β - Tiết diện hữu dụng trụ sắt: Tt = kđ.Tb = 0,97.0,02085 = 0,02022 (m2) ; Với Tb = 0,02085m2 theo bảng 42 TLHD ứng với d = 0,17 m - Khoảng cách hai trụ: C = d12 +a12 +2a2 +a22 = 0,2312 + 0,02+0,07 + 0,018 = 0,34 (m) - Tính lại trị số β : β = ( Trang Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp - Mật độ dòng điện: ∆ = 2015 Gdq 106= 140,2 106 = 3,69.106(A/m2); - Giá thành : C’td = Gfe + kd.fe.Gdd = 842,88 - Sức điện động vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,02022= 7,27(V) CHƯƠNG III TÍNH TỐN KẾT CẤU DÂY QUẤN CỦA MÁY BIẾN ÁP I Tính tốn dây quấn thứ cấp (hạ áp) Sức điện động vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,02022 = 7,27 (V) Số vòng dây pha dây quấn hạ áp: U t2 231 W2 = = = 31,77= 32 (vòng) Uv 7,27 Ut2 điện áp trụ dây quấn thứ cấp , Ut2 = 231 V ba trụ 231 Điện áp thực vòng dây Uv = = 7,22 (V) 32 Mật độ dòng điện trung bình: Pn U v 5200.7,22 104= 0,746.0,93 .104= 3,52 (MA/m2) ∆ tb = 0,746 kf S.d 12 320.0,2312 Tiết diện vòng dây sơ bộ: I2 461,88 T’2 = = = 131,22.10-6 (m2) =131,22 (mm2) ∆ tb 3,52.10 Theo bảng 38 TLHD , với S = 320kV, I = 461,88 A, U2 = 231 V , T’2 =131,22mm2 , ta chọn dây quấn hạ áp kiểu hình xoắn mạch đơn dây dẫn chữ nhật Chiều cao sơ vòng dây l2 hv2 = - hr2 W+4 Trong hr2 kích thước hướng trục rãnh dẫn dầu bánh dây Theo bảng 54a TLHD ta chọn hr2 = mm 0,44 hv2 = - 0,005 = 0,00722 (m) = 7,22 mm 32 + Chọn dây dẫn: Với hv2 = 7,22 mm T’2 = 131,22 mm2 Trang Đồ án mơn 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 = mm b = mm Tiết diện 35,1 mm2 Chọn sợi chập song song vòng 4×8 Quy cách dây quấn sau: Π Cд - × ;31,1 4,5 × 8,5 Tiết diện vòng dây: T2 = nv2.Td2 = 4.31,1 = 124,4 (mm2) Chiều cao thực vòng dây: hv2 = b’= 8,5 mm Mật độ dòng điện thực dây quấn hạ áp: I 461,88 ∆2 = = = 3,71 MA/m2 T2 124,4.10 −6 10 Chiều cao thực dây quấn hạ áp Ở ta chọn dây quấn hình xoắn mạch đơn hốn chỗ, có rãnh dầu tất bánh dây l2 = b’.10-3(W2 +4) +k.hr2 (W2 +3).10-3 =8,5 (32+4)10-3 + 0,9.5 (32+3)10-3 = 0,464 (m) Trong k hệ số kể đến co ngót đệm sau ép chặt cn dây Chọn k = 0,9 11 Bề dày dây quấn hạ áp a2 = 4.a’.10-3 = 4.4,5.10-3 = 18.10-3(m) = 0,018 m 12 Đường kính dây quấn hạ áp: D2’ = d+2.a01 10-3 với a01 = 15mm, d = 0,17m; D’2 = 0,17+2.0,015 = 0,2 (m) 13 Đường kính ngồi dây quấn hạ áp D’’2 = D’1 + 2.a2 = 0,2+2.0,018 = 0,236(m) 14 Bề mặt làm lạnh dây quấn M2 = 2.t.k Π (D2’ +a2)(a2 + b’10-3).W2 (m) Với k = 0,75 la hệ số kể đến che khuất bề mặt dây quấn que nêm chi tiết cách điện khác M2 =2.3.0,75.3,14(0,2 + 0,018)(0,018 + 8,5.10-3).32 = 2,612 m2 15 Trọng lượng dây quấn thứ cấp (hạ áp) D ' + D '2' Gcu2 = 28.t W2.T2.103 (kg 0,2 + 0,236 = 28.3 32.124,4.10-3 = 72,9 (kg) 16 Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cách điện Gdq2 = 1,06.Gcu2 =1,06.72,9 = 77,3 (kg) II Tính tốn dây quấn sơ cấp (cao áp): Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp: Trang 10 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp − π.U nr − 3,14.1,756 3,82 i2max = In2.(1 + e U nx ) = 10950,7.(1 + e ) = 19143,02(A) Lực học tác dụng lên dây quấn: Lực tác dụng dòng điện dây quấn với từ thơng tản Khi ngắn mạch, lực co học tác dụng lên dây quấn khơng Mặt khác vòng dây có cách điện, có đệm lót… Và tính đàn hồi chi tiết có ảnh hưởng đến lực tác dụng lên dây quấn nên thực tế lực tác dụng lại nhỏ lực co học tính tốn 2.1 Lực hướng kính ( lực ngang trục ) Fr từ thơng tản dọc B tác dụng với dòng điện gây nên Theo cơng thức (4-34) TLHD ta có: Fr = 0,628.(imax.W)2 β kr.10-6(N) Trong đo W số vòng dây tồn phần dây quấn với cuộn cao áp số vòng dây W ứng với điện áp dịnh mức - Lực hướng kính với cuộn dây thứ cấp (HA): Fr2 = 0,628(i1max.W2)2 β kr.10-6 (N) Với: i2max = 19143,02(A) W2 = 32 , kr = 0,95 , β = 1,61 Fr2 = 0,628(19143,02.32)2.1,61.0,95.10-6 = 360,44.103 (N) - Lực hướng kính với cuộn dây sơ cấp ( CA) :Fr1 = 0,628(i1max.W1)2 β kr.10-6 (N) Với: i1max = 510,64(A) W2 = 1200 , kr = 0,95 , β = 1,61 Fr1 = 0,628(510,64.1200)2.1,61.0,95.10-6 = 360,663.103 (N) Trang 16 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Tác dụng lực hướng kính lên dây quấn đồng tâm B Fr Fr a1 a12 a2 B Từ trường tản dọc ngang dây quấn dồng tâm Dây quấn =0 Dây qn =0 =0 =0 + Fn = Fn = Lực hướng trục tác dụng dây Trang 17 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp 2.2 Lực dọc trục Lực dọc trục từ thơng tản ngang trục tác dụng với dòng điện dây quấn sinh Từ thơng tản ngang trục B’ phụ thuộc vào chiều cao l chiều rộng dây quấn Theo cơng thức ar (4-36) TLHD ta có: F’t = Fr (N) 2.l 0,03 ar = 360,44.103 = 11652,15 (N) 2.0,464 2.l 0,03 a - Đối với dây quấn sơ cấp (CA) : F’1t = Fr1 r = 360,663.103 = 11659,36 (N) 2.0,464 2.l - Lực F’t có tác dụng ép hai phía dây quấn theo chiều dọc F’t cực đại hai đầu ép lại có khch hướng làm sập vòng dây ngồi ta khơng quấn chặt - Các lực ép chiều trục hai dây qn: Do cuộn dây phân bố theo chiều cao nên lực hướng trục F’’t = Dựa vào phân bố lực ép vào dây quấn, ta thấy lực ép cực đại chiều cao dây quấn Fe = F’t; lực đẩy gơng lên FG = Tính ứng suất dây quấn: 3.1 Ứng suất phá đứt dây qn: F 10 −6 σ nr = nr (MN/m2) , T W Fr Trong đó: Fnr = (N) , T tiết diện vòng dây, W số vòng dây dây quấn 2.π F 10 −6 σ nr1 = nr1 - Với dây quấn sơ cấp (CA): (MN/m2) T1 W1 - Đối với dây quấn thứ cấp ( HA): F’2t = Fr2 360,663.10 Fr1 = = 57,43.103(N), T = 3,53 mm2, W1 =1200 (vòng), 2.3,14 2.π 57,43.10 10 −6 σ nr1 = = 13,55 (MN/m2) < 30 (MN/m2) đạt tiêu chuẩn với dây đồng 3,53.10 −6.1200 Fnr 10 −6 - Với dây quấn thứ cấp (HA): σ nr = (MN/m2) T2 W2 Với: Fnr1 = 360,44.10 Fr Với: Fnr2 = = = 57,395.103 (N), T2 = 124,4 mm2 , W2 = 28 Vòng 2.3,14 2.π 57,395.10 3.10 −6 σ nr = = 14,42 (MN/m2) < 30 (MN/m2) đạt tiêu chuẩn dây đồng −6 124,4.10 32 3.2 Ứng suất lực chiều trục gây nên: Lực chiều trục chủ yếu lực nén Fn Lực chủ yếu làm hỏng miếng đệm cách điện vòng dây - Với dây quấn có nêm chèn: F 10 −6 σn = n (MN/m2) n.a.b Trong đó: Fn = F’1t = 11659,36 (N) - hợp lực lớn nhất-; F’’1t= Trang 18 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp n số miếng đệm theo chu vòng tròn dây quấn Theo bảng 30 TLHD ta chọn miếng đệm n = Kích thước miếng đệm 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 TỐN MẠCH TỪ Xác định h thước cụ thể máy biến áp: Mạch từ máy biến áp ta thiết kế gồm thép cán lạnh đẳng hướng 3404, bề dày thép 0,35 mm Kết cấu lõi thép kiểu ba pha ba tru, thép ghép xen kê, có mối ghép xiên góc Ép trụ nêm dây quấn Ép gơng xa ép gơng, bu lơng đặt phía ngồi 1.1 Trụ: Với trụ có đường kính d = 0,17m, cơng suất định mức S dm =320 kVA Tra bảng TLHD ta chọn số bậc thang trụ Tra bảng 41a ta chiều rộng a chiều dày b tập thép bảng sau: Báûc Chiãưu räüng (a)mm 160 145 130 110 85 50 Chiãưu dy (b) mm 28 17 10 10 8 1.2 Gơng: Với máy biến áp cơng suất nhỏ 1000 kVA Dùng cách ép gơng xà ép bu lơng khơng xun qua gơng Tra bảng 41b , Ta chọn số bậc gơng chiều rộng tập thép ngồi 100 mm Báûc Chiãưu räüng (a)mm Chiãưu dy (b) mm Trang 19 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp 160 145 130 110 85 50 85 110 10 10 17 28 28 17 10 10 18 18 10 10 130 17 145 160 Một phần tư tiết diện trụ 85 110 130 28 145 160 Một phần tư tiết diện gơng 1.3 Tiết diện tổng bậc thang trụ: −6 Tbt = ∑ at bt 10 (m2) Trong : at, bt kích thước bậc thang trụ (m) Tbt = 2.[ 160.28 + 145.17 + 130.10 + 110.10 + 85.8 + 50.8].10-6 = 0,02085(m2) 1.4 Tiết diện tác dụng sắt: Tt = kđ Tbt (m2), kđ hệ số chêm kín, kđ = 0,97; Tt = 0,97.0,02328 = 0,02022(m2) 1.5 Tổng chiều dày thép tiết diện trụ: bt = 28+17+10+10+8+8 = 81 (mm ) = 0,081m 1.6 Tiết diện bậc thang nửa tiết diện gơng: Tbg = [ 160.28 + 145.17 + 130.10 + 110.10 + 85.18.].10-6 = 0,010875 (m2) 1.7 Tiết diện tồn bậc thang gơng: Tbg =0,010875 = 0,02209 m2 1.8 Tiết diện tác dụng gơng Tg = kđ Tbg = 0,97.0,02376 = 0,02109 ( m2 ) 1.9 Chiều dày gơng Chiều dày gơng tổng chiều dày tập thép trụ: −3 bg = ∑ b t 10 (m) = bT = 0,083m 1.10 Số thép bậc trụ gơng: b t k d nδ = δ t 10 −3 Trong δ t chiều dày thép: δ t = 0,35 mm, kđ hệ số điền kín kđ = 0,97 Vậy thép bậc trụ gơng tính bảng sau: • Đối với trụ: Trang 20 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Säú lạ thẹp n δ Báûc Bãư dy (bt )mm 28 17 10 10 8 78 Báûc Bãư dy (bt )mm 28 17 10 10 18 Säú lạ thẹp n δ 78 • Đối với gơng: 47 28 28 22 22 47 28 28 50 1.11 Chiều cao trụ sắt: l1 = l + 2lo = 0,464 +2.0,05 = 0,564 ( m) 1.12 Khoảng cách hai trụ kề nhau: C = D1’’ + a22.10-3 (m) = D1’’ đường kính ngồi dây quấn sơ cấp (CA) D1’’ = 0,295 m a22 khoảng cách dây quấn sơ cấp cạnh a22 = 0,018m C = 0,295 +0,018 = 0,313= 0,31 m ( C làm tròn đến 0,5 cm ) 1.13 Trọng lượng săt gơng: Gg = Gg’’+ G’g Trong đó: Gg’’ khối lượng góc; Gg’’ = 4.Go /2 = 2Go Go lượng sắt góc mạch từ Theo cơng thức (5-9) TLHD ta có : Go = 2.kđ γ 10-6(a1t.a1g.b1t + a2t.a2g.b2t + + antang.bnt) kđ hế số điền kín: kđ = 0,97 γ tỷ trọng thép ( kg ), thép cán lạnh γ = 7650 kg m m ⇒ Go = 2.0,97.7650.10-9(160.160.28 + 145.145.17 + 130.130.10 + 110.110.10 + 85.85.8 + 50.50.18 ) = = 14841.10-9 1701875 = 21,77 (kg) Gg’’ = 2.Go = 43,54 (kg) Khối lượng gơng: G’g G’g = 2.(t-1)C.Tg γ (kg) t số trụ mang dây quấn, t = C khoảng cách hai trụ kề nhau, C = 0,31m Trang 21 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp γ tỷ trọng thép, γ = 7650 kg m3 Tg tiết diện hửu ích gơng Tg = 0,02109 m2 Gg’ = 2.(3-1).0,31.0,02109 7650 = 200,06(kg) Từ ta có: Gg = Gg’ + Gg’’ = 200,06+ 43,54 = 243,6 (kg) 1.14 Trọng lượng thép trụ: Với tiết diện gơng hình bậc thang nhiều bậc tính hai thành phần: Gt = Gt’ + Gt’’ (kg) Trong đó: Gt’ trọng lượng sắt phần trụ ứng với chiều cao cửa sổ mạch từ Gt’= t.Tt.lt γ (kg) Với: t số trụ, t= Tt tiết diện hữu ích trụ : Tt = 0,02022m2 lt chiều cao trụ, lt = 0,512 m γ tỷ trọng thép, γ = 7650 kg m Gt’ = 3.0,02022.0,564.7650 = 261,72(kg) Gt’’ trọng lượng sắt phần trụ nối gơng Gt’’= t(Tt.a1g γ 10-3 - G0) kg = 3(0,02022.160.7650.10-3 – 21,77) = (kg) Vậy khối lượng thép làm trụ: Gt = Gt’ + Gt’’ = 261,72+ = 270,72(kg) Khối lượng thép tồn mạch từ:GFe = Gt + Gg = 270,72+ 243,6 = 514,32 (kg) II TÍNH TỐN TỔN HAO KHƠNG TẢI, DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẢI, HIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP Tính tổn hao khơng tải Tổn hao khơng tải gồm hai phần tổn hao trụ tổn hao gơng 1.1 Trị số tự cảm: U v 10 7,22.10 Bt = = = 1,608 ( T ) 4,44 f Tt 4,44.0,02022 50.10 U v 10 7,22.10 Bg = = = 1,542 ( T ) 4,44 f Tg 4,44.0,02109 50.10 Theo bảng 45 TLHD Với tơn cán lạnh 3404 dày 0,35 mm ta tra suất tổn hao : Với Bt = 1,608 T tra Pt = 1,295 (W/kg), Pkt =990( W/m2) Với Bg = 1,542 T tra Pg = 1,207(W/kg), Pkg = 934 ( W/m2) 1,608 Bt Ở mối nối nghiêng: Bkn = = = 1,137(T) tra Pkn = 515 W/m2 2 Tiết diện khe hở khơng khí mối nối thẳng tiết diện trụ gơng Tiết diện khe hở khơng khí ỏ mối nối ngiêng bằng: Tn = Tt = 0,02022 = 0,0286 (m2 ) 1.2 Tổn hao khơng tải: Theo cơng thức (5-22) TLHD : PT + Pg P0 = kpc.kpb[ PT.GT + Pg.(G’g- N.G0) + G k p0 + ∑ Pk n k Tk ].kpg.kpe.kpt Trong : N số lượng góc nối mạch từ: N = kpo = kn.k’po+ k’’po hệ số kể đến tổn hao phụ góc nối mạch từ Với kn hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối nghiêng, kn = Trang 22 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp k’po, k’’po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối góc mạch mạch từ Tra bảng 46a TLHD ta có: k’po = 1,32 mối nối nghiêng k’’po = 1,96 mối nối thẳng Ta tra bảng 47 TLHD kpo = 10,18 nk số khe nối thép mạch từ với mối nối chọn Mối nối nghiêng: nkn = 4, mối nối thăng nkt = kpg hệ số gia tăng tổn hao gơng kpg = bậc gơng nhỏ trụ bậc kpt hệ số tổn hao thao lắp gơng để lồng dây quấn vào trụ Với S = 320 ta chọn k pt = 1,02 kpe hệ số kể đến tổn hao ép trụ để đai Theo bảng 46b TLHD ta chon k pe = 1,03 với tơn có ủ kpc hệ số kể đến tổn hao cắt dập tơn thành kpc = 1,2 với tơn rộng 0,05 m kpb hệ số kể đến tổn hao gấp mép khử bavia, Sau cắt dập thành tấp khử bavia có ủ lại thép nên kpc.kpb = Pt pg suất tổn hao ỏ trụ gơng Pk tổn hao mối nối Mối nối nghiêng: Tkn = 0,0286 (m2 ); Tkt = 0,02022 (m2 ) 1,295 + 1,207 21,77.10,18 + 515.4.0,0286 P0 = 1.[1,295 270,72 + 1,207 ( 200,6 – 4.21,77) + + 990.1.0,02022 + 2.934.0,02109].1.1,03.1,02 = 948 (W) Cơng suất từ hố (Cơng suất phản kháng ) Theo CT (5-30) TL[1] : qt + q g ' Q0 = {kib.kic[qt.Gt + qg(G g -N.G0) + kir.kio.G0 ] + ∑ q k nk Tk }.kig.kie.kit (VA) Trong đó: N=4 Go = 25,26 kg G’g = 232,75 kg Gt = 269,44 kg qt, qg tổn hao cơng suất từ hố trụ gơng, tra bảng 50 TLHD ta được: Với Bt =1,608 T tra qt = 1,775 (VA/kg), qkt = 23500 VA/m2 Bg = 1,542T tra qg = 1,575 (VA/kg)qkg = 20700 VA/m2 Bkn = 1,137 T tra qkn = 4000 (VA/m2 ) Diện tích bề mặt khe hở khơng khí: Tkn = 0,0286 (m2 ); Tkt = 0,02022 (m2 ) kir hệ số kể đến ảnh hưởng chiều rộng tơn góc mạch từ Tra bảng 52b TLHD , kir = 1,35 kio hệ số chung, kể đến ảnh hưởng góc nối phân phối khác số lượng mối nối nghiêng thẳng kig = kn.k’io + kt.k’’io; tra bảng 52 TLHD ta được: k’io = 4,3, mối nối nghiêng k’’io = 11; mối nối thẳng Tra bảng 53 ta kio = 42,45 kig = hệ số làm tăng cơng suất từ hố kie hệ số kể đến ảnh hưởng việc ép mạch từ để đai kie = 1,04 Trang 23 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp kit hệ số kể đến tăng cường cơng suất từ hố tháo lắp gơng đển cho dây quấn vào trụ kit = 1,02 kib hệ số kể đến ảnh hưởng việc cắt gọt bavia sau cắt gọt , kib = 1,00 kic hệ số kể đến ảnh hưởng việc cắt dập thép, chọn kic = 1,18 với tơn 3404 có ủ 1,775 + 1,575 1,35 42,45.21,77] + Q0 = {1.1,18.[ 1,775.270,72 + 1,575 (200,6 - 4.21,77) + 4000.4.0,0286 + 23500.1.0,02022 + 20700.2.0,02109}.1.1,04.1,02 = 5627 (VAr ) Dòng điện khơng tải 3.1 Thành phần phản kháng dòng điện khơng tải Q 5627 iox = = = 1,758 % 10.S 10.320 3.2 Thành phần tác dụng dòng điện khơng tải: 948 P ior = = = 0,3 % 10.S 10.320 Dòng điện khơng tải tồn phần; i0 = 2 ior + iox = 0,3 + 1,758 = 1,783 % Hiệu suất máy biến áp tải định mức: P0 + Pn 948 + 5617,78 η = (1) 100 = (1) 100 = 98 % Pdm + P0 + Pn 320000 + 948 + 5617,78 Chương IV TÍNH TỐN NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP I TÍNH TỐN NHIỆT CỦA DÂY QUẤN Nhiệt độ chênh lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngồi nó: Theo cơng thức (6-1 ) ta có: Trang 24 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp qδ λcd Trong δ chiều dày cách điện phía dây dẫn δ = 0,5 −3 10 = 0,25.10-3 m λcd suất dẫn nhiệt lớp cách điện dây dẫn, theo bang 54 TLHD ta có: λcd = 0,17W/m.0C ứng với sơn - Đối với dây quấn hạ áp: qδ θ 02 = ; λcd Vì dây quấn hạ áp quấn hình xoắn đơn dây dẫn chữ nhật Pcu k f q2 = M2 Pcu2 tổn hao đồng dây quấn hạ áp, Pcu2 = 2205,73W M2 bề mặt làm lạnh dây quấn hạ áp, M2 = 2,61 m2 kf hệ số tổn hao phụ ứng với dây quấn hạ áp, kf = 1,0123 2408,16 1,012 = 923 (W/m2) q2 = 2,612 θ0 = δ δ 923 0,25.10 −3 = 1,36 ( 0C) 0,17 - Đối với dây quấn cao áp: θ 02 = Vì dây quấn cao áp làm dây dẫn tròn nên theo CT ( 6-3a ) : θ 01 = p.a 8.λtb a chiều dày dây quấn cao áp a = 0,0095m p tổn hao đơn vị thể tích dây quấn tính theo cơng thức: ∆ d2 p = 1,68 10 −8 ( d '+δ )d ' λλ (d '+δ1 ) λtb suất dẫn nhiệt trung bình : λtb = λδ1 + λ1d ' λcd λ= suất dẫn nhiệt bình qn quy ước dây quấn 0,7 α λ1 suất dẫn nhiệt cách điện lớp , theo bảng 54 ta có λ1 = 0,17 δ bề dày chắn cách điện lơp: δ làm giấy dày : 4x0,12mm, dây quấn sơ cấp có lớp nên ta dùng cách điện, δ =4.0,12 = 0,48mm α= 0,17 d '−d 0,5 = 0,486 ( W/m.0C ) = = 0,25 ; λ = 0,7 0,25 d Trang 25 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp λtb = 0,486.0,17(2,5 + 0,48) = 0,371 ( W/m.0C ) 0,486.0,48 + 0,17.2,5 p = 1,68 θ 01 = ∆1 d 3,49 2.1012.2,12 2.10 −6 10 −8 = 1,68 .10 −8 = 11,08.10 ( W/m3) −6 (d '+δ ) d ' (2,65 + 0,48).2,65.10 p.a 11,08.10 4.(0,0095) = = 3,36 ( 0C ) 8.λtb 8.0,371 Nhiệt độ chênh mặt ngồi dây quấn dầu θ d - Dây quấn hạ áp: 0,6 Theo CT ( 6-10b) ta có: θ d = k1 k k 0,35.q ( 0C ) k1 = 1,0 hệ số kể đến tốc độ chuyển động dầu dây k2 = 1,1 dây quấn (HA) k3 hệ số kể đến đối lưu kho khăn dầu bề rộng ( hay cao) tương đối rãnh dầu ngang gây nên Với hr2 = mm, a2 = 18mm chiều dày dây quấn tra bảng 55 với hr2/a2 = 0,27 ta được: k3 = 0,8 q2 = 923(W/m2) θ d = k1 k k 0,35.q 0,6 = 1.1,1.0,8.0,35.923 0,6 = 18,52 ( 0C ) - Với dây quấn sơ cấp (CA): Theo cơng thức (6-2) TLHD: PCu1 k f 2970 1,0055 = = 677,13 (W/m2) q1 = M1 4,41 Với PCu1 tổn hao đồng dây quấn sơ cấp PCu1 = 2970 W M diện tích bề mặt làm lạnh dây quấn sơ cấp.Đối với dây quấn khơng phân tổ hợp quấn lên qua nêm có hai mặt làm lạnh: M1 =3,4m2 tính phần dây quấn θ d = k1 k k 0,35.q1 0, = 1.1.0,8.0,35.677,130,6 = 13,98 ( 0C ) Nhiệt độ chênh trung bình dầu với vách thùng: θ d.t Sơ ta chon nhiệt độ chênh θ d.t = ( 0C ) Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu: - Đối với dây quấn HA: θ odtb = 1,36 + 18,52 = 19,88 ( 0C ) - Đối với dây quấn CA: θ odtb = 3,36 + 13,98 = 17,34 ( 0C ) II- TÍNH TỐN NHIỆT CỦA THÙNG DẦU Với cơng suất m.b.a S =320kVA, theo bảng 57 TlHD ta chọn kết cấu thùng vách thùng phẳng có tản nhiệt kiểu ống Các kích thước tối thiểu bên thùng a) Các khoảng cách cách điện từ dây dẫn đến vách thùng, đến xà ép gơng xác định sau: a) Chiều rộng tối thiểu thùng: B = D’’1 + ( s1 + s2 + d1 + s3 + s4 + d2).10-3 (m) b) Chiều dài tối thiểu thùng A = 2C + D’’1 + 2.s5.10-3 (m) Trang 26 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Với Uth1 = 45 kV; tra bảng 31 TLHD ta khoảng cách từ dây dẫn CA đến dây quấn CA s1 =32 mm ( Tra bảng 31 ) s = 32mm khoảng cách từ dây dẫn dây quấn CA đến vách thùng d1 đường kính dây dẫn có bọc cách điện dây quấn CA, d1 = 25 mm s4 khoảng cách từ dây dẫn khơng có vỏ bọc cách điện dây quấn hạ áp đến vách thùng theo bảng 31 ta s4 = 12mm s3 = 50 mm khoảng cách từ dây dẫn dây quấn hạ áp có U th = kV đến dây quấn cao áp có Uth = 45 kV (theo bang 32) s2 d1 B hg s1 D’’ s3 H2 D’’ lt H H1 s4 hg s5 d2 n Dùng để xác định kích thước thùng d2 = 10 mm kích thước dây dẫn khơng bọc cách điện (thanh dẫn trần dây quấn hạ áp) b) Chiều rộng tối thiểu thùng B = D’’2 + ( s1 + s2 + d1 + s3 + s4 + d2).10-3 = 0,295 + ( 32 + 32 + 25 + 50 + 12 + 25 ).10-3 = 0,469 (m) Để tâm trụ nằm ta lấy B = 0,48 m c) Chiều dài thùng dầu: A = 2C + B = 0,31 + 0,48 = 1,1 (m) d) Chiều cao thùng dầu H = H1 + H2 H1 chiều cao từ đáy thùng đến lõi sắt H1 = lt + 2hg+ n.10-3 ; n = 40 mm chiều dày lót gơng H1 = 0,564 + 2.0,17 + 30.10-3 = 0,934 (m) H2 khoảng cách tối thiểu từ gơng đến nắp thùng , tra bangr 58 TLHD ta H = 300(mm) =0,3 m H = 0,934 + 0,3 = 1,243 (m) Tính diện tích bề mặt xạ đối lưu thùng dầu - Ta thiết kế thùng dầu đáy van, dùng tản nhiệt kiểu thẳng Trang 27 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp - Theo CT (6-20) TLHD ta có bề mặt xạ thùng dầu hình van: Mbx = Mơv.k = [2(A - B) + π B].H.k Trong Mơv = [2(A - B) + π B].H = [2(1,1 - 0,48) +3,14.0,48 ].1,243 = 3,415 (m2 ) diện tích mặt thùng phẳng đáy ovan (bề mặt đối lưu thùng máy phẳng.) k hệ số kể đến ảnh hưởng hình dáng mặt thùng nhẵn, sơ ta chon bảng 59 TLHD k = 1,8 Mbx = 3,415.1,8 = 6,147 (m2 ) - Bề mặt đối lưu cần thiết với vói θ tk (CT 6-22 –TLHD) 1,05.∑ P − 1,12M bx M’đl = 1,25 2,5.θ tk ∑P = P o + Pn = 948 + 5617,78 = 6565,78 (W); Mbx = 6,147(m2 ) θ tk nhiệt độ chênh thùng dầu khơng khí θ d.k = 60 - θ o.dtb (0C) –CT (6-23) TLHD gia trị lớn nhiệt độ trung bình dầu với khơng khí θ o.dtb nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu , lấy giá trị lớn cuộn CA & HA ta θ o.dtb = 19,88 0C; θ d k = 60 – 19,88 = 40,12 (0C) θ t k = θ d k - θ d t Từ ta có nhiệt độ chênh thùng đối vớ khơng khí σ(θ d.t + θ tk ) ≤ 50 C ⇔ 1,2.40,12 = 48,14 C ≤ 50 C Theo điều kiện (6-25)TLHD ta có: Thỗ θ d.k mãn điều kiện Trong θ d.t nhiệt độ chênh dầu với thùng : θ d.t =5 (0C) σ hệ số xác định tỉ số nhiệt độ chênh dầu khơng khí lúc lớn với trị số trung bình, sơ chọn σ = 1,2 Từ ta có nhiệt độ chênh trung bình thùng dầu với khơng khí θ tk θ tk = θ d.k - θ d.t = 40,12 - =35,12 (0C) - Bề mặt đối lưu cần thiết thùng với θ tk =35,12 1,05.6565,78 − 1,12.6,147 = 25,37 (m2) M’đl = 2,5.35,121, 25 - Bề mặt đối lưu nắp thùng: ( B + 0,12) Mn.đl = 0,5 [(A – B)(B+0,12) + π ]= (0,48 + 0,12) =0,5[(1,1-0,48).(0,48+0,12)+ π ] = 0,327 (m2) Trong 0,12 bề rộng hai bên vành nắp 0,5 hệ số kể đến che khuấ bề mặt thùng - Bề mặt đối lưu tản nhiệt ∑ Μ b.dl = 25,37 – 6,142 – 0,327 = 18,901 (m2) - Bề mặt đối lưu tản nhiệt quy mặt thùng phẳng Trang 28 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp Mb.đl = Mơ.đl kh.đl + Mg.đl = 2,733.1,26 + 0,15 = 3,564 (m2) Trong đó: Mơ.đl = 2,733 (m2) bề mạt đối lưu ống, tra bảng 63 TLHD kh.đl = 1,26 hệ số hình dáng tản nhiệt, tra bảng 56 TLHD, Mg = 0,15 bề mặt đối lưu hai ống góp dãy ống., theo bảng 63 TLHD - Số tản nhiệt cần thiết: nb = ∑ Μ b.dl /Mb.đl = 18,901 / 3,594 = - Bề mặt đối lưu thực thùng: Mđl = ∑ Μ b.dl + Mơv + Mn.đl = 3,594 + 3,415 + 0,327 = 25,306 (m2) III TÍNH TỐN CUỐI CÙNG NHIỆT ĐỘ CHÊNH CỦA DÂY QUẤN VÀ DẦU MÁY BIÊN ÁP Nhiệt độ chênh thùng với khơng khí: ,8 k ( P0 + Pn ) 1,05(948 + 5617,78) θ t k = = 2,8.6,147 + 2,5.25,306 2,8M bx + 2,5M dl k = 1,05 Với m.b.a đơn Nhiệt độ chênh dầu sát vách thùng so với thùng: 0, 0.8 = 35,076 C 0, 0,6 k (P0 + Pn ) 1,00.(948 + 5617,78) 6565,77 θ d.t = 0,165. = 0,165. = 0,165. = 5,1( C ) 20,14 ∑ M d.l M ov + 6.M b.dl + M n.dl ∑ M d.l tổng bề mặt đối lưu vách thùng phẳng, ống, nắp k1 =1 làm nguội dầu tụ nhiên Nhiệt độ chênh dầu so với khơng khí: θ ' d k = θ t k + θ d t = 35,08 + 5,1 = 40,18( C ) Nhiệt độ chênh lớp dầu so với khơng khí: θ d k = (θ t k + θ d t ).σ = (35,08 + 5,1).1,2 = 48,216( C ) < 50 (0C) đạt tiêu chẩn Nhiệt độ chênh dây quấn khơng khí: - Đối với dây quấn HA: θ o.k = θ o.dtb + θ ' d k = 40,18 + 19,88 = 60,06( C ) ≈ 60 C ≤ 60 C thỗ mãn điều kiện cho phép - Đối với dây qn CA: θ o.k = θ o.dtb + θ ' d k = 40,18 + 17,34 = 57,52( C ) ≤ 60 C thỗ mãn điều kiện cho phép IV XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT MÁY,VỎ MÁY, DẦU VÀ BÌNH DÃN DẦU + Trọng lượng ruột máy phần tác dụng: Gr = 1,2.(Gdq + Gl) = 1,2(174,48 + 3,85 +0,11+ 514,32 ) = 831,312 (kg) Gdq tồn trọng lượng dây quấn dây dẫn Gl trọng lượng lõi sắt 1,2 hệ số kể đên trọng lượng ruột máy tăng thêm cách điện kết cấu khác Trang 29 Đồ án mơn học thiết kế máy biến áp + Trọng lượng thùng: Gth = V γ Fe +Gb.tn V thể tích vỏ máy; γ Fe = 7850 (kg/m3) Gb.tn trọng lượng tản nhiệt , tra bảng 62 ta Gb.tn = 6.41,14 = 246,85 (kg) Gth = (Mov + Mn.dl/0,5) δ γ Fe + Gb.tn ( δ =4 mm bề dày tơn làm thùng) Gth = (3,415 + 0,327/0,5).0,004.7850 + 246,85 = 350,73 + Trọng lượng dầu: Thể tích dầu thùng : Vd = Vt – Vr Vt thể tích bên thùng dầu phẳng Vr thể tích ruột máy Vt = Mn.H πB 3,14.0,48 + B( A − B) = + 0,48(1,1 − 0,48) = 0,654 (m2 ) diện tích nắp thùng Mn = 4 Vt = 0,654.1,243 = 0,8129 (m3) Gr 831,312 = = 0,15114(m ) Vr = γr 5500 Vr thể tichd ruột máy γ r tỉ trọng trung bình ruột máy Trọng lượng thùng dầu: Gd = 1,05[0,9(Vt – Vr) γ d +Gd.ơ ] =1,05[0,9(0,8129 – 0,15114).850 +6.30] = Trang 30