Thiết kế máy điện máy biến áp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN HÀ NỘI Tháng 07 năm 2016 Thiết Kế Máy Điện MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC .4 CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MBA I Quá trình hình thành phát triển máy biến áp: II MBA thông số đặc trưng: Khái niệm MBA: Nguyên lý MBA: Các thông số đặc trưng MBA: 3.1 Dung lượng hay công suất định mức Sđm : 3.2 Điện áp định mức: 3.3 Dòng điện định mức: 3.4 Hệ số biến áp: .8 3.5 Điện áp ngắn mạch: .8 3.6 Dòng không tải: 3.7 Tổ nối dây: III Phân loại MBA: .10 Máy biến áp điện lực: 10 1.1 MBA dầu: 10 1.2 MBA khô: 11 Máy biến áp chế tạo theo mục đích sử dụng: 11 2.1.MBA đo lường: 11 2.2 MBA làm việc ngắn mạch: .11 2.3 MBA hàn: 12 2.4 MBA lò: .12 2.3 MBA tự ngẫu: .12 CHƯƠNG II : CẤU TẠO CHUNG MBA ĐIỆN LỰC 13 I Lõi thép 13 Các loại thép kỹ thuật điện dùng chế tạo MBA 13 Lõi thép 15 2.1 Các loại lõi thép : .15 2.2 Lắp ghép mạch từ: 15 II Dây quấn: 17 Thiết Kế Máy Điện Các loại dây dẫn dùng làm dây quấn : .17 Các phương pháp quấn dây: .17 2.1.1 Dây quấn lớp dây dẫn tiết diện chữ nhật: 17 2.1.3 Kiểu quấn xoáy ốc liên tục: .18 2.1.4 Dây quấn hình xoắn: .19 2.2 Dây quấn xen kẽ: .20 PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MBA 21 CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC THỦ YẾU 22 I Các đại lượng điện MBA: .22 Công suất pha trụ MBA: 22 Dòng điện dây định mức MBA: 22 Điện áp pha định mức: 22 Dòng điện pha định mức: 22 Các thành phần điện áp ngắn mạch: 22 Điện áp thử cuộn dây: 23 II Chọn số liệu xuất phát để thiết kế sơ lõi thép: 24 Lõi thép MBA: 24 Vật liệu chế tạo lõi thép: 24 Suất tổn hao suất từ hoá trụ gông: 24 Chiều rộng quy đổi rãnh từ trường tản ar : 25 Chọn cách điện: 25 III Xác định kích thước chủ yếu: 25 Công suất trụ MBA: 27 Trọng lượng tác dụng MBA: 28 2.1 Trọng lượng tác dụng lõi thép: 28 2.2 Trọng lượng dây quấn đồng: 30 2.3 Tính toán giá thành vật liệu tác dụng nói chung MBA: 31 2.4 Tổn hao không tải MBA: 32 2.5 Thành phần phản kháng dòng không tải: 32 2.6 Mật độ dòng điện dây quấn: 33 Các kích thước chủ yếu: .34 3.1 Đường kính trụ sắt: 34 3.3 Chiều cao dây quấn: 34 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn nay, đất nước hội nhập với giới, với phát triển mạnh mẽ sở hạ tầng kỹ thuật, nhu cầu sử dụng điện ngày tăng Do việc truyền tải phân phối điện ngày có ý nghĩa hết Và vai trò máy biến áp hệ thống điện ngày nâng cao Máy biến áp điện lực phận quan trọng hệ thống điện Việc tải điện xa từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ hệ thống điện cần phải có nhiều lần tăng giảm điện áp Do tổng công suất đặt MBA lớn nhiều lần so với công suất máy phát Khuynh hướng phát triển ngành chế tạo MBA điện lực tăng giới hạn công suất cấp điện áp sử dụng, mở rộng thang công suất MBA thành nhiều dãy để đáp ứng cách rộng rãi nhu cầu sử dụng vận hành Để làm điều đó, thiết kế chế tạo MBA ta phải không ngừng cải tiến, tìm vật liệu tốt hơn, thay đổi kết cấu mạch từ hợp lí, tăng trình độ công nghệ… Ngày nay, máy biến áp dầu sử dụng cách rộng rãi hệ thống điện Với việc dùng dầu để làm mát đồng thời làm chất cách điện, máy biến áp dầu giúp làm mát tốt hơn, giảm kích thước so với máy biến áp khô, đặc biệt máy biến áp công suất lớn Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC *** CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MBA I Quá trình hình thành phát triển máy biến áp: MBA có lịch sử phát triển lâu đời, gắn liền với đời điện xoay chiều nhu cầu truyền tải điện Có thể nói việc phát minh MBA liên quan đến thí nghiệm đóng ngắt cuộn Ruhmkorff Elih – Thomson Khoảng năm 1878-1879 Iabloskov từ nguyên lý cảm ứng điện từ dùng hai cuộn dây quấn lõi thép hở dùng quan hệ điện từ để làm nguồn điện chiếu sáng Đó coi MBA nguyên thuỷ Lịch sử MBA Năm 1885 MBA pha có lõi thép khép kín đời Năm 1889 MBA ba pha xuất Năm 1891 Thuỵ sĩ MBA ngâm dầu xuất sau Anh hãng Ferrant chế tạo MBA có công suất 111.9kVA kiểu bọc, điện áp 10/0,4 kV MBA thực phát triển mạnh sau tôn silic đời năm 1901 Tôn silic có từ tính tốt có tổn hao nhỏ Sự đời tôn silic giúp MBA giảm kích thước tăng hiệu suất lên nhiều Năm 1901 xuất MBA điện áp 110 kV Năm 1921 xuất MBA 220 kV Năm 1927 xuất MBA điện áp 287,5 kV Hiện có nhiều đường dây xoay chiều ba pha 500, 750, 1150 kV Nhiều nước nối hệ thống điện lực quốc gia thành hệ thống điện lực quốc tế MBA điện lực phận quan trọng hệ thống điện lực Việc truyền tải điện xa từ nhà máy đến hộ tiêu thụ hệ thống điện cần phải có tối thiểu – lần tăng giảm điện áp Do tổng công suất đặt (hay dung lượng) MBA lớn gấp nhiều lần công suất máy phát điện Hiệu suất MBA thường lớn (98 - 99%) số lượng MBA nhiều nên tổng tổn hao hệ thống đáng kể, cần phải ý đến việc giảm tổn hao ngắn mạch tổn hao không tải MBA Để giải vấn đề Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến nghành chế tạo MBA chủ yếu dùng tôn cán lạnh có phẩm chất từ không đẳng hướng – dẫn từ định hướng – có suất tổn hao công suất từ hoá thấp, hay đặc biệt thấp Mặt khác thay đổi kết cấu mạch từ cách thích hợp ghép mối nghiêng, ghép step lap tôn lõi thép Thay kết cấu bulông ép trụ gông xuyên lõi thép vòng đai ép gông chữ U hay đai thuỷ tinh Dùng công nghệ cắt dập thép tụ động, ủ thép, khử bavia, lắp ráp, v.v… Nhờ mà công suất điện áp MBA nâng lên rõ rệt Hiện người ta chế tạo MBA có dung lượng lên đến 1000 MVA điện áp đến 1150 KV MBA dầu 3000 KVA điện áp tới 35 KV MBA khô Đi đôi với việc tăng giới hạn công suất, người ta mở rộng thang công suất MBA làm nhiều dãy (hay gam) máy so với trước để đáp ứng cách rộng rãi với nhu cầu sử dụng vận hành MBA Những dãy MBA đời từ năm 80 trở lại thay MBA thuộc dãy cũ không thích hợp Để đảm bảo chất lượng điện cung cấp điện liên tục, MBA điều chỉnh điện áp tải ngày nhiều chiếm tới khoảng 50% công suất tổng Để tiết kiệm vật liệu tác dụng, vật liệu cách điện, vật liệu kết cấu giảm trọng lượng, kích thước máy, việc dùng MBA tự ngẫu thay cho MBA hai dây quấn người ta áp dụng biện pháp làm mát dầu hay không khí tốt hơn, dùng vật liệu kết cấu không từ tính nhẹ bền Khuynh hướng dùng dây nhôm nhôm mỏng thay cho dây đồng phát triển Vì nhôm nhẹ đồng, giá thành lại rẻ dễ kiếm đồng Các MBA cỡ lớn trung bình thường sản xuất loại ba pha ghép thành tổ hợp MBA ba pha để thuận tiện cho việc chuyên chở Ở nước ta sau ngày giải phóng miền Bắc có vài sở thiết kế chế tạo MBA đặc biệt sau thống đất nước nhiều nhà máy chế tạo MBA xây dựng Tuy tiến hành sửa chữa, thiết kế chế tạo khối lượng lớn MBA phục vụ cho nhiều sở sản xuất nước MBA ta xuất sang số nước Nhà máy chế tạo biến Hà nội liên doanh với hãng thiết bị điện ABB chế tạo nhiều loại MBA Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến phân phối, điện áp tới 35 kV Nhà máy thiết bị điện Đông Anh thiết kế chế tạo MBA truyền tải có công suất tới 330 MVA, điện áp 220 kV Đó cố gắng tiến ngành chế tạo MBA nước ta II MBA thông số đặc trưng: Khái niệm MBA MBA thiết bị điện từ tĩnh làm việc dựa nguyên tắc cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều mức điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều mức điện áp khác với tần số không thay đổi MBA biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều pha gọi MBA pha, MBA biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha gọi MBA ba pha MBA ngâm dầu (làm mát dầu) gọi MBA dầu, MBA không ngâm dầu làm mát không khí gọi MBA khô Nguyên lý MBA: Ta xét sơ đồ nguyên lý MBA hình vẽ Đây MBA pha hai dây quấn I I2 1 U1 U2 W1 F W2  Dây quấn có w1 vòng dây dây quấn có w2 vòng dây quấn lõi thép Khi đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn 1, có dòng điện i1 Trong lõi thép sinh từ thông  móc vòng với hai dây quấn 2, cảm ứng s.đ.đ e1 e2 Dây quấn có s.đ.đ sinh dòng điện i2 đưa tải với điện áp u2 Như lượng dòng điện xoay chiều truyền từ dây quấn sang dây quấn Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến Giả thiết điện áp xoay chiều đặt vào hàm số hình sin từ thông sinh hàm số hình sin:    m sin t Do theo định luật cảm ứng điện từ, s.đ.đ cảm ứng dây quấn là: e1   w1 d m sin t d   w1   w1 m cost dt dt  (a)  E1 sin(t  ) e2   w2 d m sin t d   w2   w2 m cost dt dt  (b)  E sin(t  ) Trong đó: E1  w1 m E2   w2  m 2fw1 m   4,44 fw1 m 2fw2  m  4,44 fw2  m (c) (d) giá trị hiệu dụng s.đ.đ dây quấn dây quấn Các biểu thức (a), (b) cho thấy s.đ.đ cảm ứng dây quấn chậm pha với từ thông sinh góc  Dựa vào biểu thức (c), (d) người ta định nghĩa tỷ số biến đổi MBA sau: k E1 w1  E w2 Nếu không kể điện áp rơi dây quấn coi U1  E1 ; U  E2 , k xem tỷ số điện áp dây quấn : k E1 U1  E2 U Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến Các thông số đặc trưng MBA: 3.1 Dung lượng hay công suất định mức Sđm Công suất định mức MBA hay công suất liên tục qua MBA suốt thời hạn phục vụ ứng với điều kiện tiêu chuẩn: điện áp định mức, tần số định mức nhiệt độ môi trường làm mát định mức 3.2 Điện áp định mức: - Điện áp dây sơ cấp định mức điện áp hai đầu cuộn dây sơ cấp - Điện áp thứ cấp định mức điện áp hai đầu cuộn dây thứ cấp máy biến không tải 3.3 Dòng điện định mức: - Dòng điện định mức cuộn dây sơ cấp dòng điện chạy cuộn sơ cấp công suất MBA định mức điện áp sơ cấp định mức - Dòng điện định mức cuộn thứ cấp dòng điện chạy cuộn thứ cấp công suất MBA định mức điện áp thứ cấp định mức có tải 3.4 Hệ số biến áp: Hệ số biến áp k xác định tỷ số điện áp định mức cuộn dây sơ cấp với cuộn dây thứ cấp k= U scñm U tcñm - Nếu k >1 MBA máy hạ áp - Nếu k PFe nên coi So  QFe i0% = Qfe 100% Sdm 3.7 Tổ nối dây: Tổ nối dây MBA hình thành phối hợp kiểu nối dây sơ cấp so với kiểu nối dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha s.đ.đ cuộn dây sơ cấp thứ cấp MBA Góc lệch pha phụ thuộc chiều quấn dây, cách ký hiệu đầu dây, kiểu nối dây cuộn sơ cấp thứ cấp Dây quấn pha thường nối với theo: hình Y, y; hay D(), d(); ziczac Z, z Để thuận tiện người ta dùng kim đồng hồ biểu thị vectơ điện áp sơ cấp số 12 mặt đồng hồ – tượng trưng cho kim phút, vectơ điện áp thứ cấp lệch pha tương ứng vị trí số 0,1,2,3…11 mặt đồng hồ tượng trưng cho kim Ứng với tất kiểu nối dây MBA ba pha, có 12 vị trí vectơ điện áp dây thứ cấp, vị trí tương ứng với kiểu nối dây Ta có số kiểu nối dây sau : - Nối Y/y : Kiểu nối có cách nối đơn giản nhất, phương pháp nối dây có ưu điểm điện áp, cần vòng dây Nhưng có nhược điểm nối trung tính với mạch ngoài, phía thứ cấp có điện áp dây điện áp pha gặp nhiều khó khăn nhạy cảm với tải không đối xứng Mặt khác nối kiểu làm xuất từ thông bậc ba, MBA ba pha ba trụ từ thông bậc ba móc vòng qua dầu, bulông, vỏ máy gây tổn hao, giảm hiệu suất máy Do MBA ba pha ba trụ, phương pháp áp dụng cho MBA dung lượng hạn chế từ 6300kVA trở xuống Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến CHƯƠNG II :TÍNH TOÁN DÂY QUẤN I Dây quấn hạ áp (HA): Số vòng dây pha dây quấn HA W U f1 Uv Trong Uf1 = 231 ( V) : Điện áp định mức phía HA Uv: Điê ̣n áp vòng dây Uv = 4,44.f.BT.TB = 4,44.50.1,6.0.037 = 12.14 V Thay số ta W1 = 231 12,14 =20,87 (vòng), làm tròn W1 = 21 ( vòng) Mật độ dòng điện trung bình  tb  0,746.K f  0,746.0,93 0,746.0,9 Pn U v 10 S d 12 7000.15,043 10  393,533.10 ( A / mm ) 500.0,3466 3150.12,14 180.0,32 104= 4,46.106(A/m2) = 4,46(A/mm2) Trong đó d12=0.32 là đương kính trung bình của rảnh dầ u sơ bô ̣ Trị số tb trị số gần cho dây quấn CA HA trị số tb thực tế dây quấn phải cho gần sát với trị số Tiết diện vòng dây sơ T1'  I f1  tb Trong : If1 dòng điện định mức phía HA, If1 = 259,8 A tb =4,46 A/mm2 =>T’1= 259,8 4,46 = 58.25 (mm2) (T’1=Tha) Chọn kết cấu dây quấn HA Theo ( bảng 38), với S = 180 kVA, I1=259,8 (A); Uf1 = 321 (V); T’1=78,7(mm2) Ta chọn dây quấn hình xoắ n, ma ̣ch đơn và nhiề u ma ̣ch, dây dẫn hình chữ nhâ ̣t Loa ̣i này có ưu điể m là đô ̣ bề n ho ̣c cao, cách điê ̣n đảm bảo, làm la ̣nh tố t có nhươ ̣c điể m là giá thành cao so với dây quấ n hình ố ng -Số đê ̣m cách điê ̣n vành bánh dây là 10.(tra bảng 12) -Chiề u cao rañ h dầ u ngang sơ bô ̣ là: hr=5(mm)(xem bảng 54a thường lấ y không bé 4mm) - Bề rô ̣ng tấ m đê ̣m bn=40(mm) 5.Chiều cao hướng trục vòng dây kể cách điện: 36 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện 𝑙 GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến 0,335 hv1= = = 15,22 mm 𝑤1+1 19+1 Trong : l = 0,335 m chiều cao dây quấn sơ hạ áp w1 : số vòng dây lớp HA Vì hvl lT = 122+ 2.7,5 = 137 cm 11 Khoảng cách tâm trục hai cạnh c = D2''  a22  50   52(cm) Trong đó: D2''  50cm : Đường kính dây quấn CA a22 = cm: Khoảng cách cách điện hai dây quấn CA cạnh 12 Trọng lượng sắt toàn phần gông là: GG  GG'  GG'' (kg) * Trọng lượng gông: GG'  2(t  1)c.TG  10 6 Trong : t = số trụ tác dụng   7650kg / m3 : tỷ trọng thép cán lạnh TG = 372,26cm2 tiết diện hữu hiệu gông c = 52 (cm) : khoảng cách hai tâm trụ cạnh Thay số ta được: GG'  2(3  1).52.372, 26.7650.106 (kg ) = 592,34 kg * Trọng lượng sắt mối nối góc là: GG''  Gg Trong đó: G g trọng lượng thép góc mạch từ Đó phần chung trụ gông giới hạn trụ vuông góc Gg  2.Kd  106.(a1T a1G b1T  a2T a2G b2T   anT anG bnT ) Ta có: a1T,a1G… chiều rộng tệp thép trụ gông mối nối b1T,b1G… chiều dày tệp thép trụ gông mối nối a1G = a1T = 22 cm; a2G = a2T = 20,5 cm; a3G = a3T = 18,5 cm; a4G = a4T = 16,5 cm; a5G = a5T =14cm; a6G = a6T = 13cm; b1T = 3,4 cm b2T = 1,9 cm b3T = 1,6 cm b4T = 1,2 cm b5T = 0,9 cm b6T =0,5 cm 44 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến a7G = a7T = 11,5 cm ; a8T = cm ; b7T = 0,5 cm b8T = 0,6 cm Gg = 2.0,955.7650.10-6(22.22.3,4 + 20,5.20,5.1,9+ 18,5.18,5.1,6 + 16,5.16,5.1,2 + 14.14.0,9 + 13.13.0,5 + 11,5.11,5.0,5) = 52,93 (kg) Thay số vào ta được: GG''  2.Gg  2.52,93  105,86(kg ) Từ ta có: GG  GG'  GG''  592,34  105,86  698, 2( kg ) 13 Trọng lượng thép trụ GT'  t.TT lT  106 Trong đó: TT = 367, 5(cm ) : tiết diện hữu hiệu trụ lT = 137 (cm) chiều dài trụ t = 3: số trụ tác dụng dây quấn Thay số ta được: GT'  3.367,5.137.7650.10 6  1154,5( kg ) 14 Trọng lượng sắt phần nối trụ với gông GT''  t.(TT a1G  106  Gg ) Trong đó: t = TT = 367,5(cm ) a1G = 22 cm Gg = 52,93 (kg) Thay số ta được: GT''  3.(367,5.22.7650.106  52,93)  26, 76( kg ) 15 Trọng lượng sắt toàn trụ GT  GT'  GT''  1154,  26, 76  1181,16(kg ) 16 Trọng lượng sắt toàn phần lõi thép: GFe  GG  GT  689,  1181,16  1870, 46(kg ) II Tính toán tham số không tải: Khi cấp điện áp xoay chiều định mức, tần số định mức vào cuộn dây sơ cấp cuộn dây khác hở mạch gọi chế độ không tải Tổn hao ứng với chế độ gọi tổn hao không tải * Xác định trị số tự cảm lõi sắt: Tự cảm trụ UV 104 (T) BT  4,44 f TT Trong đó: UV = 12,32 (V); TT = 367,5(cm ) 45 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện - GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến Thay số ta : BT =1,6 (T) Tự cảm gông BG  BT - TT 367,5  1,524  1,5(T ) TG 372, 26 Tự cảm mối nối nghiêng Bn  BG 1,5   1, 06(T ) 2 * Dựa vào trị số tự cảm trên, với mã hiệu tôn 3405 dày 0,3 mm Theo bảng 45 ta tìm được: Suất tổn hao thép: - Suất tổn hao trụ : PT = 1,038 (W/kg) - Suất tổn hao gông : PG = 0,85(W/kg) - Suất tổn hao khe hở không khí: + Đối với trụ: PKT = 0,06( W / cm2 ) + Đối với gông: PKG = 0,0585( W / cm2 ) + Đối với mối nối nghiêng: PKn = 0,03 ( W / cm2 ) Xác định tổn hao không tải MBA (P0) Tổn hao không tải MBA bao gồm: Tổn hao thép; tổn hao vỏ máy chi tiết sắt khác; tổn hao đồng dây quấn dòng điện không tải i0 gây ra; tổn hao dòng điện rò chất cách điện Vì MBA có mạch từ phẳng, làm tôn cán lạnh, ép trụ gông đai, có xà ép gông, có nêm dây quấn ép trụ, không làm bulông xuyên lõi xét tất ảnh hưởng tổn hao không tải tính: pt  p g   ' ''  P0  k pg k pt k pe k pc k pb  pt GT  PG (GG'  N G g )  G g k n k po  k t k po   p k nk Tk    (W) Trong đó: - kpg hệ số tăng cường tổn hao gông Đối với gông có số bậc so với số bậc trụ bậc ta chọn: kpg = 1,0 - kpt :là hệ số tổn hao tháo nắp gông để lồng dây quấn vào trụ làm chất lượng thép giảm, tổn hao tăng lên, lấy kpt =1,01 - kpe: hệ số tổn hao ép trụ để đai Đối với mba công suất 800 kVA ta lấy kpe = 1,03 - kpc: hệ số kể đến tổn hao cắt dập tôn thành Do tôn sau cắt dập có ủ lấy kpc =1,1 - kpb: hệ số kể đến tổn hao gấp mép cắt bavia Do tôn có ủ sau gấp mép cắt bavia, lấy kpb =1,0 - N: hệ số biểu thị số lượng góc nối mạch từ cần phải tính đến ảnh hưởng tổn hao sắt Đối với mba ba pha N =4 46 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến ' ''  kt k po  k po : hệ số kể đến tổn hao phụ góc nối - k n k po mạch từ tuỳ theo phối hợp số lượng mối nối thẳng, nghiêng khác Ta lấy kpo = 8,85 - nk : số khe hở không khí thép mạch từ ghép thẳng nghiêng: + ghép thẳng : trụ : nKT = ; gông: nKG = + ghép nghiêng : nKN = TK : tiết diện khe hở không khí: + ghép thẳng : TKT = TT =367,5 cm TKG = TG = 372,6 cm + ghép nghiêng : TKN = TT = 519,72 cm GT = 372,6kg GG' = 592,34 kg Gg = 52,93 kg Vậy: 1, 038  0,85   1, 038.372,  0,85(592,34  4.52,93)  52,93.8,85    P0  1, 0.1, 01.1, 03.1,1.1,    0, 06.367,5  0, 0585.2.372,  0, 03.2.519, 72  = 477,6 W Sai lệch so với tiêu chuẩn là: 1429,62  1400 100  2,12% 1400 Nằm phạm vi cho phép 7,5% P0 thoả mãn Công suất từ hoá không tải Q0: Do MBA có kết cấu lõi thép trụ phẳng làm thép cán lạnh, ép trụ gông nêm dây quấn, bu lông xuyên lõi công nghệ chế tạo mạch từ có ủ tôn sau cắt dập Ta có:   qt  q g   Q0  k ig k ie k it k ib k ic qt Gt  q g (G g'  N G0 )  k ir k io G0    q k nk Tk      Trong đó: kio : hệ số kể đến ảnh hưởng góc nối phối hợp khác số lượng mối nối nghiêng thẳng Tra bảng 53 theo khe hở không khí với số lượng góc nối nghiêng thẳng từ cảm ta kio = 27,95 kig = 1,0: hệ số làm tăng công suất từ hoá gông số bậc gông gần số bậc trụ kit = 1,02: hệ số kể đến tăng công suất tháo lắp gông dây quấn vào trụ 47 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến kib =1,05: hệ số kể đến việc cắt gọt bavia với thép ủ kic = 1,18 : hệ số kể đến ảnh hưởng việc cắt dập tôn có ủ kie = 1,04 : hệ số ảnh hưởng việc ép mạch từ N số lượng góc nối mạch từ cần phải tính đến ảnh hưởng tổn hao sắt Với MBA pha N = nk : số khe hở không khí thép mạch từ ghép thẳng nghiêng: + ghép thẳng : trụ : nKT = ; gông: nKG = + ghép nghiêng : nKN = TK : tiết diện khe hở không khí: + ghép thẳng : TKT = TT = 367,5 cm TKG = TG = 372,6 cm + ghép nghiêng : TKN = TT = 519,72 cm GT = 372,6kg GG' = 592,34 kg Gg = 52,93 kg N=4 qt =1,321(VA/kg) qg = 1,115 ( VA/k ) qkt=1,8 ; qkg=1,5 ; qKn=0,5 Vậy:   qt  q g   Q0  k ig k ie k it k ib k ic qt Gt  q g (G g'  N G0 )  k ir k io G0    q k nk Tk      1,321  1,115   1, 05.1,18.[1,321.372,  1,115(592,34  4.52,93)  52,93.27,95]   Q0  1, 0.1, 04.1, 02     367,5.1,8  2.1,5.372,  2.0, 25.519, 72   Q0  3465,89(VA) Tính toán dòng điện không tải toàn phần i0 %  i02x %  i02r % Trong đó: I0x: thành phần phản kháng dòng điện không tải i0 x %  Q0 3465,89   0, 433% 10.S 10.800 I0r: thành phần tác dụng dòng điện không tải i0r %  P0 1429,62   0,179% 10.S 10.800 => Dòng điện không tải toàn phần i0 %  0, 4332  0,1792  0, 469% 48 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến Trong khoảng cho phép (2,3-3.68)% Trị số dòng điện không tải dây quấn HA I0 x 0, 433  1154,7  5( A) 100 100 I 0,179 I ox  I HA x  1154,7  2,067( A) 100 100 I I  I HA  1154,7 0, 469  5, 4( A) 100 I ox  I HA III.Hiệu suất MBA tải định mức:   %  1   P0  Pn  .100% Pdm  P0  Pn  Trong đó: P0 = 477,6 W Pn = 480 W Pđm = S = 180.103 (W) Vậy:   %  1   1428,62  6544,9  100%  99,99% 800.10  1428,62  6544,9  Vậy hiệu suất máy 99,99% 49 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Tử Thụ – Thiết kế máy biến áp điện lực – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà nội 2002 Phạm Văn Bình, Lê Văn Doanh – Thiết kế máy biến áp – Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 2006 50 [...]... keo epoxy 2 Máy biến áp chế tạo theo mục đích sử dụng: 2.1.MBA đo lường: Để đo điện áp và dòng điện lớn người ta thường sử dụng MBA đo lường để giảm điện áp và dòng điện xuống bằng trị số hiệu dụng mà các dụng cụ đo thơng dụng có thể chịu đựng được, trên cơ sở đó phân biệt máy biến điện áp và máy biến dòng - Máy biến điện áp: Máy có thể chế tạo theo kiểu bọc hoặc kiểu trụ Máy biến điện áp 3 pha thường... điện áp thử của chúng Dựa vào bảng thử điện áp cao áp ta tìm được cấp điện áp thử cho từng cuộn dây Bảng tiêu chuẩn thử cao áp (Bảng 2 - Tr185 - Thiết kế máy biến áp điện lực Phan Kế Thụ): Cấp điện áp (kV) Điện áp làm việc lớn nhất Điện áp thử (kV) (kV) 3 3.6 18 6 7.2 25 10 12.0 35 15 17.5 45 20 24.0 55 35 40.5 85 110 126 200 220 252 325 500 525 630 Dựa vào bảng điện áp thử ta tìm được: Uth1 = 5 kV ứng... cách điện giữa dây quấn CA và HA cần đảm bảo do đó khó chế tạo hơn Loại dây quấn này chủ yếu được dùng trong các MBA lò điện hay trong một số MBA khơ để đảm bảo sự làm mát được tốt 20 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MBA *** Số liệu thiết kế máy biến áp điện lực 180 kVA: Cơng suất định mức: S = 180 kVA Điện áp hạ áp (HA) U1 = 0,4kV Điện áp cao áp. .. định như MBA hàn, MBA lò, MBA chỉnh lưu, MBA đo lường, v.v… - Máy biến áp tự ngẫu: biến đổi trong một phạm vi khơng lớn lắm dùng để mở máy cho các động cơ điện xoay chiều - Máy biến áp thí nghiệm: dùng để thí nghiệm các điện áp cao áp 1 Máy biến áp điện lực: Máy biến áp điện lực có hai loại được phân loại theo phương pháp làm mát là MBA khơ và MBA dầu 1.1 MBA dầu: Loại MBA này được làm mát bằng dầu (làm... các thiết bị chỉnh lưu hoặc trong MBA đo lường để hiệu chỉnh sai số về góc lệch pha III Phân loại MBA: Theo cơng dụng máy biến áp có thể phân ra các loại sau: - Máy biến áp điện lực: dùng để truyền tải và phân phối cơng suất trong hệ thống điện lực - Máy biến áp chế tạo theo mục đích sử dụng : sử dụng trong các mục đích nhất định như MBA hàn, MBA lò, MBA chỉnh lưu, MBA đo lường, v.v… - Máy biến áp tự... hệ số từ thẩm cao, ít tổn hao Máy biến điện áp có dây quấn sơ cấp nối song song với lưới điện và dây quấn thứ cấp nối với Vonmét hoặc với cuộn song song của Woatmét hay với cuộn dây của rơle bảo vệ Điện áp định mức thứ cấp được chọn là 100V Có thể chế tạo máy biến điện áp một pha hoặc ba pha - Máy biến dòng điện: Có thể chế tạo theo MBA kiểu bọc hoặc kiểu lõi Với dòng điện lớn dây quấn sơ cấp là một... trụ và số pha 2 Dòng điện dây định mức của MBA: Phía hạ áp: I1 = 𝑆.103 √3𝑈2 = 180.103 √3.400 = 259.8 A Phía cao áp: I2 = 𝑆.103 √3𝑈1 = 180.103 √3.10.103 = 10.3 A 3 Điện áp pha định mức: Phía cao áp: Uf2 = U2 = 10000 V Phía hạ áp: Uf1 = U d1 3  400 3 = 230.94 V 4 Dòng điện pha định mức: Phía cao áp: If2= I2 3 =6A Phía hạ áp: If1 = I1 = 259.8 A 5 Các thành phần điện áp ngắn mạch: Điện áp ngắn mạch được... MBA tự ngẫu thường dùng để mở máy động cơ, điều chỉnh điện áp, … 12 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến CHƯƠNG II : CẤU TẠO CHUNG MBA ĐIỆN LỰC MBA có các bộ phận chính là : Lõi thép, dây quấn, vỏ máy và hệ thống làm mát I Lõi thép 1 Các loại thép kỹ thuật điện dùng trong chế tạo MBA Mạch từ của MBA thường được chế tạo từ thép kỹ thuật điện Thép kỹ thuật điện là kim loại đa tinh thể... thép người ta chia ra: - Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ: Dây quấn bao quanh trụ thép Hiện nay loại này rất thơng dụng cho các MBA một pha và ba pha có dung lượng nhỏ và trung bình Máy biến áp kiểm tra pha - Máy biến áp kiểu bọc: Mạch từ được phân nhánh sang hai bên và bọc lấy một phần dây quấn Loại này thường chỉ dùng trong một vài ngành chun mơn đặc biệt như MBA dùng trong lò điện luyện kim hay MBA... chế tạo ra MBA ngắn mạch có điện áp ngắn mạch rất nhỏ Máy MBA loại này có lực ngắn mạch dọc trục và hướng kính lớn Lực hướng kính lên đến 10 kG và độ tăng nhiệt có thể lên tới 1800 11 Bài Tập Lớn Thiết Kế Máy Điện GVHD: Th.S Hồ Mạnh Tiến 2.3 MBA hàn: Hàn điện thường được thực hiện bằng hai cách: hàn hồ quang và hàn bằng điện trở - MBA hàn hồ quang: thường phải chế tạo có điện kháng tản lớn, muốn vậy