Thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi Chương I: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế máy biến áp dầu điện lực ba pha, hai dây quấn (cao áp hạ áp) với số liệu ban đầu sau: Tổng dung lượng máy biến áp Sđm = 630 kVA; Số pha máy biến áp m = 3; Tần số định mức f = 50 Hz; Điện áp dây định mức: U1/U2 = 22/0,4KV; So đồ nối dây Y/Y0-12 Máy biến áp làm mát dầu Máy biến áp làm việc dài hạn, thiết kế lắp đặt nhà trời Tổn hao không tải P0 = 1150 W ; tổn hao ngắn mạch Pn = 6040 W ; dòng điện không tải i0% = 1,4 ; điện áp ngắn mạch Un% = 4,5% Xác định đại lượng kích thước ; thiết kế dây quấn MBA ; tính tốn ngắn mạch ; tính tốn mạch từ ; tính tốn tổn hao hiệu suất Chương II TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU I XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN Dung lượng pha Sf = S dm = 630 = 210 (kVA) m dm Dung lượng trụ: S’ = S t = 630 = 210 (kVA) Dòng điện dây định mức: - Phía cao áp: I1 = Sdm 10 = 3.U1dm - Phía hạ áp: I2 = Sdm 10 3.U 2dm = 630.103 = 16,53 (A) 3.22.103 630.10 = 909,3(A) 3.0,4.10 3 Dịng điện pha định mức: Vì dây quấn nối Y/Y0 nên: If1 = I1 = 16,53 (A) If2 = I2 = 909,3 (A) Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi Điện áp pha định mức: 22.10 = 12700 (V) 1dm - Phía cao áp: Uf1 = U = 3 - Phía hạ áp: Uf2 = U 2dm = 0,4.10 3 = 230,94 (V) Điện áp thử dây quấn: Để xác định khoảng cách cách điện dây quấn phần khác máy biến áp ta phải biết điện áp thử chúng Với dây quấn U1đm = 22 kV U2đm= 0,4 kV ta trả bảng tài liệu hướng dẫn ta được: Với U1đm = 22 kV ta có Uth1= 55 kV Với U2đm = 0,4 kV ta có Uth2 = kV Các thành phần điện áp ngắn mạch Thành phần tác dụng điện áp ngắn mạch: Unr = Pn 10 S %= 6040 = 0,96 % 10.630 Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch: Unx = U −U n nr = 4,5 − 0,96 = 4,4 % II Chọn số liệu xuất phát tính tốn kích thước C C a1 a2 l0 a22 a12 a01 d d12 Các kích thước máy biến áp Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE l d đường kính trụ sắt l chiều cao dây quấn d12 đường kính trung bình hai dây quấn hay rãnh dầu hai dây quấn a1 bề rộng dây quấn cao áp a2 bề rộng dây quấn hạ áp l0 khoảng cách từ dây quấn đến gông a22 khoảng cách hai dây quấn cao áp quấn hai trụ a01 bề rộng rãnh dầu lõi thép cuôn hạ áp a12 khoảng cách cách điện dây quấn cao áp dây quấn hạ áp C khoảng cách hai trụ Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi Chiều rộng quy đổi rãnh từ tản dây quấn cao áp hạ áp: Với Uth1= 55 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a12 = 20 mm, δ12 = mm rãnh a12 đặt ống cách điện dày δ = mm Theo bảng công thức (2-36) bảng 12 12 TLHD ta chọn k = 0,53 a 1+ a = k S ' 10-2 = 0,53 210 10-2 = 0,02018 (m) Chiều rộng quy đổi từ trường tản : ar = a12 + a + a = 0,02 +0,02018 = 0,04018 (m) Hệ số quy đổi từ trường tản kr = 0,95 Ta chọn tơn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm Theo bảng 11 tài liệu hướng dẫn, ta chọn từ cảm trụ Bt = 1,6 T, hệ số kg = 1,025 bảng số Cách ghép trụ: Theo bảng TLHD, ta chọn cách ghép trụ nêm dây quấn Cách ép gông: Ta chọn cách ép gơng xà ép, bu lơng đặt phía ngồi gơng Chọn hệ số tăng cường gông kg = 1,025 Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên bốn góc lõi, cịn ba mối nối dùng mối ghép thẳng tôn Theo bảng TLHD chọn số bậc thang trụ số bậc thang gông lấy nhỏ trụ bậc tức bậc, hệ số chêm kín kc = 0,928 Lớp Tra bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh kđ = 0,97 Hệ số lợi dụng lõi sắt kld = kc.kđ = 0,928.0,97 = 0,9 Từ cảm gông : Bg = B = 1,6 =1,56 (T) t kg 1,025 Từ cảm khe hở khơng khí mối nối thẳng : B’’k = Bt = 1,6 (T) Từ cảm khe hở khơng khí mối nối xiên : B’k = Bt = 1,6 = 1,13(T) 2 Suất tổn hao sắt trụ gông, theo bảng 45 50 TLHD với tơn chọn có mã hiệu 3404 ta tra số liệu sau: Với Bt = 1,6 T tra pt = 1,295 (W/kg), qt = 1,775(VA/kg) Với Bg = 1,56T tra pg= 1,207 (W/kg), qg = 1,575(VA/kg) Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi Suất từ hố khe khơng khí: Với B’’k = 1,6 (T) tra q’’k = 23500 VA/m2 Với B’k = 1,13 (T) tra dược q’k = 2000 VA/m2 Các khoảng cách cách điện chính: Chọn theo Uth1 = 55 kV cuộn sơ cấp ( cao áp ) Uth2 = kV cuộn thứ cấp (hạ áp) Tra bảng 18, 19 TLHD ta có số liệu sau : - Trụ dây quấn hạ áp - Dây quấn hạ áp cao áp a01 = mm a12 = 20 mm - Ống chách điện cao áp hạ áp δ12 = mm - Dây quấn cao áp cao áp a22 = 20 mm - Tấm chắn pha δ22 = mm - Khoảng cách dây quấn cao áp gông l0 = l01 = l02 = 50 mm - Phần đầu thừa ống cách điện lđ2 = 30 mm Các số a, b tính tốn lấy gần tra bảng 13, 14 TLHD: a= d12 d =1,36 b = 2a = 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 dịng điện xốy gây nên, kf = 0,93; e = 0,405 hệ số qui đổi ½ tiết diện trụ hình thang hình chữ nhật, hệ số gia tăng tổn hao cơng suất góc nối kp0 =10,18, kdqCu = 2,46.10-2 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 thay đổi từ 1,2 đến 3,6 l Sự lựa chọn hệ số β ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà cịn ảnh hưởng đến thơng số kỹ thuật như: Tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch… Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có công 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 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi trọng lượng đồng máy biến áp khác β nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều, β tăng lên lượng sắt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại Đường kính lỏi thép: Theo công thức (2-37) TLHD d = A.x Trong x= β A số A = 0,507 S f U ' a k r nx B r t k 1d Với: S’ = 210 (kVA) ar = 0,04018 (m) f = 50 Hz Unx = 4,4 % Bt = 1,6 (T) kr hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95 kld hệ số lợi dụng lỏi sắt tính trên: k ld = 0,9 Từ ta có A = 0,507 210.0,04018.0,95 = 0,1846 50.4,4.1,6 0,9 Vậy d = A.x = 0,1864.x Trọng lượng tác dụng lỏi thép 9.1 Trọng lượng thép trụ: A Gt = + A2.x2 (theo CT 2-42 TLHD ) x Với A1 = 5,663.104.a A3.k1d Trong d12 = a.d ⇒ a = d12/d Với trị số hướng dẫn a = d12/d 1,40 dây quấn đồng, theo bảng 13 TLHD A1 = 5,663.104.1,40.0,18463.0,9 = 448,86 (kg) A2 = 3,605.104 A2.kld.l0 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi A2 = 3,605.104.0,9.0,18462.0,05 = 55,29 (kg) Vậy Gt = 448,86 + 55,29.x2 x 9.2 Trọng lượng thép gông Gg = B1.x3 + B2.x2 theo CT 2-48 TLHD Với a = 1,40; kg = 1,025 Trị số hướng dẫn b = 2a d tra bảng 14-15 TLHD ta có b = 0,4 ; e = 0,405 B1 = 2,4.104.kg.k1d.A3.(a+b+e) = 2,4.104.1,025.0,9.0,18463.(1,4 + 0,40 + 0,405) = 307,18 (kg) B2 = 2,4.104.kg.k1dA2.(a12 + a22) Với a12 = 0,02 m a22 = 0,02 m B2 = 2,4.104.1,025.0,9.0,18462.(0,02 + 0,02) = 30,19 (kg) Vậy Gg =307,18.x3 + 30,19.x2 Như trọng lượng lỏi thép (công thức 2-51): Gfe = Gt + Gg Gfe = A + (A2 +B2).x2 + B1.x3 x 448,86 Gfe = 448,86 3 + (55,29 + 30,19)x + 307,18x = + 85,48x + 307,18x x x 10 Trọng lượng kim loại làm dây quấn Gdq = C12 theo CT (2-55) TLHD x S a2 Với C1 = Kdq k k B2.U f 1d t (vì f = 50 Hz), Kdqcu = 2,46.10-2 nr A2 kf hệ số tính tổn hao phụ dây quấn, đầu chi tiết kim loại khác dịng điện xốy gây nên Theo bảng 15 TLHD tra dược kf = 0,93 C1 = 2,46.10-2 630.1,42 0,93.0,9 2.1,62.0,96.0,1846 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE = 481,94 (kg) Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha G = C1 = 481,94 GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi dq x x2 11 Xác định số biểu thức giá thành cực tiểu vật liệu tác dụng: B= C= 2 B +A A B = 3B1 D= 2.C1 = 30,19 +55,29 307,18 = 0,1855 448,86 = 0,487 3.307,18 kdqfe.k = 2.481,94 1,84.1,06 = 2,04 3.307,18 3.B1 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 cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06 Ta có phương trình : x5 + Bx4 - Cx - D =  x5 + 0,1855x4 - 0,487x – 2,04 = Dùng phần mềm MATLAB để giải phương trình ta x = 1,1768.Từ ta có β = x4 = 1,9178 Chọn β = 1,9178 giá thành máy biến áp thiết kế nhỏ nhất, nghĩa phương án tối ưu măt kinh tế Nhưng ta phải chọn phương án khơng tối ưu mặt kinh tế mà cịn thoả mãn tiêu kỹ thuật giới hạn sai số cho phép Từ x = 1,1768 ta tính thông số sau - Trọng lượng thép trụ: Gt = 448,86 + 55,29.x2 = x 448,86 1,1768 + 55,29.1,17682 = 457,99 (kg) - Trọng lượng thép gông: Gg = 307,18.x3 + 30,19.x2 = 307,18.1,17683 + 30,19.1,17682 = 542,42 (kg) - Trọng lượng lỏi thép: Gfe = Gt + Gg = 457,99 + 542,42 = 1000,41 (kg) - Trọng lượng dây quấn : Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha Gdq = C1 x2 = GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi 481,94 = 348(kg) 1,1768 12 Kiểm tra sơ điều kiện phát nóng: Theo cơng thức (2-71) TLHD ta có: xmax ≤ 4,5 2, 4.C1 k f P = 4,5 2,4.481,94 = 2,04 0,93.6040 n Với C1 = 481,94 (kg) kf = 0,93 Pn = 6040 (W) tổn hao ngắn mạch Từ ta có x = 1,1768 < xmax = 2,04 điều kiện phát nóng đảm bảo 13 Trọng lượng góc lõi: G0 = 0,486.104.kg.k1d.A3.x3 ( theo CT (2-66b) TLHD) G0 = 0,486.104 1,025.0,9.0,18463.1,17683 = 45,97(kg) 14 Tiết diện tác dụng trụ Theo cơng thức (2-68a) TLHD, ta có Tk =Tt = 0,785.k1d.A2.x2 = 0,785.0,9.0,18642.1,17692 = 0,033 (m2) 15 Tổn hao không tải Theo công thức (5-23) TLHD ta có: P0 = kpf pt.(Gt +G0 k p0 ) + kpf.pg[Gg - (N + 2).G0 + k p0 G0 ] 2 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 = 1,13 kpo = kn.k’po+ kt.k’’po Với kn hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối 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: Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi k’po = 1,32 k’’po = 1,96 kt hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối thẳng (kt = 2.1,25=2,5); kpo = 4.1,32+2,5.1,96 = 10,18 pt = 1,295(VA/kg), pg = 1,027(W/kg), G0 = 45,97(kg), Gg = 542,42(kg) ; Gt = 457,99(kg) Vậy P0= 1,13.1,295.(Gt +Go 10,18 ) + 1,13.1,207[Gg - (4 + 2)Go + 10,18 Go ] = = 1,463Gt + 1,364Gg + 6,207G0 = 1,463.457,99 + 1,364.542,42 + 6,207.45,97 = 1695,23 (W) 16 Cơng suất từ hố may biến áp Theo cơng thức (5-31) TLHD ta có io Q0 = k’if k’’if.qt(Gt + k Go) + k’if k’’if.qg [Gg + k ig ir G -(N+2)G ] + k’’ ∑ q n T o if k k k Trong : k k’if = kib.kic= 1,20 tơn lạnh có ủ sau cắt dập k’’if = kig.kie.kit = 1,06 tiết diện gông nhiều bậc thép có ủ qt = 1,775(VA/kg), qg= 1,575 (VA/kg) suất từ hố trụ gơng qkt = 23500 VA/m2, qkg = 2000 VA/m2 suất từ hoá khe hở khơng khí (bảng 50 TLHD) kig hệ số làm tăng cơng suất từ hóa gơng: kig =1,00 kir kể đến ảnh hưởng chiều rộng tơn góc mạch từ , tra bảng 52b ta kir = 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 dịng điện khơng tải cơng suất từ hố tăng lên, kio = 27,95 (tra bảng 53 LTHD) Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang Pcu2 tổn hao đồng dây quấn hạ áp, Pcu2 = 2323,55W M2 bề mặt làm lạnh dây quấn hạ áp, M2 = 2,54 m2 kf hệ số tổn hao phụ ứng với dây quấn hạ áp, kf = 1,0123 q2 = 2323,55 1,0123 2,56  (W/m2) 926  = 926.0,25.10−3 020,17 1,36 (0C) - Đối với dây quấn cao áp: Vì dây quấn cao áp làm dây dẫn trịn nên theo CT ( 6-3a ) : p.a θ01 = 8.λtb a chiều dày dây quấn cao áp a = 0,0085m p tổn hao đơn vị thể tích dây quấn tính theo cơng thức: p = 1,68 ∆2 d 10−8 (d '+ δ1 )d ' Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 37 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha  tb = GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi suất dẫn nhiệt trung bình : λtb = λλ (d '+δ ) (CT 6-5) λ λδ + λ d ' 1 suất dẫn nhiệt bình quân quy ước dây quấn (CT 6-6) cd 0,7 α λ1 suất dẫn nhiệt cách điện lớp , theo bảng 54 ta có λ1 = 0,17 giấy dày δ1 bề dày chắn cách điện lơp: δ1 làm 6x0,12mm, dây quấn sơ cấp có lớp nên ta dùng cách điện, δ1 =6.0,12 = 0,72mm α = λ = d '−d = 0,5 = 0,1667 ; = 0,1667 0,099 0,17 ( W/m.0C ) d 0,7 λtb = 0,099.0,17.(3,5 + 0,72) = ( W/m.0C ) 0,1066 0,099.0,72 + 0,17.3,5 P (d ' + = 1,68 δ θ 01 = 2,342.1012.3.10−6 −8 ∆21d −8 3 ).d ' 10 = 1,68 (3,5 + 0,72).3,5.10−6 10 = 18,68.1 ( W/m ) p.a = 18,68.10 0,0085 = 1,58 (0C ) 8.λ 8.0,1066 tb Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu θ0d - Dây quấn hạ áp: Theo CT ( 6-10b) ta có: θ 0d = k k.0,35.q 0,6 2 ( C) k 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 = 26mm chiều dày dây quấn tra h bảng 55 với r = = ta được: k3 = 0,85 a2 26 0,192 q2 = 926 (W/m2)  0d = k k 0,35.q 0,6 = 1.1,1.0,85.0,35.92 k 0,6 20,17 (0C ) - Với dây quấn sơ cấp (CA): Theo công thức (6-2) TLHD: : Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 38 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha q1 = GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi f 3198,26.0,011 = 5,665 (W/m2) k = 6,21 Cu1 M1 P Với PCu1 tổn hao đồng dây quấn sơ cấp PCu1 = 3198,26 W M diện tích bề mặt làm lạnh dây quấn sơ cấp.Đối với dây quấn không phân tổ hợp quấn lên qua nêm có hai mặt làm lạnh: M = 6,21m2 tính phần dây quấn θ = k k 0,35.q k 0d1 = 1.1.0,8.0,35.5,66 0,6 0,6 = 0,926 (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: θ0d - Đối với dây quấn CA: θ 0d1tb = θ = θ02 + θ0d 2tb 01 = 1,36 + 20,17 = 21,53 ( C ) + θ 0d1 = 1,58 + 0,926 = 2,506 ( C) II- TÍNH TỐN NHIỆT CỦA THÙNG DẦU Với công suất m.b.a S = 630KVA, 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 gông xác định sau: a) Chiều rộng tối thiểu thùng: B= D " + (s + s +d +s+ s  d2 ).10−3 (m) b) Chiều dài tối thiểu thùng A= 2C+D" + 2.s 10 −3 (m) Với Uth1 = 55 kV; tra bảng 31 TLHD ta khoảng cách từ dây dẫn CA đến dây quấn CA s1 = 40 mm ( Tra bảng 31 ) s2 = 40mm 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 = 25mm s3 = 50 mm khoảng cách từ dây dẫn dây quấn hạ áp có Uth = kV đến dây quấn cao áp có Uth = 55 kV (theo bang 32) Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 39 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi H2 d s2 hg s1 D’’ H D’’ B lt s3 s4 s5 H1 hg d n thước thùng Dùng để xác định kích d2 = 10 mm kích thước dây dẫn không 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 = 0,398 + (40 + 40 + 25 + 50 + 25 +10).10−3 = 0,588 (m) Để tâm trụ nằm ta lấy B = 0,6 m c) Chiều dài thùng dầu: A = 2C + B = 0,418 + 0,6 = 1,436(m) d) Chiều cao thùng dầu H=H1+H2 H1 chiều cao từ đáy thùng đến lõi sắt H1 = lt + 2hg+ n.10-3 ; Với n = 40 mm chiều dày lót gơng dưới; hg = d = 0,21 H1 = 0,68 + 2.0,21 + 40.10-3 = 0,6968 (m) H2 khoảng cách tối thiểu từ gông đến nắp thùng , tra bảng 58 TLHD ta H2 = 300(mm) = 0,3 m (theo điện áp sơ cấp U1 = 22KV) H = 0,6968 + 0,3 = 0,9968 (m) Tính diện tích bề mặt xạ đối lưu thùng dầu - Ta thiết kế thùng dầu đáy ô van, dùng tản nhiệt kiểu thẳng Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 40 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi - Theo CT (6-20) TLHD ta có bề mặt xạ thùng dầu hình van: Mbx = Môv.k = [2(A - B) + π B].H.k Trong Mơv = [2(A - B) + π B].H = [2(1,436 - 0,6) + 3,14.0,6 ].0,9968 = 3,598 (m2 ) diện tích mặt thùng phẳng đáy ơvan (bề mặt đối lưu thùng máy phẳng.) k hệ số kể đến ảnh hưởng hình dáng mặt thùng có tản nhiệt, sơ ta chon bảng 59 TLHD k = 1,5 Mbx = 3,598.1,5 = 5,397(m2 ) - Bề mặt đối lưu cần thiết với vói θ t k (CT 6-22 –TLHD) P −1,12M M’đl = 1,05.∑1,25 2,5.θ t k bx ∑ P = Po + Pn = 1871 + 5986,23 = 7857,23(W); Mbx = 5,397(m2 ) θ tk nhiệt độ chênh thùng dầu khơng khí (0C) –CT (6-23) TLHD gia trị lớn nhiệt độ trung bình dầu với khơng khí θd.k =60-θ o.dt b θ o.dt b nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu , lấy giá trị lớn cuộn CA & HA ta θ o.dt b = 21,530C; θ d k = 60 – 21,53 = 38,47 ( C) Từ ta có nhiệt độ chênh thùng đối vớ khơng khí θ t k = θd k - θd t Theo điều kiện (6-25)TLHD ta có: σ(θd.t + θt k ) ≤ 500 C ⇔ 1,2.38,47 = 46,164 C ≤ 500 C Thoã θ mãn điều kiện d.k 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 t k θ t k = θd.k - θ d.t = 38,47 - = 33,47 (0C) - Bề mặt đối lưu cần thiết thùng với θ t k = 33,470C Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 41 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi −1,12.5,397 M’đl = 1,05.∑1,25P = 1,05.7857,23  1, 25 2,5 tk 34,15 2,5.34 θ (m2) - Bề mặt đối lưu nắp thùng: Mn.đl = 0,5 [(A – B)(B+0,12) + π (B + 0,12) ] (0,6+ 0,12) =0,5[(1,436 - 0,6).(0,6 + 0,12) + 3,14 ] = 0,583 (m2) Trong 0,12 bề rộng hai bên vành nắp 0,5 hệ số kể đến che khuất bề mặt thùng - Bề mặt đối lưu tản nhiệt  Μ b.dl = M đl' −M bx −M ndl = 34,15 – 5,397 – 0,583 = 28,17 (m2) - Bề mặt đối lưu tản nhiệt quy mặt thùng phẳng Mb.đl = Mô.đl kh.đl + Mg.đl = 4,333.1,26 + 0,15 = 5,609 (m2) Trong đó: Mơ.đl = 4,333 (m2) bề mạt đối lưu ống,với A = 1,436 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 ∑  M b.dl = 28,17 = 5,022 M5,609 b.dl lấy tròn thành b.dl - Bề mặt đối lưu thực thùng: Mđl = + Môv + Mn.đl = 6.5,609 + 3,598 + 0,583 = 37,835 (m ) III TÍNH TỐN CUỐI CÙNG NHIỆT ĐỘ CHÊNH CỦA DÂY QUẤN VÀ DẦU MÁY BIÊN ÁP Nhiệt độ chênh thùng với khơng khí: (CT 6-47)  θ t.k =  k(P + P ) 0n   0,8  2,8M bx + 2,5M dl  1,05(1871 +5986,23)   + 2,5.34,15  2,8.5,397 =  0.8 = 30,590 C Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 42 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi k = 1,05 Với m.b.a đơn Nhiệt độ chênh dầu sát vách thùng so với thùng: (CT 6-48) k (P + P )  0,6 θd.t = 0,165.  = 0,165 ∑M d.l    n   = 0,165. M    7857,23 3,598 + 6.5,609 + 0,583  d.l ∑M 1,00.(1872 + 5986,23)  0,6 ov + 6.M b.dl + M  n.dl  0,6 = 7,3( C)  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: (CT 6-49)  ' d k = θt.k + θd t = 30,59 + 7,3 = 37,89(0 C) Nhiệt độ chênh lớp dầu so với khơng khí: (CT 6-50)  d k = (θt.k +θd t ).σ = (30,59 + 7,3).1,2 = 45,468(0 C) < 50 (0C) đạt tiêu chẩn Nhiệt độ chênh dây quấn không khí: (CT 6-51) - Đối với dây quấn HA: θo.k = θo.dtb + θ ' d k = 21,07 + 37,89 = 58,96(0 C) ≤ 600 C thoã mãn điều kiện cho phép - Đối với dây quán CA: θ o.k = θ + θ d k = 2,455 +37,89 ' o.dtb = 40,345( C)≤ 60 C thoã mãn điều kiện cho phép CHƯƠNG VII: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT MÁY,VỎ MÁY, DẦU VÀ BÌNH GIÃN DẦU 1/- Trọng lượng ruột máy phần tác dụng: Gr = 1,2.(Gdq + Gl) (CT 6-52) Gdq toàn trọng lượng dây quấn dây dẫn Gdq = GCu1 + GCu2 + Gr1 + Gr2 = 243,7 + 116,16 + 0,27 + 14,36 = 374,49kg Gl trọng lượng lõi sắt Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 43 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi G1 = Gt + Gg = 507,63 + 441,93 = 949,56 kg Ta có 1,2 hệ số trọng lượng máy tăng thêm cách điện kết cấu khác Gr = 1,2(374,49 + 949,56) = 1588,86 (kg) 2/- 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 63 ta Gb.tn = 6.53,94 = 323,64 (kg)  G +M = M th  n.dl  +G .δ.y 0,5  ov Fe  + 0,583   0,5  Gth = 3,598 b.tn ( δ =4 mm bề dày tôn làm thùng) = 363,85 kg .0,004.7850 + 323,64 3/- Trọng lượng dầu: Thể tích dầu thùng : Vd = Vt – Vr (m3) (CT 6-53) Vt thể tích bên thùng dầu phẳng Vt = Mn.H + B(A− B) = 3,14.0,588 + 0,588(1,436 −0,588) = Mn = π B thùng 0,96 (m2 ) diện tích nắp 4 Vt = 0,96.0,9986 = 0,957 (m3) V = Gr (CT 6-54) r yr Vr thể tích ruột máy γ r tỉ trọng trung bình ruột máy máy biến áp dây quấn đồng y rCu = 5500kg / m3 Vr   = 0,289 m3 588,86 5500 Vd = 0,957 − 0,289 = 0,668 m - Trọng lượng dầu: Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 44 Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu pha GVHD-ThS Bùi Tấn Lợi Gd = 1,05[0,9(Vt – Vr)  d +Gd.ô ] Ta có 1,05 hệ số kể tới trọng lượng dầu tăng thêm bình giãn dầu d tỉ trọng dầu d = 850 Gd.ô trọng lượng dầu hệ thống ống làm lạnh hay tản nhiệt tra bảng 63 ta có Gd.ơ = 46 Gd = 1,05[0,9(0,975 – 0,289).850 +6.46] = 840,83 kg 4/- Bình giãn dầu : Theo qui định máy có dung lượng từ 100KVA trở lên có bình giãn dầu Bình giãn dầu thường làm thép hàn chiều dày 1-3mm đặt nằm nắp thùng Đối với loại thùng phẳng: Chiều dài bình giãn dầu: l gd ≤ ⇒l gd B 5/- Đường kính bình giãn dầu: (7 Vg  ÷ 10%) thể tích thùng dầu Vg = 0,7.Vd = 0,7.0,668 = 0,4676 d= V π l g gd = 4.0,4676 = 1,006(m ) 3,14.0,588 =≤ 0,588(m) Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 45 ... 10161 1,6 13 10710 1,700 11 238 1,784 11748 1,865 439 ,947 407 ,31 2 38 1,005 37 2 ,37 7 36 9,629 35 9,215 34 0,781 32 4,922 31 1,089 4 53, 145 419, 531 39 2, 435 38 3,549 38 0,718 36 9,991 35 1,005 33 4,670 32 0,422 466,740... 455, 735 82,014 450,662 85,661 446 ,37 7 35 2,187 39 5 ,35 1 436 ,995 452,270 457 ,32 3 477 ,35 5 516,606 554,886 592 ,30 5 33 ,066 35 ,716 38 ,182 39 ,066 39 ,35 7 40,498 42,689 44,772 46,7 63 Gg = B1.x3+ B2.x2 38 5,2 53. .. 466,740 432 ,117 404,208 39 5,055 39 2,140 38 1,091 36 1, 535 34 4,710 33 0, 035 858,801 795,095 7 43, 7 43 726,902 721, 537 701,208 665,224 634 ,266 607,264 1. 733 ,591 1.704 ,33 5 1.688,060 1.684,452 1.6 83, 504