Đồ án môn học máy điện

Đồ án môn học máy điện anh em nao muon lam do an may dien thi vao day nhe. do an may bien ap cong suat 320kva ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP DẦU 3 PHA,CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LIÊN TỤC ,ĐẶT TRONG NHÀ HOẶC NGOÀI TRỜI,CÓ CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU NHƯ 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 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. Chương II TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN 1. Dung lượng một pha Sf = = = 106,67 (kVA). Dung lượng trên mỗi trụ: S’ = = = 106,67 (kVA) . 2. Dòng điện dây định mức: - Phía cao áp: I1 = = = 12,32 (A) . - Phía hạ áp: I¬2 = = = 461,88 (A) 3. Dòng điện pha định mức: Vì dây quấn nối Y/Y0 nên: If1= I1= 12,32 (A) ; If2 =I¬2 = 461,88 . 4. Điện áp pha định mức: - Phía cao áp: Uf1 = = = 8660 (V) - Phía hạ áp: Uf2= = = 231 (V) 5. Điện áp thử của các dây quấn: Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn và giữa các phần khác của máy biến áp thì ta phải biết được điện áp thử của chúng. Với dây quấn U1dm = 15kV và U2dm= 0,4 kV ta tra trong bảng 2 tài liệu hướng dẫn ta được: Với U1dm = 15kV ta có Uth1= 45 kV; Với U2dm = 0,4 kV ta có Uth2 = 5 kV. 6. Các thành phần điện áp ngắn mạch. Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch: Unr = % = = 1,625 % Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch: Unx = = = 4,09% II. Chọn số liệu xuất phát và tính toán các kích thước cơ bản Các kích thước cơ bản của máy biến áp 1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp: Với Uth1 = 45 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a12 = 20mm, = 4 mm. trong rãnh a12 đặt ống cách điện dày = 4 mm. Theo bảng công thức (2-36) và bảng 12 TLHD ta chọn k = 0,53 = k. .10-2 = 0,53. .10-2 = 0,017 (m) aR = a12 + = 0,02 +0,017 = 0,037 (m). 2. Hệ số quy đổi từ trường tản là kr = 0,95 3. ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm. Theo bảng 11 tài liệu hướng dẫn, ta chọn từ cảm trong trụ Bt = 1,62 T, hệ số kg = 1,025 Cách ghép trụ: theo bảng 6 TLHD, ta chọn cách ghép trụ bằng nêm và dây quấn. cách ép gông: ta chọn cách ép gông bằng xà ép, bu lông đặt phía ngoài gông. Chọn hệ số tăng cường gông kg = 1,025. Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên ở bốn góc của lõi, còn ba mối nối giữa dùng mối ghép thẳng lá tôn. Theo bảng 4 TLHD chọn số bậc thang trong trụ là 6 số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ một bậc tức là 5 bậc, hệ số chêm kín kc = 0,918. Tra trong bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh là kđ = 0,97. Hệ số lợi dụng lõi sắt kld = kc.kđ = 0,918.0,97 = 0,89. Từ cảm trong gông Bg = = =1,58 (T). Từ cảm ở khe hở không khí mối nối thẳng B’’k = Bt = 1,62 (T), từ cảm ở khe hở không khí ở mối nối xiên B’k = = = 1,146(T). Suất tổn hao sắt ở trụ và gông, theo bảng 45 và 50 TLHD với tôn chọn có mã hiệu là 3404 ta tra được các số liệu sau: Với Bt = 1,62 T tra được pt = 1,353 (W/kg),qt = 1,958(VA/kg). Với Bg = 1,58T tra được pg= 1,251 (VA/kg), qg = 1,675(W/kg). Suất từ hoá ở khe không khí: Với B’’k = 1,62 (T) tra được q’’k = 25100 VA/m2 Với B’k = 1,146 (T) tra dược q’k = 22100 VA/m2 4. Các khoảng cách cách điện chính: Chọn theo Uth1 = 45 kV của cuộn sơ cấp ( cao áp ) và Uth2 = 5 kV của cuộn thứ cấp (hạ áp). Tra bảng 18 và 19 TLHD ta có các số liệu sau: - Trụ và dây quấn hạ áp a01 = 15 mm. - Dây quấn hạ áp và cao áp a12 = 20 mm. - Ống chách điện giữa cao áp và hạ áp = 4 mm. - Dây quấn cao áp và cao áp a22 = 18 mm. - Tấm chắn giữa các pha = 2 mm - Khoảng cách giữa dây quấn cao áp và gông l0 = l01 = l02 = 50 mm - Phần đầu thừa của ống cách điện lđ = 20 mm. 5. Các hằng số a, b tính toán có thể lấy gần đúng và được tr trong bảng13, 14 TLHD: a = 1,36; b = =0,40 6. Tra trong bảng 15 TLHD ta được hệ số tính toán tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong dây dẫn ra vách thùng và ở vài chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên, k¬f = 0,95. 7. Quan hệ giữa đường kính trung bình d12 và chiều cao l của trụ sắt. Trong thiết kế người ta dùng hệ số để chỉ quan hệ giữa chiều rộng và chiều cao của máy. = ; thay đổi từ 1,2 đến 3,6 Sự lựa chọn hệ số không những ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà còn ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật như: tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch… Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cùng công suất, điện áp, các số liệu xuất phát, và các tham số kỹ thuật thì khi nhỏ, máy biến áp “gầy” và cao, nếu lớn thì máy biến áp “ béo” và thấp. với những trị số khác nhau thì tỷ lệ trọng lượng sắt và trọng lượng đồng trong máy biến áp cũng khá nhau. nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều, tăng lên thì lượng săt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại. 8. Đường kính của lỏi thép: Theo công thức (2-37) TLHD d = A.x Trong đó x = A là hằng số A = 0,507. Với: S’ = 106,67 (kVA) aR = 0,037 (m) f = 50 Hz Ux = 4,09 % Bt = 1,62 (T) kr là hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95 kld là hệ số lợi dụng của lỏi sắt đã tính ở trên: k¬ld = 0,9. Từ đó ta có A = 0,507. = 0,1545 (m) d = 0,1545.x 9. Trọng lượng tác dụng của lỏi thép 9.1 Trọng lượng thếp trong trụ: Gt = + A2.x2 (theo CT 2-42 TLHD ) Với A1 = 5,663.104.a .A3.k1d Trong đó d12 = a.d suy ra a = d12/d Với trị số hướng dẫn a = d12/d bằng 1,36 đối với 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) Vậy Gt = + 38,29.x2 9.2 Trọng lượng thép trong gông Gg = B1.x3 + B2.x2 theo CT 2-48 TLHD Với a = 1,36; kg = 1,025 Trị số hướng dẫn b = tra bảng 14 TLHD ta có b = 0,4, e = 0,41 với gông nhiều bậc. 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.k1dA¬¬2.(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 vậy trọng lượng của lỏi thép :G¬fe = Gt + Gg Gfe = + (A2 +B2).x2 + B1.x3 10. Trọng lượng kim loại làm dây quấn Gdq = theo CT (2-55) TLHD Với C1 = Kdq. , Kdqcu = 2,46.10-2 kf là hệ số tính tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong đầu ra và các chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên. Theo bảng 15 TLHD tra dược kf = 0,95 C1 = 2,46.10-2 = 190,075 (kg) Gdq = 11. Xác định các hằng số trong biểu thức giá thành cực tiểu của vật liệu tác dụng: B = . = . = 0,22 C = = = 0,48 D = kdqfe.k = .1,84.1,06 = 1,4 Với kdqfe =1,84, tra bảng 16 TLHD k là hệ số hiệu chỉnh trọng lượng của dây quấn ( vì dây quấn có thêm sơn cách điện và các phần điều chỉnh điện áp ỏ cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06 Ta có phương trình : x5 + Bx4 - Cx - D = 0 x5 + 0,22x4 - 0,48x – 1,4 = 0 Dùng phương phần mềm MATLAB để giải phương trình trên ta được x = 1,1. Từ đó ta có Chọn = 1,464 thì giá thành của máy biến áp thiết kế là nhỏ nhát, nghĩa là phương án tối ưu về măt kinh tế. Nhưng ta còn phải chọn một phương án không những tối ưu về mặt kinh tế mà còn thoả mãn các nhỉ tiêu kỹ thuật trong giới hạn sai số cho phép. Từ x = 1,1 ta tính được các thông số ở trên như sau. - trọng lượng thép trong trụ: Gt = + 38,29.x2 = + 38,29.1,12 = 276,11(kg) - Trọng lượng thép trong gông: Gg =176,3.x3 + 19,76.x2 = 176,3.1,13 + 19,76.1,12 = 254,93 (kg). - Trọng lượng lỏi thép: G¬fe = Gt + Gg = 276,11+ 254,93 = 531,04(kg). - Trọng lượng dây quấn : Gdq = = = 157,1 (kg). 11. Kiểm tra sơ bộ điều kiện phát nóng: Theo công thức (2-71) TLHD ta có: xmax 4,5.106 = 4,5.106 =1,367 Với C1 = 190,08 kf = 0,93 Pn = 5200 (W) là tổn hao ngắn mạch Từ đó ta có x = 1,1 < xmax =1,367 như vậy điều kiện phát nóng được đảm bảo. 12. Trọng lượng một góc của 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 của trụ Theo công 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 không tải Theo công thức (5-23) TLHD ta có: P0 = kpf. pt.(Gt +Gg. ) + kpf.pg[Gg - (N + 2).G0 + ] Trong đó N là số lượng góc của mạch từ N = 4 đối với máy biến áp ba pha. kpf là hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta được kpf = 1,22 kpo = kn.k’po+ k’’po Với kn là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối nghiêng, kn = 4. k’po, k’’po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối ở các góc mạch của 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) đã tính ở trên. Vậy P0= 1,22.1,353.(Gt +Go. ) + 1,22.1,251.[Gg - (4 + 2)Go + .Go ] = = 1,651Gt + 1,526Gg +2,344G¬0 = 1,651.276,11+ 1,526.254,93 +2,344.21,92 = 901,593 (W) 15. Công suất từ hoá của may biến áp. Theo công thức (5-31) TLHD ta có Q0 = ki’f .ki’f’.qt(Gt + Go) + ki’f .ki’f’.qg (Gg + Go-(N+2)G0) + ki’f’. qk.nk.Tk Trong đó ki’f = kib.kic ; kib là hệ số kể đến ảnh hưởng của việc cắt gọt bavia ; chọn kib = 1 kic là hệ số kể đến ảnh hưởng đến việc cắt dập lá 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) là suất từ hoá của trụ và gông. qkt = 25100 VA/m2, qkg = 22100 VA/m2 là những suất từ hoá ở những khe hở không khí( bảng 50 TLHD) kig là hệ số làm tăng công suất từ hóa ở gông: kig =1,00 kir kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ , tra bảng 52b ta được kir =1,35 nk là số khe hở không khí trong lõi thép. Tk = Tt/ là diện tích bề mặt khe hở không khí kio là hệ số gia tăng dòng điện không tải do công suất từ hoá tăng lên, kio¬ = 42,45 Q0 =1,18.1,07.1,958.(Gt + Go) + 1,18.1,07 . 1,675 [ Gg + .Go-(4+ 2).Go ] + 1,07 . 25100 . 4.Tt / + 1,07 . 22100 . 2 .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 của dòng điện không tải. Theo công thức (2-62) TLHD I0 = = = 1,533 (%) 17.Mật độ dòng điện trong dây quấn: Theo công thức (2-70) TLHD = = = .106 A/mm2 K là hằng số phụ thuộc vào điện trở dây quân: K=2,4.10-12 đối với dây đồng 17. Khoảng cách giữa 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 công thức (2-59), ta có C = B1 x3 + (B2 + A2).x2 + + kd.fe.k. Với k = 1,03.1,03 = 1,06 Tra bảng 16 TLHD ta được kd.fe = 1,84 C = 176,3.x3 + (19,76 + 38,29).x2 + + 1,84.1,06. = 176,3.x3 + 58,05.x2 + + = 841 Từ các số liệu tính toán ở trên ta cho thay đổi từ 1,2 đến 3,6 ta được bảng sau: 20. Nhận xét: Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao không tải Po = 1200 W và dòng không tải io = 2,5% ta thấy các phương án đã tính thì phương án có hệ số = 1,464 ứng với gí thành nhỏ nhất không kha thi vì với máy biến áp có S= 320kVA thì biến thiên từ 1,8 đến 2,4. Bởi vậy với sai số của C’td là 1% so với giá trị nho nhất ta có thể lấy = 1,6 Đường kính trụ sắt: d = A. = 0,1545. = 0,173(m), chọn đường kính tiêu chuẩn d = 0,17 - Tính lại trị số : = 1,65; x = 1,133; 2a2 = 0,07 (m) Với trị số =1,65 bảng trên 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; Sai số của Po là .100 = 22 (%); - Đường kính trung bình của rãnh dẫn dầu sơ bộ: d12 = a.d = 1,36.0,17 = 0,2312 (m) - Chiều cao dây quấn sơ bộ: l = = = 0,44 (m) - Tiết diện hữu dụng của 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 giữa hai trụ: C = d12 +a12 +2a2 +a22 = 0,2312 + 0,02+0,07 + 0,018 = 0,34 (m). - Mật độ dòng điện: = .106= .106 = 3,69.106(A/m2); - Giá thành : C’td = Gfe + kd.fe.Gdd = 842,88 - Sức điện động của một vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,02022= 7,27(V) CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN KẾT CẤU DÂY QUẤN CỦA MÁY BIẾN ÁP I. Tính toán dây quấn thứ cấp (hạ áp). 1. Sức điện động của một vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,02022 = 7,27 (V) 2. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp: W2 = = = 31,77= 32 (vòng) Ut2 là điện áp trên một trụ của dây quấn thứ cấp , Ut2 = 231 V trên cả ba trụ. Điện áp thực của mỗi vòng dây Uv = = 7,22 (V) 3. Mật độ dòng điện trung bình: tb = 0,746. kf. .104= 0,746.0,93. .104= 3,52 (MA/m2) 4. Tiết diện vòng dây sơ bộ: T’2 = = = 131,22.10-6 (m2) =131,22 (mm2) Theo bảng 38 TLHD , với S = 320kV, I2 = 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. 5. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây. hv2 = - hr2 Trong đó hr2 là kích thước hướng trục của rãnh dẫn dầu giữa các bánh dây. Theo bảng 54a TLHD ta chọn hr2 = 5 mm. hv2 = - 0,005 = 0,00722 (m) = 7,22 mm. 6. Chọn dây dẫn: Với hv2 = 7,22 mm và T’2 = 131,22 mm2 Tra bảng 22 TLHD ta chọn dây đồng tiết diện chữ nhật mã hiệu Cд có:Я a = 4 mm b = 8 mm Tiết diện 35,1 mm2 Chọn 4 sợi chập song song trong 1 vòng . Quy cách dây quấn như sau: Cд - 4 ;31,1 7. Tiết diện mỗi vòng dây: T2 = nv2.Td2 = 4.31,1 = 124,4 (mm2). 8. Chiều cao thực của mỗi vòng dây: hv2 = b’= 8,5 mm 9. Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp: = = = 3,71 MA/m2. 10. Chiều cao thực của dây quấn hạ áp Ở đây ta chọn dây quấn hình xoắn mạch đơn hoán 3 chỗ, có rãnh dầu giữa tất cả các 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 đó k là hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuôn 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 trong của 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 ngoài của dây quấn hạ áp D’’2 = D’1 + 2.a2 = 0,2+2.0,018 = 0,236(m) 14. Bề mặt làm lạnh của dây quấn M2 = 2.t.k. (D2’ +a2)(a2 + b’10-3).W2 (m) Với k = 0,75 la hệ số kể đến sự che khuất bề mặt của dây quấn của que nêm và các 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) Gcu2 = 28.t .W2.T2.103 (kg = 28.3 .32.124,4.10-3 = 72,9 (kg) 16. Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cả cách điện Gdq2 = 1,06.Gcu2 =1,06.72,9 = 77,3 (kg) II. Tính toán dây quấn sơ cấp (cao áp): 1. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp: Máy biến áp sau khi thiết kế có thể lắp đặt ở nơi gần nguồn hoặc xa nguồn vì thế điện áp đưa vào cuộn sơ cấp (cao áp) thay đổi một lượng U nào đó. Vì vậy để duy trì điện áp đầu ra ổn định trong một phạm vi nào đó ta phải chọn đầu phân áp cho phù hợp trước khi lắp đặt. Dòng điện làm việc qua các tiếp điểm: I1 = 12,32 A. Điện áp lớn nhất giữa các tiếp điểm của hai pha của bộ đổi nối: Ulv = 10%. = 10%. = 866 V Điện áp thử: Uth = 20%. = 1732 (V) Để có được những điện áp khác nhau bên cao áp cần phải nối như sau: 2. Số vòng dây của dây quấn sơ cấp (cao áp) ứng với điện áp định mức: W1 = W2¬ . = 32. = 1200 (vòng) 3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp Wđc = 0,025 W1 = 0,025.1200 = 30 (vòng) 4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân nhánh: Ta chọn loại có 4 cấp điều chỉnh điện áp, ứng với mỗi cấp điều chỉnh là 2,5% điện áp định mức : - Cấp 15750 V – (X1Y1Z1) ứng với W =1200 + 2.30 = 1260(vòng) - Cấp 15375V – (X2Y2Z2) ứng với W =1200 + 30 = 1230 (vòng) - Cấp 15000V – (X3Y3Z3) ứng với W = 1200 (vòng) - Cấp 14625V – (X4Y4Z4) ứng với W = 1200 – 30 = 1170 (vòng) - Cấp 14250V – (X5Y5Z5) ứng với W = 1200 – 2.30 = 1140(vòng) 5. Mật độ dòng điện sơ bộ: = 2. – = 2.3,52 – 3,71 = 3,33(MA/m2) 6. Sơ bộ tính tiết diện vòng dây: T’1 = = = 3,710-6(m2) = 3,7mm2 Với S = 320 kVA; I = 12,32 A; U = 15 kV; T’1 = 3,7 mm2. Ta chọn kết cẩu dây quấn kiểu hình ống nhiều lớp dây tròn (theo bảng 38 TLHD). Theo bảng 20 TLHD ta chon dây dẫn tiết diện tròn mã hiệu Б có kích thước như sau : Б - 1x ; 3,53 mm2 7. Tiết diện toàn phần của một vòng dây. T1 = nv1. T’d1.10-6 = 1. 3,53 .10-6 = 3,53 .10-6 m2 = 3,53 mm2 8. Mật độ dòng điện thực: = = = 3,49 (A/mm2) 9. Số vòng dây trên một lớp: = = 176 (vòng) l1 = l2 = 0,464m ; d1’ là đường kính dây kể cả cách điện (d’1 = d1 + 0,5 (mm) ) 10. Số lớp của dây quấn: n12 = = = 7 (lớp), nên lấy tròn n12 với số nguyên lớn hơn. 11. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau: U12 = 2. = 2.176.7,22 = 2541 (V); 12. Chiều dày cách điện giữa các lớp. Căn cứ vào U12, ta tra bảng 26 TLHD, ta chọn chiều dày cách điện giữa các lớp là 4x0,12mm 13. Tra bảng 18&19 tìm được các kích thước sau: Chiều rộng rãnh dẫn dầu a12 giữa dây quấn ha áp và cao ápp; chiều dày ống cách điện giữa hai dây quấn ; khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp a22; chiều dày ống giấy cách điện giữa hai pha ; khoảng cách từ dây quấn đến gông l02. 14. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp: Do số lớp của dây quấn được láy tròn thành số nguyên nên số vòng dây trong mỗi lớp có thể không đúng bằng W12 đã tính ở trên, do đó cần phải phân phối sao cho số vòng dây giữa các lớp gần xấp xỉ với số đó ( nên phân phối hầu hết các lớp đều có số vòng dây là W12 còn bao nhiêu phân phối cho một hai vài lớp ngoài cùng). Để tăng điều kiện làm nguội thường theo chiều dày của dây quấn thành hai tổ lớp. Giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’22 . Tổ lớp trong làm nguội khó khăn hơn nên bố trí ít lớp hơn tổ lớp ngoài. Thường tổ lớp trong không quá 1/3 đến 2/5 tổng số lớp của dây quấn. Nếu kiểu dây quấn này dùng làm cuộn HA hay TA thì hai tổ lớp nên bố trí có số lớp bằng nhau. Kích thước rãnh dầu dọc trục xem ở bảng 54a 15. Chiều dài dây quấn CA: (m) Trong đó n, m, là số lớp của mỗi tổ hợp, n+m = n12 Trong các dây quấn điện áp 35 kV, thường ở đầu dây quấn - tức ở lớp trong cùng của cuộn cao áp người ta có bố trí màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dày 0,5 mm nối điện với dây cao áp. màn chắn có cách điện hai phái bằng cách điện lớp nên lúc đó chiều dày dây quấn cao áp sẽ là: (m) Trong đó a’1 = n12= 4; ; tra ở bảng 26, thông thường , nên = 0,0095( m). Công thức trên chỉ dùng để tính kích thước hình học cuộn dây, còn lúc tính d.đ.đ tản cần tính a2 thì vẫn dùng công thức trên và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên thành , a12 tra ở bảng 19. 16. Đường kính trong của dây quấn: D’1 = D’’2 + 2 = 0,236 + 2.0,02 = 0,276 (m) 17. Đường kính ngoài cỉa dây quấn cao áp: D’’¬1 = D’1 + 2 = 0,276 + 2.0,0095 = 0,295 (m) 18. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau: C = D’’1 + = 0,295 + 0,018 = 0,313 (m) 19. Bề mặt làm lạnh của dây quấn: Quấn dây quấn CA thành hai tổ lớp , giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh và ở lớp trong quấn lên hình trụ có cách điện có que nêm. = 2.3.0,88.3,14.(0,276 + 0,295).0,464 = 4,41 (m2) Với t = 3; k = 1; l1 = 0,464 m . k = 0,88 là hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết che khuất. 20. trọng lượng của dây : Gcu1 = 28.t. W1.T1.103(kg) = 28.3. .1200.3,53.10-6.103 = 101,58 (kg). 21. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp kể cả phần cách điện Gdq1 = 1,06.101,58 = 107,68(kg). 22. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp: Gcu = Gcu1 + Gcu2 = 101,58 + 72,9 = 174,48 (kg). Gdq =1,06.174,48 = 185 (kg). Chương III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH MÁY BIẾN ÁP Tính toán ngắn mạch trong máy biến áp liên quan đến việc tính toán tổn hao ngắn mạch Pn, điện áp ngắn mạch Un, các lực cơ học trong dây quấn và sự phát nóng của dây khi ngăn mạch. Tổn hao ngắn mạch có thể chia ra các thành phần như sau: 1. Tổn hao chính tức là tổn hao đồng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp do dòng điện gây ra Pcu1, Pcu2 . 2. Tổn hao phụ trong hai cuộn dây do từ trông tản xuyên qua dây quấn làm cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra Pf1, Pf2 . 3. Tổn hao chinh trong hai dây dẫn ra Pr1, Pr2 4. Tổn hao phụ trong dây dẫn ra Prf1, Prf2 thường tổn hao này rất nhỏ, ta bỏ qua. 5. Tổn hao trong vách thùng dầu và các kết cấu kim loại khác Pt do từ thông tản gây nên. Thường tổn hao phụ được gộp vào trong tổn hao chính bằng cách thêm vào hệ số tổn hao phụ kf. Vậy tổn hao ngăn mạch sẽ được tính theo biểu thức: Pn = Pcu1.kf1 + Pcu2.kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt I. Các loại tổn hao 1. Tổn hao chính: - Tổn hao chính trong dây quấn sơ cấp (hạ áp). Pcu2 = 2,4.10-12. .Gcu2 = 2,4.10-12.3,712 .1012.72,9= 2408,16(W) - Tổn hao trong dây quấn sơ câp ( hạ áp ) Pcu1 = 2,4.10-12. .Gcu1 = 2,4.10-12.3,49 2 .1012.101,58= 2970 (W) 2. Tổn hao phụ - Trong dây quấn thứ cấp (hạ áp) kf2 = 1 + 0,095.108. .a4.n2 Với n = 4 là số thanh dẫn quấn thẳng góc với từ thông tản chính la số lớp dây quấn = .kr Với kr là hệ số Ragovski , l là chiều cao của toàn bộ dây quấn, m là số thanh dẫn của dây quấn song song với từ thông tản, m = 32 là số thanh dẫn của dây quấn song song với từ thông tản chính là số thanh dẫn trên một lớp = .0,95 = 0,556 k¬f2 = 1 + 0,095.108.0,5562.44.10-12.42 = 1,012 - Trong dây quấn sơ cấp (cao áp ): kf1 = 1 + 0,095.108. .a4(n2 - 0,2) , Với = = .0,95 = 0,764 kf1 = 1 + 0,095.108.0,7642.2,124(72-0,2).10-12 1,0055 3. tổn hao chính trong dây dẫn ra: 3.1 Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn thứ cấp: - Chiều dài dây dẫn ra của dây quấn thứ cấp (hạ áp) : Khi dây quấn nối Y , ta có: lr2 = 7,5.l2 = 7,5.0,464 = 3,48 (m) - Trọng lượng dây dẫn ra: Gr2 = lr2.Tr2. (kg) Trong đó: Tr2 là tiết diện dây dẫn ra của cuộn thứ cấp (HA) có thể lấy bằng tiết diện diện vòng dây thứ cấp: Tr2 = T2 = 124,4 mm2; = 8900kg/m3. Gr2 = 3,48.124,4.10-6.8900 = 3,85(kg) - Tổn hao trong dây dẫn ra của dây quấn thứ cấp (HA) Pr2 = 2,4.10-12. .Gr2 (W) = 2,4.10-12.3,712.1012.3,85 = 127,18(W) 3.2 Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn sơ cấp (Cao áp). lr1 =lr2 = 3,48(m) - Trọng lượng đồng của dây dẫn ra cuộn sơ cấp Gr1 = lr1.Tr1. (kg) Với Tr1 = T1 = 3,53mm2 nên Gr1 = 3,48.3,53.10-6.8900 =0,11 (kg) - Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn sơ cấp Pr1 = 2,4.10-12. .Gr1 = 2,4.10-12.3,492.1012.0,11 = 3,2 (W) 4. Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác Pt : Theo cong thức (4-21) TLHD, ta tính một cách gần đúng như sau: Pt = 10.k.S, với k tra ở bảng 40a TLHD ta có k = 0,02 Pt = 10.0,2.320 = 64 (W). 5. Tổn hao ngắn mạch của máy biến áp là: Pn = Pcu1.kf1 + Pcu2.kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt =2970 .1,0055 + 2408,16.1,012 + 3,2 + 127,18+64 = 5617,78(W). II . Điện áp ngắn mạch [...]... 20700.2.0,02109}.1.1,04.1,02 = 5627 (VAr ) 3 Dòng điện khơng tải 3.1 Thành phần phản kháng của dòng điện khơng tải iox = = = 1,758 % 3.2 Thành phần tác dụng của dòng điện khơng tải: ior = = = 0,3 % Dòng điện khơng tải tồn phần; i0 = = = 1,783 % 4 Hiệu suất của máy biến áp khi tải định mức: = (1- ) 100 = (1- ) 100 = 98 % Chương IV TÍNH TỐN NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP I TÍNH TỐN NHIỆT CỦA DÂY QUẤN 1 Nhiệt... 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 là tồn bộ trọng lượng dây quấn và dây dẫn ra Gl là trọng lượng của lõi sắt 1,2 là hệ số kể đên trọng lượng ruột máy được tăng thêm do cách điện và các kết cấu khác + Trọng lượng của thùng: Gth = V +Gb.tn V là thể tích vỏ máy; = 7850 (kg/m3)...1 Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch Unr = = = 1,756 (%) 2 Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng: Unx = Trong đó f = 50 Hz; S’ = 106,66; = = ; ar = a12 + = 0,02 + =0,03 ; kr = 0,95 ; Uv = 7,22 (V); Unx = 10-4 = 3,82 (%) Vậy điện áp ngắn mạch là: Un = = = 4,205 ( %) Sai lệch so với tiêu chuẩn: 100 = 100 = 4,4 % < 5 % thoả mãn điều kiện cho phép III Tính các lực cơ học chủ yếu của dây quấn 1... + e ) = 19143,02(A) 2 Lực cơ học tác dụng lên dây quấn: Lực này do tác dụng của dòng điện trong dây quấn với từ thơng tản Khi ngắn mạch, lực co học tác dụng lên dây quấn khơng đều nhau Mặt khác giữa các vòng dây còn có cách điện, có đệm lót… Và do đó tính đàn hồi của các chi tiết đó có ảnh hưởng đến lực tác dụng lên dây quấn nên thực tế lực tác dụng đó lại nhỏ hơn lực co học đã tính tốn 2.1 Lực hướng... kiện cho phép III Tính các lực cơ học chủ yếu của dây quấn 1 Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xác lập: In = Trong đó Iđm là dòng điện định mức của dây quấn (A) Sđm là dung lượng định mức của máy biến áp (kVA) Un là điện áp ngắn mạch (%) Sn là cơng suất ngắn mạch của mạng điện cùn cấp (kVA), theo bảng 40b TLHD tra được: Sn = 2500.103(kVA) - Đối với dây quấn sơ cấp (cao áp) In1 = = 292,11(A) - Đối với... 1,21 (MN/m2) < (18 20) MN/m2 Vậy 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 1 Xác định h thước cụ thể của máy biến áp: Mạch từ của máy biến áp ta đang thiết kế gồm những lá thép cán lạnh đẳng hướng 3404, bề dày lá thép là 0,35 mm Kết cấu lõi thép kiểu ba pha ba tru, các lá thép ghép xen kê, có 4 mối ghép xiên ở... = = 13,55 (MN/m2) < 30 (MN/m2) đạt tiêu chuẩn với dây đồng - Với dây quấn thứ cấp (HA): = (MN/m2) Với: Fnr2 = = = 57,395.103 (N), T¬2 = 124,4 mm2 , W2 = 28 Vòng = = 14,42 (MN/m2) < 30 (MN/m2) đạt tiêu chuẩn đối với dây đồng 3.2 Ứng suất do lực chiều trục gây nên: Lực chiều trục chủ yếu là lực nén Fn Lực này chủ yếu làm hỏng những miếng đệm cách điện ở giữa các vòng dây - Với dây quấn có nêm chèn: =... sắt với mặt ngồi của nó: Theo cơng thức (6-1 ) ta có: Trong đó là chiều dày cách điện một phía của dây dẫn = = 0,25.10-3 m là suất dẫn nhiệt của lớp cách điện của dây dẫn, theo bang 54 TLHD ta có: = 0,17W/m.0C ứng với sơn - Đối với dây quấn hạ áp: ; Vì dây quấn hạ áp quấn hình xoắn đơn dây dẫn chữ nhật q2 = Pcu2 là tổn hao đồng trên dây quấn hạ áp, Pcu2 = 2205,73W M2 là bề mặt làm lạnh của dây quấn hạ... cơng thức: là suất dẫn nhiệt trung bình : là suất dẫn nhiệt bình qn quy ước của dây quấn là suất dẫn nhiệt của cách điện giữa các lớp , theo bảng 54 ta có = 0,17 là bề dày tấm chắn cách điện giữa các lơp: làm bằng giấy dày : 4x0,12mm, vì dây quấn sơ cấp có 7 lớp nên ta dùng 6 tấm cách điện, =4.0,12 = 0,48mm ; ( W/m.0C ) ( W/m.0C ) ( W/m3) ( 0C ) 2 Nhiệt độ chênh giữa mặt ngồi dây quấn đối với dầu -... là đường kính dây dẫn ra có bọc cách điện của dây quấn CA, d1 = 25 mm s4 là khoảng cách từ dây dẫn ra khơng có vỏ bọc cách điện của dây quấn hạ áp đến vách thùng theo bảng 31 ta được s4 = 12mm s3 = 50 mm là khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn hạ áp có Uth = 5 kV đến dây quấn cao áp có U¬th = 45 kV (theo bang 32) d2 = 10 mm là kích thước dây dẫn ra khơng bọc cách điện (thanh dẫn trần của dây quấn hạ . Đồ án môn học máy điện anh em nao muon lam do an may dien thi vao day nhe. do an may bien ap cong suat 320kva ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY. TOÁN NGẮN MẠCH MÁY BIẾN ÁP Tính toán ngắn mạch trong máy biến áp liên quan đến việc tính toán tổn hao ngắn mạch Pn, điện áp ngắn mạch Un, các lực cơ học