ĐỒ án THIẾT kế máy điện đề tài THIẾT kế máy BIẾN áp điện lực BA PHA 250 KVA làm mát BẰNG KHÔNG KHÍ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ

GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 1 TRUỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN  ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ 01/ 2010 GVHD : NGUYỄN VĂN ĐOÀI NSVTH : N3 Điện1 K1 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 2 Mục lục Chương 1: Tổng Quan Về Máy Biến Áp 7 I.Khái Niệm. 7 II. Tiêu chuẩn trong việc chế tạo máy biến áp. 7 III. Chọn vật liệu trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp. 8 IV. Chọn kết cấu chính cho máy biến áp. 9 1.Lõi thép và kết cấu: 9 2. Dây quấn 12 3. Hệ thống làm mát. 13 V. Mục đích, nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế. 13 1.Nhiệm vụ kĩ thuật: 13 2.Tính toán điện từ: 13 3. Thiết kế thi công. 13 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP 15 I. Các thông số kĩ thuật ban đầu 15 II. Ý nghĩa các thông số. 15 1/Tốn hao ngắn mạch P n 15 2/Tổn hao không tải P o 15 3/ Điện áp ngắn mạch U n 16 4/ Dòng điện không tải I o 16 III. Tính toán các trị số định mức 17 1. Công suất mỗi pha máy biến áp ba pha. 17 2. Công suất mỗi trụ MBA. 17 3. Các dòng điện định mức. 17 4. Điện áp pha. 17 5. Điện áp thử nghiệm dây quấn : 17 6. Kiểu dây quấn. 17 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 3 IV. Chọn vật liệu tác dụng. 17 1. Chọn vật liệu dẫn điện. 18 2. Chọn vật liệu dẫn từ. 18 V. Chọn kết cấu mạch từ. 18 1. Chọn dạng mạch từ. 18 2. Đặc điểm từng loại. 18 3. Chọn tiết diện trụ thép 21 4. Ghép trụ và gơng. 21 5. Cách phân bố cuộn dây MBA theo hình dáng mạch từ. 22 VI. Xác định hình dáng chủ yếu MBA. 23 1. Chọn thơng số cơ bản cho máy biến áp 23 2. Chọn hệ số hình dáng β. 25 CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN ĐIÊN TỪ 41 Tính tốn dây quấn MBA : 41 I-Yêu cầu chung đối với dây quấn : 41 1.Về mặt điện : 41 2.Về mặt cơ học : 41 3.Về mặt chòu nhiệt : 41 II- Tính toán dây quấn hạ áp : 42 1.Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp : 42 2.Điện áp thực của mỗi vòng dây : 42 3.Tiết diện dây dẫn sơ bộ hạ áp : 42 4.Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt : 43 III-Tính toán dây quấn cao áp : 48 1.Xác đònh số vòng dây của dây quấn cao áp ứng với điện áp đònh mức 48 Ta có : 48 2.Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp : 48 3.Mật độ dòng điện sơ bộ : 49 4.Chiều dày cách điện giữa các lớp : 52 5.Xác đònh kích thước ống cách điện giữa cao áp và hạ áp : 52 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 4 6.Bề dày cuộn dây cao áp : 54 7.Đường kính trong của dây quấn cao áp : 55 8.Đường kính ngoài của dây cao áp : 55 9. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau : 55 10. Bề mặt làm lạnh dây quấn cao áp : 56 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 57 I-Xác đònh tổn hao ngắn mạch : 57 1.Trọng lượng đồng của cuộn dây quấn hạ áp : 57 2.Trọng lượng đồng dây quấn cao áp : 57 3.Trọng lượmg đồng của hai dây quấn cao áp và hạ áp : 58 4.Tổn hao đồng : 58 II-Xác đònh tổn hao phụ : 59 1.Đối với dây quấn hình chữ nhật : 59 2.Đối với dây quấn tiết diện tròn : 60 III- Tổn hao dây dẫn ra : 61 IV- Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác : 64 V-Xác đònh điện áp ngắn mạch : 65 VI-Tính lực cơ học của dây quấn máy biến áp : 67 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG HỆ THỐNG MẠCH TỪ VÀ HỆ SỐ KHÔNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP 77 I-Xác đònh kích thước cụ thể của lõi sắt : 77 II-Tính toán tham số không tải của máy biến áp : 85 III-Hiệu suất máy biến áp : 88 CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP . 89 Tính toán nhiệt qua từng phần : 89 I-Tính toán nhiệt của dây quấn hạ áp : 89 II-Tính toán nhiệt dây quấn cao áp : 91 CHƯƠNG 7 : ĐỘ AN TOÀN VÀ TÍNH KINH TẾ 96 A-Độ an toàn : 96 I-An toàn khi xuất xưởng : 96 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 5 II-An toàn khi vận hành : 97 B.Tính kinh tế : 97 I-Xác đònh toàn bộ trọng lượng của máy biến áp : 98 C.Đánh giá chung : 103 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 6 1 Đề tài : Thiết kế máy biến áp không khí Dung lượng máy biến áp : S dm = 250 KVA Tổn hao không tải : P o = 600 W Sơ đồ đấu dây : Y/Y o -12 Điện áp ngắn mạch : U n = 5.5% Tổn hao ngắn mạch : P n = 2750W Số pha : m = 3, tần số f=50Hz, U dm =35/0.4KV stt Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng 1 Mặt cắt đứng mặt cắt bằng MBA A3 01 2 Kết cấu MBA A3 01 Phần thuyết minh 1.Tính toán kích thước chủ yếu 2.Tính toán dây quấn CA/HA 3. Tính toán ngắn mạch 4.Tính toán nhiệt, Thiết kế vỏ thùng 5. Thiết kế kết cáu máy biến áp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 7 Chương 1: Tổng Quan Về Máy Biến Áp I.Khái Niệm. Máy biến áp là bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, biến đổi điện áp này sang điện áp khác. Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện tới hộ tiêu thụ cần tối thiểu 4 đến 5 lần tăng giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt gấp từ 5 đến 8 lần hoặc hơn nữa. Hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn (98%-99%). Nhưng vì số lượng máy biến áp nhiều nên tổng tổn hao là rất lớn, do đó tôn cán lạnh được dùng làm mạch từ máy biến áp, khi đó tổn hao công suất (P) và công suất từ hoá(Q) thấp, dẫn đến tổn hao giảm đáng kể. Các bộ phận chính trong máy biến áp: Lõi sắt( mạch từ), dây quấn , hệ thống làm mát và vỏ máy II. Tiêu chuẩn trong việc chế tạo máy biến áp. Một trong những nhiệm vụ của ngành thiết kế máy biến áp là xác định được những yêu cầu riêng cho các máy biến áp. Phản ánh được yêu cầu về vận hành và điều kiện làm việc của nó. Đảm bảo sự phát nóng cho phép, khả năng về quá tải, sơ đồ tổ nối dây, điện áp định mức, điều chỉnh về điện áp, các đặc tính về không tải, ngắn mạch…. Do yêu cầu về mở rộng thang công suất, điện áp và nâng cao chất lượng điện năng cũng như tính năng của máy biến áp nhiều tiêu chuản mới của máy biến áp được đưa ra. Ở đây ta thiết kế máy biến áp có công suất là 250KVA điện áp 35/0.4KV ( làm mát bằng không khí), kiểu trụ. Công Suất Làm lạnh bằng Số pha điện áp 250KVA Không khí 3 35/0.4KV So với tiêu chuẩn cũ thì tiêu chuẩn mới có những yêu cầu cao hơn như: - tổn hao giảm đáng kể. - hiệu suất tăng lên - giảm mức tăng nhiệt độ của dây quấn - mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp dưới tải - tăng cường trang thiết bị máy biến áp kiểm tra chất lượng và bảo quản GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 8 III. Chọn vật liệu trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp. Việc chọn lựa vật liệu thiết kế máy biến áp nhằm mục đích cải thiện các đặc tính của mày biến áp như : - giảm tổn hao năng lượng, kích thước, trọng lượng - đảm bảo độ tin cậy, đảm bảo chất lượng - vật liệu rẻ, dễ kiếm Vật liệu trong máy biến áp thường có 3 loại: - vật liệu tác dụng : dùng để dẫn điện như dây quấn, dẫn từ như lõi thép. - vật liệu cách điện : dùng để cách điện các phần tử trong máy biến áp (như cartong cách điện, sứ, sơn emay, dầu biến áp….). - vật liệu kết cấu : dùng để bảo vệ vả giữ cố định máy biến áp( bulông, xà ép, vỏ máy. Vật liệu quan trọng trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp là tôn silic. Lõi thép máy biến áp được dùng chủ yếu là tôn cán nóng dày 0.5mm hoặc tôn cán lạnh dày 0.35mm. Tuy nhiên để giảm suất tổn hao người ta dùng tôn cán lạnh, đồng thời tăng độ từ cảm trong lõi thép lên 1.6 ÷ 1.65 tesla trong khi tôn cán nóng chỉ tới 1.45 tesla. Do dó suất tổn hao giảm, trọng lượng và kích thước giảm đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, đặc biệt là chiều cao giảm đáng kể thuận tiện cho di chuyển lắp đặt. Vật liệu quan trọng thứ hai là kim loại làm dây quấn, người ta thường dùng dây quấn làm bằng đồng vì: - điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, dễ gia công. - đảm bảo độ bền cơ điện tốt… Trong thiết kế MBA có hai loại dây dẫn thường được dùng là đồng và nhôm, mặc dù nhôm có những ưu điểm như rẻ, dễ kiếm, nhẹ nhưng điện trở suất cao hơn, độ bền cơ kém, khó gia công nên người ta chọn đồng làm dây quấn Về vật liệu cách điện thông thường người ta dùng dây quấn cách điện bọc bằng giấy cáp. Ở đây theo yêu cầu thiết kế ta dùng cấp cách điện B. Tuy nhiên nhiệt độ cho phép của dây quấn máy biến áp được quyết định không chỉ ở cấp cách điện của mày biến áp mà còn phụ thuộc nhiệt độ cho phép của không khí làm mát biến áp. Người ta thường dung sơn emay do mỏng hơn, cách điện tốt hơn, độ bền cơ và tính chịu nhiệt cũng tốt hơn giấy cáp tuy nhiên giá thành cao hơn. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 9 IV. Chọn kết cấu chính cho máy biến áp. MBA gồm những bộ phận chính sau: lõi thép( mạch từ), dây quấn, hệ thống làm mát và vỏ máy 1.Lõi thép và kết cấu: Trong MBA lõi thép dùng làm mạch dẫn từ và khung cho dây quấn, lõi thép được ghép những lá thép bằng xà ép hoặc bulong tạo thành bộ khung cho máy biến áp, tren nó còn bắt các đầu dây dẫn ra nối với các sứ xuyên hoặc giá đỡ nắp máy: Hình 1. Mạch từ MBA Lõi sắt gồm hai phần : Trụ T và Gông G Trụ là phần lõi sắt có lồng dây quấn , gông là phần lõi sắt không lồng dây quấn dùng để khép kín mạch từ giưa các mạch từ với nhau. Thường phân lõi sắt theo sự sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1/2010 10 a/Lõi sắt kiểu trụ : Ở đây dây quấn ôm lấy trụ sắt. Gông từ không bao lấy mặt ngoài của dây quấn. Trụ sắt thường để đứng, tiết diện gồm nhiều bậc thang nên đường bao gần hình tròn và dây quấn thành hình trụ tròn. Kết cấu đơn giản chịu được ứng suất do lực điện động gây ra tốt. Hình2. Lõi sắt của MBA 3 pha dây quấn kiểu trụ 1- Gông 2- Trụ 3- Tiết diện trụ 1 3 2 [...]... Mna làm việc lâu dài và tăng tuổi thọ cho MBA phải giảm nhiệt độ xuống Có thể làm nguội bằng khơng khí tự nhiên hoặc dầu máy biến áp, với loại cơng suất nhỏ người ta thường làm mát bằng khơng khí ( loại >100 0KVA làm mát bằng dầu) Đề tài này chúng ta thiềt kế máy biến áp cơng suất nhỏ (25 0KVA) làm mát bằng khơng khí V Mục đích, nhiệm vụ và u cầu thiết kế Nhiệm vụ chung của người thiết kế máy biến áp. .. mỗi pha máy biến áp ba pha Sf = Sdm/m Trong đó Sdm=25 0KVA, m=3 Vậy ta có cơng suất mỗi pha là: Sf =250/ 3 =83,3 3KVA 2 Cơng suất mỗi trụ MBA S’ =S/t Trong đó t =3 là số trụ tác dụng của MBA: => S’= 250/ 3=83.33 KVA 3 Các dòng điện định mức a/ Dòng hạ áp: I1 = S 3.U 1dm = 250 3.0.4 = 360,85( A) U1dm=0,4KV : điện áp phía hạ áp b/Dòng cao áp I2 = S 3.U 2 dm = 250 3.35 = 4,12( A) 4 Điện áp pha Bên cao áp: ... thiết kế thường qua ba giai đoạn: 1 Nhiệm vụ kĩ thuật: Chủ yếu định rõ hình dáng máy biến áp như kết cấu, phương pháp làm mát Ở đây ta thiết kế MBA khơng khi cơng suất 25 0KVA - 35/0.4KV - 50Hz vì vậy nhiệm vụ thiết kế phải đảm bảo tính kinh tế, độ ổn định, độ tin cậy MBA 2 Tính tốn điện từ: Thường qua một số bước chủ yếu sau đây: - Tính tốn kích thước chủ yếu - Thiết kế cuộn dây, các kết cấu cách điện. .. thơng số kĩ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN): Theo TCVN ta thiết kế MBA khơng khí 3 pha có số liệu ban đầu như sau: Dung lượng máy biến áp : Tổn hao khơng tải : Sơ đồ đấu dây : Điện áp ngắn mạch : Tổn hao ngắn mạch : Số pha : Cấp cách điện : Chế độ làm việc liên tục Làm mát bằng khơng khí Chế độ làm việc ngồi trời II Sdm = 250 KVA Po = 600 W Y/Yo-12 Un = 5.5% Pn = 2750W m = 3, tần số f=50Hz, Udm=35/0.4KV... các đặc tính về điện, từ - Tính tồn cụ thể lõi sắt - Tính tốn nhiệt và thiết kế vỏ máy 3 Thiết kế thi cơng - Tính tốn và vẽ đầy đủ chi tiết kết cấu MBA - Tính tốn kinh tế về sản phẩm chế tạo - Thiết kế MBA được tiến hành qua các bước như sau: a/ Xác định các đại lượng cơ bản: + Tính dòng điện, điện áp pha của các cuộn dây + Xác định điện áp thử của dây quấn Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com... Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 14 1/2010 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA CHƯƠNG 2 TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP I Các thơng số kĩ thuật ban đầu Việc thiết kế MBA ln ln đảm bảo bốn thơng số quan trọng trong pham vi cho phép ở điều kiện làm việc lưới điện Việt Nam Trong phạm vi cho phép việc thiết kế MBA các thơng số kĩ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN): Theo TCVN ta thiết. .. hao ngắn mạch + Tính tốn điện áp ngắn mạch + Tính tốn lực cơ của dây quấn khi MBA bi ngắn mạch e/ Tính tốn về mạch từ tham số khơng tải + Xác định kích thước cụ thể của máy biến áp + Xác định tổn hao khơng tải, dòng điện khơng tải và hiệu suất của máy biến áp f/ Tính tốn nhiệt hệ thống làm mát MBA + Khái niệm về hệ thống làm mát + Tính tốn độ chênh nhiệt + Tính tốn nhiệt MBA g/ Tính tốn các chi tiết... Trong thiết kế việ lựa chọn vật liệu tác dụng cũng như vật liệu cách điện vật liệu dây dẫn, vật liệu kết cấu mạch từ, vật liệu kết cấu mạch từ… có ảnh hưởng đến tính năng MBA, hiệu suất máy Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 17 1/2010 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA Các vật liệu dùng đẻ chế tạo MBA gồm có: o Thép kĩ thuật điện dẫn từ o Đồng hay nhơm dùng làm dây quấn o Thép làm thùng, vỏ máy. .. ( đồng ) Cakt : là hệ số đánh về giá thành , vật tư cho chi phí sản xuất a) nh hưởng của hệ số dạng β : Việc chọn lựa hình dáng máy biến áp phụ thuộc vào hệ số hình dạng β Trò số β thường biến thiên trong phạm vi rất rộng nằm trong khoảng từ 1 ÷ 3,5 và nó ảnh hưởng rất rõ tới đặc tính kỹ thuật và kinh tế của máy biến áp + β nhỏ : Máy biến áp gầy và cao : sắt ít , đồng nhiều, … + β lớn : Máy biến áp. .. này chịu lực kém nên ít được dùng trong truyền tải điện lực ↓ Hình 10 Dạng mạch từ kiểu bọc Ưu điểm: Dễ chế tạo, tiết kiệm trọng lượng thép, ứng dụng với MBA cơng suất vừa và nhỏ Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 20 1/2010 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA Nhược điểm: Chiều cao mạch từ lớn khó di chuyển, chịu lực kém Với đề tài thiết kế này ta chọn mạch từ ba pha kiểu trụ loại ba trụ 3 Chọn . BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN  ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ . máy biến áp, với loại công suất nhỏ người ta thường làm mát bằng không khí ( loại >100 0KVA làm mát bằng dầu). Đề tài này chúng ta thiềt kế máy biến