THIẾT kế máy điện CÔNG NGHIỆP thiết kế máy biến áp điện lực ba pha công suất ì600 kVA ,thiết kế động cơ không đồng bộ roto lồng sóc của ABB 30 kw

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THIẾT KÉ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Nguyễn Văn Luận luan.nvl 74037@sis.hust.edu MSSV:20174037 KTĐ04_K62 Ngành Kĩ Thuật Điện Chuyên ngành Thiết Bị Điện - Điện Tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Vũ Thanh Chữ ký GVHD Thiết bị điện - điện tử Bộ môn: ♦ Viện: Điện HÀ NỘI, 06/2021 Bộ GIẢO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NộI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phủc ========0000======= NHIỆM VỤ THIẾT KÉ MSVVtệỉ0 ÌNCOỵr _ăn Luận Khố: K62 Ngành học: Thiết bị điện - Điện tử Đe tài thiết ke - Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha cơng suất Ì600 kVA - Thiết kế động khơng đồng roto lồng sóc 30 kw - Thiết kế động khơng đồng roto lồng sóc ABB 30 kw Các số liêu thiết kế ban đầu a) Máy biến áp điên lực ba pha công suất 1600 kVA • • • • • • Dung lượng s= Ì600 kVA Điện áp UÌ/U2 = 690/35000 V Tần số f= 50 Hz Tổn hao khơng tải P0=3Ì00 w Tổn hao ngắn mạch Pn=Ì8000 w Tổ nối dây Y/Yn-0 b) Động khơng đống roto lồng sóc 30 kW • • • • Cơng suất định mức P=30 kw • • Bảo đệ KPng nÌ= Ì500 vịng/phút Điện áp U=380/220 V Tần số f= 50 Hz Đấu dây Y/D Chiều cao tâm trục h=200 mm c) Động khơng đồng roto lồng sóc ABB 30 kW • Công suất định mức Pn=30 kw • • • • • • • Điện áp 400V Tần số f = 50 Hz Tốc độ đồng n= Ì500 vịng/phút Hệ số cơng suất cos^ 0,83 Hiệu suất n=92,3 % = CấpA bảo vệ IP 55 Chiều cao tâm trục Ì 80 mm 3 Nội dung tínb tốn thiết kế - Tính tốn kích thước chủ yếu - Tính tốn điện từ - Tính tốn nhiệt CÁN Bộ HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Vũ Tbanb MỤC EỤC A Thiết Kế Máy B iến Áp I II III DANH MỤC HÌNH VẼ IV V VI DANH SÁCH BẢNG BIỂU VII VIII A Tbiết Kế Máy Biến Áp I Nbiệm vụ tbiết kế IX Tính tốn mba dầu hai dây quấn BAD 1600/35 có số liệu nhu sau: X Thơng số XIV Dung luợng XVIII Tần số XXII Số pha XXVI Điện áp hạ áp XXX Điện áp c ao áp XXXIV Điện áp ngắn mạch Tổn hao XXXVIII ngắn mạch XLII XLVI D^hauk npiikíiơing tải Phuơng pháp L làm mát Điều kiện LIV hoạt động Vật liệu LVIII dây dẫn Kết cấu LXII máy biến áp LXVI Tổ nối dây LXXI XI Kí hiệu XV S XIX f XXIII m XXVII U1 XXXI U2 XXXV Un XXXIX Pn XLIII XLVII P0 ( XII Giá trị XVI 1600 XX 50 XXIV XXVIII 690 XXXII 35000± 2XXXVI x 2.5% 6.5 XL 18000 XLIV XLVIII ?.Ịp0 ) LI LII LV LIX LXIII LVI LX LXIV LXVII LXVIII LXX XIII Đơn XVII kVA XXI Hz XXV XXIX V XXXIII V XXXVII % XLI w XLV XLIX w LIII dầu máy biến áp LVII trời LXI LXV trụ LXIX 1.1 Xác địnb đại lưọng Dung luợng pha LXXIII „31 c 1600 LXXIV St T 533.3 kVA LXXV PT A.2 = LXXVI Dung luơng trụ LXXVII S' o^ 533.3 kVA LXXVIII 600 1.2 Dòng điện dây định mức = Ngoài Đồng pha Y/Y0 Bảng A Các thông số yêu cầu thiết kế II Tbiết kế kícb tbước cbủ yếu LXXII Bằng PT A.2 Phía CA : K2 LXXIX LXXX LXXXI _ 1600.10 PT A.2 3 ” 7(3) 35000 2G.4 A Phía HA PT A.2 1600.103 LXXXII LXXXIII LXXXIV LXXXV 1.3 Dòng Vì 1339 A điện pha dây quấn định nối mức Y/Y nên It2=I2=26.4; It1=I1=1339A 1.4 Điện áp pha định mức LXXXVI Phía CA LXXXVII u2 35000 PT A.2 Uf 20 \(3) \(3) 020207_ LXXXVIII LXXXIX Phía HA XC Uf -Ơ== =-?;=ã 399 _ W1 XCI \3 7(3) 399 PT A.2 1.5 Điện áp thử dây quấn XCII.Với dây quấn CA Uth2=85kV, với dây quấn HA Uth1=5kV Cbọn số liệu xuất pbát tínb tốn kícb tbước cbủm yếu 2.1 Chiều rộng qui đổi từ rãnh từ tản dây quấn CA HA XCIII Với Uth2=85kV theo bảng 19 ta có a12=27 mm 12 5mm rãnh a12 đặt ống cách điện dày ỗ 12 mm XCIV XCV XCVI XCVII 2.2 Q 1+Q2 0h 4, PT A.2 =0.0245 m; ar 0a 12 + al 3° 0,027+0,0254 00,051F Hệ số qui đổi từ trường tản lấy kr =0.95 PT A.2 Unr = 18000 = 1,125% 10.1600 PT A.2 2.3 Các thành phần điện áp ngắn mách XCVIII XCIX C Unx \ 6,52 1,125: 6,4% - PT A.2 10 2.4 Chọn tôn r CI Ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiêu dày 0,35 mm Từ cảm trụ Bt-1.62T, hệ số kg=1.,03 Ép trụ nêm với dây quấn, ép gông xà ép, không dùng buloong xuyên qua trụ gông Sử dụng lõi thép có mối thép xiên Ờ góc lõi, mối nối giữ dùng mối ghép thằng tôn CII Chọn số bậc thang trụ 8, số bậc thang gông lấy 7, hệ số chêm kín lấy kc=0.928, hệ số lấp đầy rãnh kd=0.97 Hệ số lợi dụng lõi dắt klđ=kc.kd=0.928.097=0.9 CIII Từ cảm gông Bg CIV CV CVI J =1.573 T y PT A " 11 1.03 Từ cảm khe hờ khơng khí mối nối thằng B”k=Bt=1.62T, mối nối xiên CVII J k = »=1® = 1.146 T PT A - - 12 CVIII CIX 7(2) 712) Suất tổn hao trụ gông pt=1.353 w/kg, pg=1.256 w/kg; Suất từ hóa qt=1.958 VA/kg, qg=1.64 VA/kg Suất từ hóa khe hờ khơng khí mối nối CX 2.5 thằng p”k= 25100 VA/m2, nối xiên p’k= 3190 VA/m2 Các khoảng cách điện điêu chỉnh, chọn theo Ut2 cuộn cao áp - trụ dây quấn HA a01=15 mm - dây quấn HA CA a12=27mm - ống cách điện CA HA ô 12 mm = - dây quấn Ca a22=3 mm 10 DCXCIII PT 103 MMCLXXXVI DCXCIV DCXCV Kpr - DCXCVI DCXCVII DCXCVIII Jtr 0 1,6667 PT 22 Bps (Kc _ 1) Bg0 0,0238 T PT DCC PT DCXCIX Bpr o( Kc 11) Bgo 0,178 T DCCI Khối lượng roto Gtr DCCII d + d :k PT 107 DCCIII ( DCCIV Vậy psiron0 hr 62,9093w Gtr0ỴÌron L.KFe.Nr jtr + DCCV Tổng tổn hao sắt piron DCCVI piron0 p1 iron + ps iron0 413,692 w DCCVII tổn hao PT 108 ’ Tổng / losses 2934,7944 w DCCVIII DCCIX Pout suất Hiệu DCCXII 0,911091,11% sosánhvớiyêucầu 92,3%thỏamãn Y DCCX DCCXIII 42.Đặcn tínb boạt động DCCXIV Dịng DCCXI.Pout K losse điện khơng tải X"' I / + o DCCXVI piro DCCXV n+ pmv I p Rs DCCXVII 01 + Vph MMCLXXXVII MMCLXXXVIII MMCLXXXIX MMCXC MMCXCI MMCXCII DCCXVIII 1,303 A DCCXIX PT PT 111 1 MMCXCIII MMCXCIV MMCXCV MMCXCVI MMCXCVII MMCXCVIII MMCXCIX MMCC MMCCI MMCCII MMCCIII MMCCIV MMCCV MMCCVI MMCCVII MMCCVIII MMCCIX MMCCX MMCCXI MMCCXII MMCCXIII MMCCXIV MMCCXV MMCCXVI MMCCXVII MMCCXVIII MMCCXIX MMCCXX MMCCXXI MMCCXXII MMCCXXIII MMCCXXIV MMCCXXV Hệ số trượt định mức MMCCXXVI. _Qn= , PT 110 PAỈ 0,0226 MMCCXXVII Pn+ pAl + pmv+pstray MMCCXXVIII Momen định mức MMCCXXIX Ti Ti= Qn 195,4 Nm MMCCXXX 2-° 1^ỹr _ PT 111 1 DCCXX Xs Cm =l+ Xm = 1,0396 DCCXXII M omen xoắn Tbk DCCXXV DCCXXI PT 1 DCCXXIV DCCXXIII Tbk = 3p PT 1 Vph 1J Zs +\R s2+( Rs 1+C o Xr )21 = 624, DCCXXVI Dòng điện khới động LR DCCXXVII DCCXXVIII I LR DCCXXIX 0/ , \ ( Rs Rr) ( X :+ + =0 s01 s1X DCCXXX M omen khới p động DCCXXXI.479,621 T ưLR13Nm Rs r.I2LR.- = DCCXXXIII Hệ số cosọ 1n Vũh 363,9+ = s01 PT 114 r 1): DCCXXXII PT 1 DCCXXXIV „ Pn cosfi DCCXXXV 8411 n = DCCXXXVI DCCXXXVIII , , Tbk DCCXXXIX tbk = 3,194 sovới yêucầulà 2,9 DCCXL Tn DCCLII VphI1n.nn = ’ = DCCXLI TLR DCCXLII tLR = 2,455 sovới yêucầulà 2,7 DCCXLIII Tn = DCCXLIV ILR DCCXLV iLR = 6,44 sovớ yêu cầu 7,3 DCCXLVI I n = PT 1 PT 1 DCCLIII PT 1 DCCLIV PT 1 DCCXXXVII 3.Tăng nbỉệt độ DCCXLVII Nhiệt độ chênh dây quân rãnh thành rãnh DCCXLVIII ^ ^co = DCCXLIX a cond Als DCCL A 0frame =66 DCCLI với aconv 50 S m2 K = với p=4 / DCCLV PT 2 DCCLVI PT 2 117 MMCCXXXI MMCCXXXII MMCCXXXIII MMCCXXXIV MMCCXXXV MMCCXXXVI MMCCXXXVII MMCCXXXVIII MMCCXXXIX MMCCXL MMCCXLI MMCCXLII MMCCXLIII MMCCXLIV MMCCXLV MMCCXLVI MMCCXLVII MMCCXLVIII MMCCXLIX MMCCL MMCCLI MMCCLII MMCCLIII MMCCLIV MMCCLV MMCCLVI MMCCLVII MMCCLVIII MMCCLIX MMCCLX MMCCLXI MMCCLXII MMCCLXIII MMCCLXIV MMCCLXV MMCCLXVI MMCCLXVII MMCCLXVIII MMCCLXIX MMCCLXX MMCCLXXI MMCCLXXII MMCCLXXIII MMCCLXXIV MMCCLXXV MMCCLXXVI MMCCLXXVII MMCCLXXVIII 118 MMCCLXXIX Hệ sô ảnh hướng bới độ dân nbiệt MMCCLXXX aconđ = = 1000 S / PT 122 m2 K MMCCLXXXI hins MMCCLXXXII Als diện tích mặt bên rãnh stato MMCCLXXXIII Als=(2 hs+bs 2) L.Ns=0,50861 m PT 123 - MMCCLXXXIV Aframe= H.Dout ( L T ) Kfin 1,0164 m2 + = PT 124 ’ MMCCLXXXV A Qco = 2,808° c; A6frame=57,7460 c MMCCLXXXVI Nhiệt độ môi trường 6amb = 40 oC MMCCLXXXVII Vậy MMCCLXXXVIII 0Co=0amb+A0frame+A0Co=98,86 oC< PT 2- 125 X Thuật toán hiệu chỉnh MMCCLXXXIX Hiệu chỉnh sức từ động stato Fmts roto Fmtr MMCCXC Yêu cầu đặt Fmts Fmtrhoặchhơngchênhlệchql ớn = MMCCXCI Ta có MMCCXCII Fmts=Hts (hs + hos + hw) PT MMCCXCIII Fmtr=Kst PT MMCCXCIV Như đề giá trị Fmts Fmtr không chênh lệch lớn thi ta giảm Fmts giảm Kst Ở giá trị Fmg - Fmts MMCCXCV ta không hiệu chỉnh Bg lựa chọn theo J MMCCXCVI Fmg~ 1,2 loại máy - Đe giảm Fmts ta giảm Hts cách chọn giá trị Bts nhỏ PT - Đe giảm Kst ta giảm + Kst MMCCXCVII Thực hiệu chỉnh kết Fmtr Fmts sấp xỉ hoàn thành Việc thay đổi Bts 1+Kst dân đến việc thơng sơ tính tốn MMCCXCVIII thay đổi DCCLVII Giảm sức từ động stator DCCLVIII Giảm 1+ Kst DCCLIX Kf tăng, aigiảm MMCCXCIX MMCCC MMCCCI DCCLX Giảm Hts DCCLXI T thông thay đổi MMCCCII DCCLXIII C DCCLXII Gảm Bts hiều rộng bcs DCCLXIV bs1 giả m MMCCCIII MMCCCIV DCCLXVIII bs2 tăng, DCCLXV its DCCLXVI FmGi DCCLXVII Htsảm Asu không đổi MMCCCV MMCCCVI MMCCCVII MMCCCVIII MMCCCIX MMCCCX MMCCCXI MMCCCXII MMCCCXIII MMCCCXIV MMCCCXV MMCCCXVI MMCCCXVII MMCCCXVIII MMCCCXIX MMCCCXX MMCCCXXI MMCCCXXII MMCCCXXIII MMCCCXXIV MMCCCXXV MMCCCXXVI MMCCCXXVII MMCCCXXVIII MMCCCXXIX MMCCCXXX MMCCCXXXI MMCCCXXXII MMCCCXXXIII MMCCCXXXIV MMCCCXXXV MMCCCXXXVI MMCCCXXXVII MMCCCXXXVIII MMCCCXXXIX MMCCCXL MMCCCXLI MMCCCXLII MMCCCXLIII MMCCCXLIV MMCCCXLV MMCCCXLVI MMCCCXLVII MMCCCXLVIII MMCCCXLIX MMCCCL 44.Hiệu cbỉnb lại mật độ từ tbông gông Bcs MMCCCLI Yêu cầu đặt hiệu chỉnh Bcs nằm khoảng từ 1,4- 1,7 T PT MMCCCLII Bcs — MMCCCLIII L.hcs Vậy đề thay đổi Bcs cần thay đổi chiều cao gông stator hcs =- MMCCCLIV từ thông V MMCCCLV V (Dout (Dis (hos hw hs))) — + + + PT MMCCCLVI. -hcs -77 c MMCCCLVII ' MMCCCLVIII Muốn thay đổi hcs cần thay đổi Dout Khi thay đổi Dout đen = giá trị Bcs thỏa mãn khoảng từ 1,4-1,7 T dừng lại MMCCCLIX Giảm hcs Giảm Dout Đúng KẼt Dis Sai thỏa mãn MMCCCLX Đúng MMCCCLXI 45.Hiệu cbỉnb biêu suất MMCCCLXII Đề tăng hiệu suất cần giảm hao phí máy 45.1 Giảm tổn hao dây quấn Stator Pco MMCCCLXIII Đề giảm tổn hao Pco cần giảm điện trờ stator Rs MMCCCLXIV S_1 Rs= pco lc ' MMCCCLXV Aco.a MMCCCLXVI Đề giảm Rs ta giảm lc.W1 tăng Aco MMCCCLXVII PT Aco=-^ PT MMCCCLXVIII Jcos.a MMCCCLXIX đề tăng tiết diện Aco ta giảm Jcos.a1 MMCCCLXX Khi ta có thề giảm mật độ dòng điện Jcos giảm số mạch nhánh song song a1 MMCCCLXXI Sơ đồ thuật toán MMCCCLXXII Giảm tổn hao Pco,Pal,Pstray,Pt1 MMCCCLXXIII Giảm Pco MMCCCLXXIV Giảm Rs Đường kính Giảm Aco MMCCCLXXV MMCCCLXXVI dây dco tăng Giảm Jcos Đúng So sánh yêu cầu MMCCCLXXVII MMCCCLXXIX MMCCCLXXVIII ( R r) s 45.2 = m (S Kw ) Giảm tôn hao roto (PA1) T HR Kết Nr ler E.) sn.Ki +2.1 n2 , Pal ( Rr Ab Aer ^"?p Rbe pAl = = ■ ( \2 PT PT 10 PT Lại có Đê giảm tơn hao giảm điện trờ Rbe, đê giảm Rbe có thề lựa chọn tăng tiết diện roto Ab Ịb Ab = Jb dòng điện Jb Đê tăng Ab ta giảm mật độ PT 11 Giảm PA1 Tiết diện vòng Giảm điện trờ roto ngắn mạch Aer R’r Tăng Ab d2 tăng Giảm Jb Mật độ dòng điện vòng ngắn mạch Đúng Fmtr tăng MMCCCLXXX MMCCCLXXXI Kết So sánh yêu cầu Tuơng tự ta lựa chọn hệ số Ky,p10 đề giảm tổn hao Sai 45.3 Giảm tổn hao sắt từ Piron f 1?’" 1,7 1,7 Pt Kt.p 10 (-70 Bts = > PT 12 với PT l3 S p 10=2 S vàKt =1,6 h c Khối luợng stator Gtl ó bs 1+bs ,hos ,_ 1=yưon.Ns.btsA bs +—— + PT l4 ộề-lgyta Pựa chỀằể