Đặc điểm thiết kế của máy biến áp đầu máy một pha

Các phương pháp điều chỉnh

Khác với máy biến áp thông thường, MBA đầu máy có một số tính chất riêng, khi thiết kế cần lưu ý. - Công suất MBA được xác định từcông suấtđộng cơ 1 chiều kéo đầu máy, kích thước và trọng lượng MBA phụ thuộc vào công suất này. → Do đó cần tăng cường đảm bảo chống ngắn mạch, độ bền điện vàđộ bền cơ khí cao, chống chấn động. Muốn đảm bảo các yêu cầu trên cần lưu ý sử dụng các vật liệu có chất lượng cao để tăng tuổi thọ cho MBA. Thường thì MBA đầu máy có tuổi thọ thấp. Trong khi tuổi thọ trung bình của MBA điện lực là 40 năm thìMBA đầu máy chỉ khoảng 20 năm. Một phần tử rất quan trọng của MBA đầu máy là bộ phận thay đổi điện áp. Nóđược tính toán với chếđộ làm v iệc khắc nghiệt đến 1000 lần thây đổi điện áp đầy tải trong 1 ngày. Phần tử này làm việc nặng nề nhất và hay hư hỏng nhất. Có nhiều phương pháp điều chỉnh điện áp MBA. Sơđồ nối dây máy biến áp , điều chỉnh điện áp phía 22kV. Điều chỉnh điện áp phía cao áp. Điện áp được điều chỉnh bằng 1 MBA tự ngẫu, máy thường được chế tạo kiểu bọc. MBA chính thưòng có 2 trụ, ngoài ra còn có bộ phận thay đổi điện áp gồm chuyển mạch các tiếp điểm công suất lớn và biến dòng. Hình vẽ: Máy biến áp một pha mạch từ ba trụ. Để giảm trọng lượng, người ta chế tạo mạch điện từ kiểu 3 trụ. Trụ I có từ thông Φ1 không đổi do điện áp lưới đặt lên số vòng dây không đổi sinh ra. Trên trụ này đặt dây quấn tự dùng vàdây quấn sưởi ấm. Từdây quấn MBA tự ngẫu sẽ nối với dây quấn trụ II vàdây quấn nối tiếp trụ III. Trong đóΦx thay đổi tuỳ theo vị trí chuyển mạch ở MBA tự ngẫu. Sử dụng loại lừi thộp này khụng thể dựng dõy quấn hỡnh trụ, vỡ khụng thểđồng thời có 3 trụ tiết diện tròn khi số lá thép như nhau. Người ta phải dùng dây quấnôvan thay cho dây quấn hình trụ, làm tăng giá thành vào khoảng 25% tiền công chế tạo. Dùng dây quấnôvan sẽ tận dụng được diện tích cửa sổ MBA hơn là dùng dây quấn tròn. Kích thước máy lợi này sẽ nhỏ hơn, kích thước thùng dầu và trọng lượng toàn bộ máy sẽ giảm đi so với loại máy 2 mạch từ riêng rẽ, xếp chung trong 1 thùng dầu. Trọng lượng trên đơn vịcông suất vào khoảng 2,3 kg/KVA. Điều chỉnh điện áp phía hạáp. MBA điều chỉnh điện áp phía cao áp códòng điện qua chuyển mạch cỡ hàng trăm ampe, dây quấn thứ cấp đơn giản. Nhưng có nhược điểm là trọng lượng máy sẽ lớn, hiệu suất sẽ nhỏ. MBA điều chỉnh điện áp phía hạáp, dây quấn cao áp không cóđầu phân áp, giảm vật liệu cách điện phần dây quấn vàđầu ra điện áp, đầu phân áp sẽđặt ởdây quấn hạáp vàđược điều chỉnh bằng động cơ. Dòng điện các đầu tiếp xúcđiều chỉnh tới hàng chục KA. MBA công suất lớn, số vòng dây thứ cấp ít vì vậy điệp áp điều chỉnh sẽ thô, thường phải dùng mạch chia dòng vàđiện kháng. MBA đầu máy kiểu MBA tự ngẫu, điện áp lưới điẹn 22kv với tần số50hz. Phần dây quấn hạáp được nối đất, códòng điện lớn, đầu phân áp. được đến các tiếp điểm chuyển mạch códòng điện hàng kA. Đểdòng điện cân bằng, người ta dùng bộ chia dòng điện sơ - thứ cấp độc lập, vì tính rằng nếu mất nối đất các đầu phân áp của tự dùng, cung cấp cho sưởi ấm chịu điện áp bằng điện áp phía cao áp. MBA điều chỉnh bằng bão hoà từ. Điều chỉnhđiện áp bằng mạch từ bão hoà là phương pháp tiên tiến, phương pháp này không cần dùng bộ chuyển mạch công suất lớn, người ta hay dùng cách điều chỉnh này cho MBA cấp điện cho động cơ kéo công suất lớn. Điều chỉnh điện áp trơn, không có tia lửa điện, dùng cho trường hợp không tĩnh tại, phù hợp cho động cơđầu máy kéo toa xe. Transductor điều chỉnh thường được nối theo 2 cách. a) Hai transductor song song, dùng để chuyển tải từđầu phân áp này sang đầu phân áp khác, nó làm nhiệm vụ chuyển mạch. b) Sử dụng mạch từ bão hoà có mạch liên hệ ngược, các cặp điôt ngược và hạn chế dòng ngắn mạch, lại đảm bảo nối đầu phân áp lân cận. Động cơ kéo MBA và chuyển mạch bộ phận làm mát và transductor, đặt chung ở một toa xe. MBA đầu máy kiểu vừa xem xét do hãng Micafil chế tạo có sứ ra kiểu điện dung.

Máy biến dòng để dưới mái, sứ ra được kẹp trên mái chống rung, phía tiếp nối với nắp MBA phải có doãng kín để không chảy dầu.

Chọn sơđồđiều chỉnh và kết cấu mạch từ

Dòng không tải càng lớn thìhiện tượng quááp khi đóng máy vào lưới càng nguy hiểm. Điều này dẫn đến việc phải tăng cường làm mát, dầu làm mát đưa thẳng vào dây quấn, vào rãnh dầu cóđịnh hướng. Dây quấn phải cóđộ bền cơ học cao để chống ngắn mạch, cóđộ bền chịu được quááp vàđộ bền chịu nhiệt khi quá tải, chủ yếu chống được lực hướng trục.

Ví dụdây quấn MBA chia làm 2 nhánh, sao cho ngắn mạch ở một nhánh hay là 2 nhánh thìđều có cân bằng sức từđộng. * Dòng ngắn mạch IR, lực ngắn mạch Fk có thểđược hạn chế bằng cách tăng điện áp ngắn mạch. Điện áp ngắn nạch dây quấn tự dùng và sưởi muốn đạt được trị sốđã cho phải tăng rãnh từ tản chính hoặc nối thêm cuộn kháng.

Để phân bốđiện áp đồng đều giữa 2 lớp, ở MBA quấn kiểu nhiều lớp, các lớp được nối với nhau theo cùng chiều. Dây quấn galet, do phân bốđiện áp không đều cần tăng khoảng cách giữa các galet đến 10mm. Dây dẫn có mật độ dòng tới 6A/mm2, chọn bề mặt làm mát sao cho ứng suất nhiệt không vượt quá 5w/m2, độ tăng nhiệt độ không.

Tính toán máy biến áp chính

Đểđạt được trị sốđiện áp ngắn mạch ta chia dây quấn xen kẽ thành 2 nhóm nối song song. Tính chiều cao dây quấn trụ II và III tính cho nửa dây quấn mỗi trụ Dây quấn thứ cấp (nn). Khoảng cách dây quấn cao – hạáp, khoảng cách dây quấn – gông, xác định tương ứng với điện áp thử 75kv ở tần sốcông nghiệp và 150kv điện áp súng xung 1,2/50às.

Giữa các khoảng cách cóđặt vật liệu các điện, hơn nữa chỗ tiếp nối còn đặt nhỏ ra tối thiểu 12mm. Tiết diện chọn sao cho mọi phần của dây quấn, khi dòng điện thay đổi, không có phần nào có mật độ dòng điện lớn hơn 6 A/mm2. Công suất tự dùng và cấp cho động cơ kéo xem như sử dụng thường xuyên, phần cấp sưởi nóng chỉ sử dụng vào lúc trời lạnh.

Chọn dây quấn sao cho bề rộng của các bánh dây bằng nhau và bằng bề rộng các bánh dây máy biến áp chính. Đường sức từ tản sẽ vuông góc với chiều cao dây quấn và song song với bề dày (rộng) của dây quấn. Số trong ngoặc chỉ thứ tựđầu phân áp, số ngoài ngoặc chỉ số vòng dây quấn.

Dây quấn này công suất nhỏ, uk cũng nhỏ vì vậy sẽ nguy hiểm khi xảy ra ngắn mạch, để tăng uk, ta đặt dây quấn này sau dây quấn sưởi (tăng khoảng cách với dây quấn 25 kV).