Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Dây quấn máy biến áp

Dõy quấn gồm nhiều vũng dõy và đợc lồng vào trụ lừi thộp giữa các vòng dây, dây quấn có cách điện với nhau và các cuộn dõy đợc cỏch điện với lừi. Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA , ngời ta chia ra hai loại dây quấn chính đó là : Dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ. Cuộn CA và HA đợc quấn thành từng bánh có chiều cao thấp và quấn xen kẽ, do đó giảm đợc lực dọc trục khi ngắn mạch.

Dây quấn xen kẽ có nhiều rãnh dầu ngang nên tản nhiệt tốt nhng về mặt cơ thi kém vững chắc so với dây quấn đồng.

Vỏ máy biến áp

Loại thùng dầu đơn giản nhất là thùng dầu phẳng th- ờng dùng cho các MBA dung lợng từ 30KVA trở xuống.  Bình giãn dầu: Là một thùng hình trụ bằng thép đặt nằm ngang trên nắp thùng và nối với thùng bằng một ống dẫn dầu.  ống phòng nổ : Làm bằng thép thờng là trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh.

Chú ý ống bảo hiểm đầu đặt đĩa thủy tinh quay về phía ít ng- ời qua lại hay những vị trí ít nguy hiểm nhất.

Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Nếu vì lí do nào đó mà áp suất dầu trong thùng cao quá mức cho phép thì đĩa thủy tinh sẽ vỡ. Trong lừi thộp và sinh ra từ thụng  móc vòng với cả hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2. Giả thiết điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì từ thông do nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin.

Nếu không kể điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi U1¿E1, U2¿E2 do đó k có thể coi nh tỉ số điện áp giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp.

Những đặc điểm chung về máy biến áp lò

Để hạn chế dòng điện ngắn mạch, máy biến áp lò công suất thấp và trung bình còn hay sử dụng cuộn kháng hay điều chỉnh các thông số kết cấu của máy để tăng điện áp ngắn mạch lên, thờng điện áp ngắn mạch của máy biến áp lò lớn hơn máy biến áp thông thờng.Với máy biến áp lò công suất lớn điện kháng của hệ thống thờng lớn ,vì vậy không cần dùng kháng. Tăng số vòng dây sơ cấp , làm giảm từ thông và giảm điện áp thứ cấp .Để tăng phạm vi điều chỉnh ,có thể đổi nối sao - tam giác dây quấn sơ cấp nhờ chuyển mạch P2. Nếu là dây quấn đồng tâm thì dây quấn thứ cấp đặt bên ngoài, vì dòng điện ra rất lớn, quá trình chế tạo khó khăn hơn (mỈt công nghƯ chế tậ).

Cuộn hạ áp thờng đợc chế tạo thành các bánh dây trờng hợp công suất lớn, dây quấn hạ áp chỉ có một vòng quấn từ lá nếu có chiều dầy tơng ứng và chiều cao bằng chiều cao tác dụng của.

Tính toán các tham số ngắn mạch

Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ

Tính tổn hao không tải và dòng điện không tải

Ta có thể xem tổn hao không tải gồm hai thành phần: tổn hao trong trụ sắt và tổn hao trong gông từ. Trong đú Kphệ số tổn hao phụ lừi thộp mỏy biến ỏp ba pha ,mạch từ khung đơn ,thép cán nguội ủ phục hồi .Tra bảng ta có Kp=1,25 ở đây ta lấy Kp=1.1 vì khối lợng trụ ta đã tính cả. Với mạch từ có 4 mối ghép xiên và 3 mối ghép thẳng ta tính đợc suất tổn hao ở khe hở không khí.

Cuộn kháng điện đợc mắc vào máy biến áp để tăng điện kháng với mục đích nhằm hạn chế dòng điện ngắn mạch. Trong máy biến áp lò ngời ta đặt các chất không từ tính vào các khe mà từ thông chính đi qua (tức là khe hở của lõi thép). Ngời ta có thể chế tạo cuộn kháng một pha hay ba pha, có lõi thép hay không có lõi thép (không khí ), ở cuộn kháng có lõi thép do từ thông lớn hơn so với cuộn kháng không có lõi thép nên.

Nhng ở cuộn khỏng cú lừi thộp theo sự biến đổi của dòng điện,giá trị của độ từ cảm sẽ biến đổi trong phạm vi rất rông. Vì vậy đặc tính điện áp và dòng điện của nó là một đờng thẳng và ta phải lấy giá trị mật độ từ thông nhỏ đi. Trụ cuộn kháng cần phải đợc cố định vững chắc với sắt kẹp bằng vít cấy,sở dĩ nh vậy là vì khi vận hành do lực từ của lõi thép sẽ xảy ra hiện tợng co lại của các khe hở ,làm rung máy và phát ra âm,chiều cao của trụ cắt thờng láy khoảng 5,7 đến 10 cm .Đờng kính của lõi thép là 25 cm thì bố trí một dãy vít ép trụ,đờng kính trên 25 cm thì bố trí 2 dãy ,đờng kính lớn hơn 25 cm song chiều cao trụ sắt là 7 đến 10 cm thì ép bằng 4 vít.

Ngoài ra tất cả các cấu tạo khỏc đều giống cấu tạo của lừi thộp mỏy biến ỏp điện lùc. Galet có 5 vòng dây phải đệm bìa cách điện để cùng chiều cao với các galet khác.

Tính toán nhiệt máy biến áp I. Đại cơng

• Tính nhiệt độ chênh qua từng phần
• Tính toán nhiệt của thùng dầu
• Xác định trong lợng ruột, vỏ, dầu và bình dãn dầu

Đối với dây quấn xen kẽ ,dây quấn gồm nhiều bánh kép ,giữa bánh dây có khe làm mát hớng kính ,mỗi dây dẫn có hai mặt tiếp xúc với dòng dầu. Do nhiệt dẫn của kim loại lớn hơn nhiệt dẫn cách điện nhiều lần, vì vậy có thể xem độ tăng nhiệt trung bình của dây quấn so với dầu chính là độ chênh nhiệt độ ở lớp cách điện θ3 cộng với độ chênh nhiệt mặt ngoài dây quấn so với dầu θ4. Cách tính nhiệt độ chênh này cũng phụ thuộc vào phụ tải nhiệt nh công thức trên .nhng thờng nhiệt độ chênh này không quá 360C, do đó sơ bộ có thể lấy dt = 40C.

Nhiệt độ từ vách thùng truyền ra không khí xung quanh theo 2 đờng ,một bộ phận truyền ra theo phơng pháp đối lu, một bộ phận truyền ra theo phơng pháp bức xạ. Vì vậy thùng dầu ngoài yêu cầu đảm bảo tản nhiệt tốt còn phải đảm bảo các tính năng về điện ( nh đảm bảo khoảng cách cho phép giữa dây quấn với thùng), có độ bền cơ học đảm bảo, chế tạo đơn giản và có khả năng rút gọn đợc kích thớc bên ngoài. Việc tính toán ở đây là căn cứ vào yêu cầu tản nhiệt để thiết kế đợc một loại thùng thích hợp, sau đó kiểm tra lại xem về yêu cầu cần tản nhiệt có đạt hay không, nghĩa là xét xem với kết cấu thùng nh vậy nhiệt độ chênh của các bộ phận của máy biến áp có đạt tiêu chuẩn nhà nớc qui định hay không.

Căn cứ vào kớch thớc đó biờt của lừi sắt, dõy quấn, để chọn cỏc khoảng cách cách điện tối thiểu từ dây dẫn ra đến các bề mặt của dây quấn, đến vách thùng và bộ phận nối đất khác của máy biến áp. Với 0dtb là nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn đối với dầu (lấy giá trị lớn nhất trong hai giá trị của cuộn cao áp và hạ áp). Sau đó với thùng đã thiết kế cụ thể tính toán lại bề mặt bức xạ đối lu của nó để kiểm tra lại MBA có đạt tiêu chuẩn nhiệt độ chênh cho phép hay không, Nếu không thì ta sẽ phải điều chỉnh lại bề mặt tản nhiệt cho phù hợp.

Việc xác định tính toán chính xác trọng lợng ruột máy, vỏ máy của MBA chỉ có thể tiến hành đợc sau khi đã hoàn thiện thiết kế đầy đủ các chi tiết của MBA. Nhng với những tính toán ở trên cũng có thể sác định sơ bộ đợc trọng lợng của máy, rất cần cho việc tính toán kinh tế, khi cần phải đánh giá các phơng.

Tính toán của đại lợng cơ bản và kích thớc chủ