5. Cấu trúc nội dung của luận án
1.6. Nghiên cứu lực điện từ ở máy biến áp lõi silic
Về vấn đề lực điện từ tác d ng lên dây quấn MBA cĩ lõi thép silic, trên thế giới đã cĩ nhiều tác giả nghiên cứu đề cập và được liệt k sau đ y:
Năm 2001, dly . đã tính tốn lực tác d ng lên dây quấn MBA, trong quá trình chuyển đổi nấc phân áp của MBA làm xuất hiện d ng điện xung. M c đ ch của tác giả là phân tích, tính tốn lực điện từ gây ra bởi dịng điện xung kích MBA. Kết quả cả hai trường hợp là dịng điện xung k ch và d ng điện ngắn mạch sinh ra lực tác d ng lên cu n dây biến áp là giống nhau. Tính tốn trên mơ hình 3D của MBA m t pha, trong đĩ cĩ s d ng kỹ thuật mạng noron để tính tốn tổn hao, đồng thời s d ng kết quả thực nghiệm để so sánh. Kết quả về lực điện từ ngắn mạch cũng được so s nh và đ nh gi với nhau [12].
Năm 2004, Tang Yun-Qiu đã tính tốn lực ngắn mạch trên dây quấn MBA, trình bày tính tốn lực hướng kính và hướng tr c khi ngắn mạch ba pha trên m t MBA 72MVA, phân tích từ trường tản và lực theo phương ph p PTHH. C c kết quả t nh to n được so sánh với th nghiệm [36].
Năm 2007, . C. De Azevedo đã phân tích từ trường của MBA khi xảy ra ngắn mạch, d ng phương ph p PTHH theo miền thời gian (Hình 1.11) để tính tốn lực cơ học xảy ra trong cu n dây biến p trong điều kiện ngắn mạch. Tác giả s d ng tính tốn bằng giải tích và mơ phỏng số để khảo sát MBA hai trường hợp ình thường và ngắn mạch, kết quả lực hướng tr c và hướng kính ở Hình 1.12 và Hình 1.13 giữa hai phương ph p này được so sánh và đ nh giá với nhau [16].
Hình 1.11. Phân bố từ thơng của MBA dây
quấn đồng tâm [16] Hình 1.12.Các thành phần lực hướng kính cuộn dây đồng tâm [16] Hình 1.13.Mật độ từ thơng hướng kính và lực dọc trục [16]
Hình 1.14.Ứng suất trên vịng dây của các cuộn dây [16]
Nhĩm tác giả: Hyun-Mo Ahn và Ji-Yeon Lee đã ph n t ch, t nh to n lực điện từ ngắn mạch của MBA lõi thép silic cĩ tiết diện trịn bằng phương ph p PTHH [37,38,39,40]. Nhĩm tác giả khẳng định khi MBA bị ngắn mạch vào lúc đang hoạt đ ng trong hệ thống điện, các dịng điện ngắn mạch tương t c với từ thơng tản như ở Hình 1.15 gây ra ứng suất cơ học rất nghiêm trọng đối với dây quấn MBA. Vì vậy, yêu cầu thiết kế MBA phải chịu được dịng ngắn mạch khi hệ thống bị lỗi như ngắn mạch m t pha chạm đất, ngắn mạch a pha,…
Hình 1.15.Lực điện từ, dịng điện và từ cảm tản của MBA [39]
Nhĩm tác giả thực hiện trên các MBA khơ 1 pha với cơng suất 50 kVA và 1 MVA, phân tích từ trường tản bằng phương ph p PTHH với phần mềm Maxwell V12 ở Hình 1.16.
Hình 1.16.Phân bố từ trường trong mạch từ và ngồi cuộn dây [40]
Sự phân bố và hướng của mật đ từ thơng ở trạng th i ình thường của MBA đều ở trên lõi. Nhưng ở Hình 1.16 cho thấy ở trạng thái ngắn mạch sự phân bố mật đ từ thơng tản xung quanh cu n dây là khá lớn.
Khi ngắn mạch xảy ra, MBA cĩ thể bị hư hỏng bởi d ng điện qu đ . Phân tích lực điện từ, dịng ngắn mạch s d ng phần mềm Maxwell Circuit Edit V12.1 là mạch liên kết cu n HA và CA ở Hình 1.17. Khoảng thời gian khảo sát từ 0-50 ms. D ng điện đỉnh của cu n HA là 6142,5 A và cu n CA là 746,1 được hiển thị ở Hình 1.18.
Hình 1.17.Sơ đồ mạch điện liên kết Hình 1.18.Dịng điện ngắn mạch cuộn CA và HA [38]
Kết quả là lực hướng k nh và hướng tr c trên cu n dây HA và CA ở Hình 1.19; Hình 1.20; Hình 1.21; Hình 1.22.
Hình 1.19. Lực hướng kính trên cuộn CA [38] Hình 1.20. Lực hướng trục cuộn CA [38]
Hình 1.21.Lực hướng kính trên cuộn HA [38] Hình 1.22. Lực hướng trục cuộn HA [40]
Ở Hình 1.23, nhĩm tác giả đã khảo sát lực hướng kính trên cu n dây HA ở 16 vị trí khác nhau, kết quả giá trị phân bố lực tr n 16 điểm tương đối đồng đều nhau ở Hình 1.24, do phân bố đồng đều của từ thơng tản trên cu n dây của MBA lõi thép silic cĩ tiết diện trịn.
Hình 1.23. Các vị trí khảo sát trên cuộn dây [38] Hình 1.24.Lực hướng kính trên cuộn HA [38]
Ngồi ra, tính tốn từ trường tản và lực cơ kh sinh ra ở MBA khi ngắn mạch bằng phương ph p PTHH theo miền thời gian cũng được nhiều tác giả quan t m được cơng bố trong các cơng trình [12,13,19,28,44,45,51,74].