5. Cấu trúc nội dung của luận án
1.7. Nghiên cứu lực điện từ ở máy biến áp lõi vơ định hình
MB VĐH do cĩ cấu trúc đặc biệt của lõi thép và cu n dây là hình chữ nhật nên phân bố điện trường, từ trường tản và phân bố lực tác d ng lên cu n d y cũng sẽ khơng đối xứng trên cùng m t vịng dây. MB VĐH cĩ mức đ tiếng ồn cao hơn và khả năng chịu ngắn mạch sẽ k m hơn MB lõi tơn silic. Hơn nữa, lúc xảy ra ngắn mạch thì lực này lớn sẽ rất nguy hiểm đối với cu n dây [17,34,48,59].
Nhĩm tác giả Haifeng Zhong - WenhaoNiu - Tao Lin - Dong Han - Guoqiang Zhang [32], đã nghi n cứu phân tích khả năng chịu ngắn mạch của m t MB VĐH cĩ cơng suất 800kVA-10kV. Từ đĩ, đề xuất m t kết cấu kẹp các cu n d y MB để cĩ thể chịu được lực
ngắn mạch lớn gây ra và chứng minh tính khả thi của phương ph p kết cấu mới của mình dưới sự hỗ trợ của phần mềm Ansys.
Nhĩm tác giả đề cập đến ưu điểm của MBA phân phối cĩ lõi hợp kim vơ định hình là khả năng giảm tổn hao và s d ng r ng rãi nhưng rất nhạy cảm với lực cơ kh , từ trường t c đ ng lên dây quấn, mức đ tiếng ồn cao hơn và khả năng chịu đựng ngắn mạch kém hơn MB lõi tơn silic. Do đĩ, cần cĩ được sự quan tâm nhiều đến thiết kế về cu n d y cũng như c c cấu trúc hỗ trợ khác.
Kết quả nghiên cứu về mật đ từ thơng, lực ngắn mạch cĩ sự thay đổi lớn giữa cu n CA và H trong trường hợp ngắn mạch với d ng điện ngắn mạch lớn và nguy hiểm nhất là trường hợp ngắn mạch đ t ng t phía HA của MBA. M t thiết kế cấu trúc mới được đề xuất và được chứng minh với kẹp 8 bulơng được thắt chặt trên cu n dây ở Hình 1.25.
Hình 1.25.Cấu trúc kẹp cuộn dây của MBAVĐH [32]
Nhĩm tác giả B. Tomczuk, D. Koteras [71,72] đã t nh to n lý thuyết và thực nghiệm về thành phần từ trường và điện kháng ngắn mạch của MBA 3 pha lõi VĐH cơng suất S = 10kVA. Nhĩm tác giả K. Zakrzewski; B. Tomczuk, D. Koteras [81] tiến hành sản xuất 2 loại MBA 10kVA: MB khơng đối xứng (AAT là MBA mạch từ phẳng) và MB đối xứng (AST là MBA mạch từ khơng gian). Sau đĩ, t nh to n ph n ố từ trường trong các MB VĐH trong trạng thái ngắn mạch, phân tích từ thơng mĩc vịng và từ thơng bằng phương ph p PTHH 3D. Đồng thời, kết quả phân bố từ thơng tản lúc ngắn mạch giữa AST và AAT được kiểm chứng bằng thực nghiệm. Kết quả loại MBA AAT thấp hơn và tốt hơn cho sản xuất và s a chữa.
Ảnh hưởng của khe hở khơng khí d giữa các cu n d y đến từ trường trong MB VĐH cũng được tác giả B. Tomczuk [73] đề cập đến và đã d ng phương pháp PTHH với mơ hình 3D để phân tích từ trường MB VĐH 1 pha cơng suất 10kVA, ảnh hưởng của k ch thước giữa các cu n d y đến giá trị tự cảm tản. Sự biến đổi bề r ng khe hở d g y ra thay đổi phân bố từ thơng, giá trị của từ thơng cĩ sự khác nhau khoảng 25% khi d thay đổi từ 1 mm đến 7 mm. Tính tốn và th nghiệm đã được thực hiện trên cu n d y tr n và cũng cĩ thể s d ng cho cu n dây hình chữ nhật.
Nhĩm tác giả M.Mouhamad, C.Elleau [59], đã đưa ra kết quả th nghiệm ngắn mạch MB VĐH s d ng lõi thép vật liệu 2605SA1, cĩ cơng suất từ 250 đến 630 kV . Đồng thời
t nh to n d ng điện ngắn mạch và lực điện đ ng tác d ng lên cu n dây hình chữ nhật cĩ xét đến bề dày cu n dây. Tính tốn lực điện đ ng theo định luật Ampe giữa dây quấn CA và HA tương t c với nhau trong hai trường hợp:
+ Thứ nhất, nếu tính tốn gần đúng tức là xem khoảng cách giữa hai cu n dây là d(m) chưa x t đến bề dày của cu n dây thì lực cĩ giá trị là F=4000kNm-1
+ Thứ hai, nếu cĩ x t đến bề dày cu n dây là e và khoảng cách giữa hai cu n dây là d thì giá trị lực sẽ nhỏ hơn và bằng F=378kNm-1.
Do vậy, nhĩm tác giả khuyến cáo trong tính tốn lực tác d ng lên dây quấn nên tính theo cách thứ hai, quan trọng hơn khi tính lực cho MBA cĩ lõi VĐH vì các cu n dây cĩ hình chữ nhật ở Hình 1.27 chứ khơng phải trịn, phân bố lực sẽ khơng đối xứng như Hình 1.29.
Hình 1.26.Sơ đồ cuộn HA và CA [59] Hình 1.27. MBAVĐH ba pha cuộn dây hình chữ nhật [59]
Bài o đã đưa ra kết quả th nghiệm ngắn mạch MB VĐH phân phối cĩ cơng suất 400 kVA, giá trị trở kháng sau ngắn mạch đo được sai lệch dưới 4% so với giá trị an đầu. Sau khi th nghiệm ngắn mạch 8 MB đo gi trị trở kh ng thì đã cĩ 4 m y vượt quá 4% cho phép chỉ cịn lại 4 m y đạt yêu cầu.
Hình 1.28. Cuộn HA và CA Hình 1.29. Cuộn HA và CA sau khi bị tác động lực điện từ
Do cu n dây hình chữ nhật nên cĩ biến dạng khơng đối xứng, cu n dây HA bị đẩy vào trong lõi và cu n CA cĩ xu hướng đẩy ra ngồi lõi ở Hình 1.28 và cĩ xu hướng căng tr n như Hình 1.29.