gông và như cách ghép xếp lớp lá thép cho mạch từ MBA. Với kiểu ghép thứ hai ở Hình 4.3b, ta chia khối trụ thành bốn phần ghép theo hai hướng theo trục X và Y. Sang kiểu ghép thứ 3 ở Hình 4.3c chia khối trụ thành 8 phần ghép theo nhiều hướng theo trục X, Y, X1 và Y1. Ở kiểu ghép này, cần tạo hệ tọa độ 0X1Y1Z1 xoay góc 450 so với hệ tọa độ 0XYZ. Sau cùng là kiểu ghép như mô tả trên Hình 4.3d, ghép các lá thép có kích thước khác nhau theo hướng kính kiểu hình quạt xung quanh trục Z, là trục của các khối trụ. Các lá thép ở các kiểu ghép được ép định hình, băng đai bằng vải thủy tinh và được ngâm tẩm kết dính bằng epoxy thành các khối trụ.
Bảng 4.1 Quan hệ trục tọa độ tương ứng giữa các hệ tọa độ.
Kiểu ghép Bộ phận RD TD LD
Gông trên và dưới Trục X Trục Z Trục Y Mạch từ 2 bên Trục Z Trục X Trục Y
Kiểu 1 Khối trụ Trục Z Trục X Trục Y
Kiểu 2 Khối trụ-No1 Trục Z Trục X Trục Y Khối trụ-No2 Trục Z Trục Y Trục X
Kiểu 3
Khối trụ-No1 Trục Z Trục X Trục Y Khối trụ-No2 Trục Z1 Trục X1 Trục Y1 Khối trụ-No3 Trục Z Trục X Trục Y Khối trụ-No4 Trục Z1 Trục Y1 Trục X1 Kiểu 4 Khối trụ Trục Z Vuông góc với trục Z Ghép hình quạt hướng kính
Kiểu ghép đầu tiên có thành phần từ thông tản hướng vuông góc với bề mặt phẳng của lá thép, các lá thép kỹ thuật điện đều phủ lớp cách điện trên bề mặt này. Hướng ghép lá thép của phần gông trên, gông dưới và mạch từ hai bên giống nhau trong tất cả các kiểu ghép, riêng các khối trụ sẽ được xác định cụ thể với từng kiểu ghép. Mối quan hệ giữa hệ tọa độ RD, TD và LD của từng bộ phận gông và các khối trụ với hệ tọa độ không gian toàn cục 0XYZ và hệ tọa độ tương đối 0X1Y1Z1 ứng với từng cách ghép lá thép được thể hiện trong Bảng 4.1.
Như mô tả trong Bảng 4.1, ứng với mỗi bộ phận trên mạch từ, một vectơ Q bất kỳ trong hệ tọa độ tương ứng được xác định theo phương trình (4.1a) cho phần gông trên và gông dưới, phần gông hai bên xác định theo phương trình (4.1b).
{ QRD = QX QTD = QZ QLD = QY (a) { QRD = QZ QTD = QX QLD = QY (𝑏) (4.1)
Với các khối trụ ghép hướng kính theo kiểu 4, vectơ Q bất kỳ được xác định theo phương trình (4.2). { QRD = QZ QTD = √Q2X+ Q2Y QLD = 0 (4.2)
4.2.2 Mô hình nghiên cứu các kiểu ghép lá thép trụ
Để nghiên cứu xác định kiểu ghép lá thép phù hợp áp dụng cho các khối trụ của CKBN, luận án phân tích phân bố từ cảm trên các khối trụ với các kiểu ghép khác nhau, thực hiện mô hình hóa và mô phỏng CKBN bằng phương pháp PTHH với CKBN một pha có công suất 35 MVAr, dùng trong tổ ba cuộn kháng một pha trên lưới điện 500 kV. Kích thước mạch từ và dây quấn thay đổi theo hệ số hình dáng khe hở kg = Ag/lg được lựa chọn, trong nghiên cứu này, luận án xét bộ thông số kích thước của CKBN với trường hợp tỉ lệ kg = 0,75; đường kính và chiều cao trụ Dc = 653 (mm), Hc = 1907 (mm); tổng chiều dài khe hở lg = 446 (mm); kích thước dây quấn Hw = 1637 (mm), Ww = 273 (mm); số vòng dây quấn N = 2262 (vòng).
Mô hình mạch từ của các kiểu ghép lá thép trụ như mô tả trên Hình 4.3 đều có chung cách ghép cho các phần gông trên, gông dưới và phần trụ hai bên. Hướng ghép lá thép của các phần này đều theo các trục tương ứng của hệ tọa độ Descartes toàn cục OXYZ như mô tả trong Bảng 4.1. Riêng các khối trụ ở các kiểu ghép khác nhau, tùy theo kiểu ghép lá thép mà ta
cần tạo các hệ tọa độ cục bộ để chia các khối trụ thành các phần tương ứng, từ đó xác định hướng ghép lá thép trên các phần của khối trụ.
Ở kiểu khép thứ nhất trên Hình 4.3a, các lá thép được ghép xếp lớp có hướng ghép lá thép theo trục Y của hệ tọa độ toàn cục, ở kiểu ghép thứ hai và
kiểu ghép thứ ba cần tạo hệ tọa độ tương đối “RelativeCS1” dịch góc 450 quanh trục Z của hệ tọa độ toàn cục, từ đó chia các khối trụ thành từng phần tương ứng nhằm
gán hướng ghép lá thép.
Trên mỗi phần của khối trụ được gán đặc tính vật liệu và thiết lập hướng ghép
lá thép ứng với kiểu ghép thứ hai và kiểu ghép thứ ba theo hướng trục X hoặc trục Y của hệ tọa độ toàn cục “Global” và hệ tọa độ tương đối “RelativeCS1”.
Ở kiểu ghép thứ tư, các lá thép được ghép dạng hình quạt hướng kính xoay quanh trục Z nên cần thiết lập hệ tọa độ trụ khi khai báo vật liệu và xác định hướng ghép theo hệ tọa độ trụ này.
4.2.3 Phân tích phân bố từ cảm với các kiểu ghép lá thép trụ
Thực hiện nghiên cứu phân bố từ cảm ứng với từng kiểu ghép các lá thép trụ như mô tả trên Hình 4.3 và Bảng 4.1. Khi thiết lập mô hình mô phỏng, giữ nguyên các thông số kích thước, điều kiện biên hay nguồn cấp như nhau trong từng trường hợp tương ứng các cách ghép trụ. Kết quả phân bố từ cảm trên các khối trụ ứng với các kiểu ghép lá thép trụ khác nhau thể hiện trên Hình 4.6.
Hình 4.6 cho thấy, từ cảm phân bố không đồng đều trên các khối trụ, từ cảm xung quanh khối trụ lớn hơn trong lòng khối trụ và có sự chênh lệch lớn giữa các kiểu ghép trụ khác nhau. Sự chênh lệch này là do cấu trúc mạch từ của CKBN có khe hở ngăn cách giữa các khối trụ nên xuất hiện thành phần từ thông tản xung quanh khe hở hướng vào lá thép theo các phương khác nhau. Phân bố từ cảm trên khối trụ mô tả trên Hình 4.6a tương ứng với kiểu ghép xếp lớp trên Hình 4.3a, kiểu ghép này giống như cách ghép truyền thống ở MBA, thành phần từ thông tản hướng vào các lá thép ở vùng 1 theo phương RD, TD và hướng vào lá thép ở vùng 2 theo phương LD gây nên chênh lệch từ cảm lớn giữa vùng 2 với vùng 1 và trong lòng của khối trụ. Chênh lệch từ cảm giảm dần theo các kiểu ghép theo hình Hình 4.3b, Hình 4.3c, Hình 4.3d, kết quả tương ứng như mô tả trên Hình 4.6b, Hình 4.6c và Hình 4.6d. Từ kết quả phân bố từ cảm này cho thấy, mặc dù cách ghép xếp lớp như kiểu 1, mô tả trên Hình 4.3a,
(a) Theo hệ tọa độ Global (b) Theo hệ tọa độ RelativeCS1