θodtb =θotb+θod(0C)
θodtb2 =θotb2+θod2
=1,246 + 17,6 =18,846 0C Trong đó :
θ0 2tb : nhiệt độ chênh dây quấn hạ áp
θ0 2d : nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn hạ áp với dầu
5.3.2. Đối với dây quấn cao áp :
θodtb1=θotb1+θod1
=0,667+ 12,85 =13,517 0C Trong đó :
θ0tb1: nhiệt độ chênh dây quấn cao áp
θ0d1 : nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn cao áp với dầu
5.4. Tính toán nhiệt của thùng :
Theo PL (bảng 19), với công suất MBA S=800kVA ta chọn kết cấu thùng có gắn bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng
Lê Công Trường – Lớp ĐKT.K27 54
B C C D’’2 s5 d2 s4 s3 d1 s1 s2 n A H2 H1 Hg Hg H Lt
Hình 5-1. Các khoảng cách tối thiểu bên trong và kích thước thùng của máy biến áp
Các khoảng cách điện từ dây dẫn ra đến vách thùng, đến xà ép gông trên được như sau :
S1 : khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn cao áp đến chính dây dẫn đó. Theo bảng 10 ta có S1 =30mm
S2 : khoảng cách từ dây dẫn ra đến vách thùng . Theo PL (bảng 10) ta co ù S2 =32mm.
S3 : khoảng cách dây dẫn ra không bọc cách điện của dây quấn hạ áp đến cao áp. Theo PL (bảng 10) ta có S3 =50mm.
S4 : khoảng cách dây dẫn ra của dây quấn hạ áp đến vách thùng. Theo PL (bảng 10) ta có S4 =25mm.
S5 : khoảng cách giữa dây quấn cao áp đến vách thùng. Vì Uth1 =55 (kV) do đó khoảng cách dây dẫn ra không bọc cách điện .
S5 =S3 + d2 +S4=50 + 10 + 25 =85(mm)
d1 : đường kính dây dẫn có bọc cách điện của dây quấn cao áp d2 : đường kính dây dẫn có bọc cách điện của dây quấn hạ áp * Chiều rộng tối thiểu của thùng :
B = D1’’ + (S1 + S2 + d1 + S3 + S4 + d2 ).10-3
=0,407 + (30 + 32 + 25 + 50 + 25 + 10).10-3 =0,579 m * Chiều dài tối thiểu của thùng dầu :
A=2.C + D1’’ + 2.S5.10-3
=2.0,427 + 0,407 + 2.85.10-3 =1,43 m Trong đó :
D1’’ : đường kính ngoài của dây quấn cao áp
S5 : khoảng cách song song dây quấn cao áp và vách thùng * Chiều cao thùng :
H = H1 + H2 (m) * Chiều cao ruột máy : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
H1 là khoảng cách từ đáy thùng đến hết chiều cao lõi sắt. H1 = l1 +2.hg + n.10-3
=0,7 + 2.0,23 + 50.10-3 =1,21 m Trong đó :
l : chiều cao trụ sắt hg : chiều cao gông
n : chiều dày tấm lót dưới gông. *Khoảng cách từ gông đến nắp thùng :
H2 là khoảng cách tối thiểu từ gông đến nắp thùng. Chọn chiều cao H2 cóù thể tra ở bảng 20 theo cấp cách điện của dây quấn cao áp. Trên thực tế thường lấy H2 gấp 1,5÷2 lần trị số tìm được trong bảng.
H2 =2.300 =600 mm=0,6m Vậy chiều cao của thùng :
H = H1 + H2 =1,21 + 0,6 =1,81 m≈ 1,8m Trong đó:
H1 : chiều cao ruột máy
H2 : khoảng cách từ gông đến nắp thùng
5.4.1. Nhiệt độ chênh lệch trung bình cho phép của dầu đối với không khí chodây quấn nóng nhất (hạ áp):
θdk =600−θodtb
= 600 – 18,8460 =41,154 0C Trong đó :
0dtb
θ : nhiệt độ chênh lệch trung bình của dây quấn hạ áp đối với dầu,
θ =θ = 0
2 18,846
odtb odtb C
5.4.2. Nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí :
Trị số θdk tính ra phải thỏa mãn điều kiện sau :
⇔δ θ. dk <600C
⇔1,2.41,154 60< 0C
⇔49,385 60< 0C : thõa mãn điều kiện cho phép . Trong đó:
δ : hệ số, được xác định bởi tỷ số giữa nhiệt độ chênh của dầu đối với không khí lúc lớn với trị số trung bình .Trong tính toán sơ bộ có thể lấyδ
=1,2.
θdk: nhiệt độ chênh trung bình cho phép của dầu đối với không khí cho
dây quấn nóng nhất (hạ áp)
5.4.3. Nhiệt độ chênh của vách thùng đối với không khí :
Sơ bộ lấy nhiệt độ chênh của dầu đối với vách thùng trong θdt=50C ,dự phòng 20C thì :
θtk =θdk' −θdt =41,154 5 2 34,154− − = 0C dt
θ : nhiệt độ chênh của dầu đối với thùng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mfđl = Môv = [2.(A-B) + πB].H
=[2.(1,43-0,579) + 3,14.0,579].1,8= 6,336 m2.
Trong đó :
A : chiều dài tối thiểu của thùng dầu
B : chiều rộng tối thiểu của thùng dầu H : chiều cao của thùng
* Sơ bộ tính diện tích bề mặt bức xạ của thùng phẳng có bộ tản nhiệt : Mbx = Môv.k = 6,336.1,5 =9,504 m2
Trong đó :
Môv : bề mặt đối lưu của thùng phẳng
k : hệ số ảnh hưởng đến hình dáng mặt thùng. Theo PL (bảng 27) ta có k=1,5
* Bề mặt đối lưu cần thiết đối với trị số θ =tk 34,1540C
1,25 1,05 1,12. 2,5. dl bx tk P M M θ∑ = − =1,05.(1309,435 10322,47) 1,12.9,504 48,525+ 1,25 − = 2,5.34,154 m2 Trong đó:
∑P : tổn hao không tải và ngắn mạch của MBA
∑P=1309,435+ 10322,47 W
tk
θ : nhiệt độ chênh của thùng so với không khí xung quanh
θtk=34,1540C
Mbx : bề mặt bức xạ của thùng phẳng có bộ tản nhiệt
5.5. Thiết kế thùng dầu :
Thùng có bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng kết cấu gồm ống góp lớn hình ống nối vào phía trên và phần dưới, các bộ tản nhiệt được gắn lên hai ống góp chung đó
5.5.1. Kích thước ống góp A được tính xuất phát từ điều kiện:
A ≤ H – 0,34 ≤1,8 – 0,34 ≤1,46m
Vậy ta chọn bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng có khoảng cách 2 ống góp A=1400mm có bề mặt đối lưu của ống Môđl =4,33m2
5.5.2. Bề mặt đối lưu của nắp thùng :
Mnđl = 0,5.[(A-B).(B+0,16)+ 4 ) 16 , 0 ( . 2 + B π ] = 0,5.[(1,43-0,579).(0,579+0,16)+3,14. (0,579 0,16)+ 2 4 ] = 0,604 m2 Trong đó : Hình 5-2 Bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng
A : chiều dài tối thiểu của thùng dầu
B : chiều rộng tối thiểu của thùng dầu 0,16 : bề rộng kể cả hai bên vành nắp. 0,5 : hệ số kể đến sự che khuất mặt thùng. * Bề mặt đối lưu của bộ tản nhiệt :
∑Mbdl =48,525 – 0,604 – 6,336 = 41,585 m2
* Bề mặt đối lưu của bộ tản nhiệt quy về mặt thùng phẳng : Mbđl = Môđ.khd + Mgđl
=4,33.1,26 + 0,34 =5,79 m2
Trong đó : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Môđl : bề mặt đối lưu của ống.Tra PL (bảng 21), ta được : Môđl = 4,33m2
Mgđl : bề mặt đối lưu của hai ống góp. Theo chú thích PL (bảng 21) ta có : Mgđl = 0,34 vì chọn hai dãy ống .
kh0,khg : hệ số hình dáng của ống tản nhiệt và của ống ghóp. Tra PL (bảng 28) ta có : kh0 =khg =1,26. *Số bộ tản nhiệt cần thiết : nb =∑ = = ≈ 1 41,585 7,18 8 5,79 bdl bt M M (bộ)
5.5.3. Bề mặt đối lưu thực của thùng :
Mđl =∑Mbt1+Mfdl+Mndl
=8.5,79 + 6,336 + 0,604 = 53,26 m2
* Nhiệt độ chênh trung bình của mặt ngoài ống đối với không khí :
θ = + = + + + 0,8 0,8 0 .( ) 1,05(1309,435 10322,47) 2,8. 2,5.n 2,8.9,504 2,5.53,26 tk bx dl K P P M M =32,1140C
Trong đó :
k=1,05÷1,1 - Trị số nhỏ ứng với tính toán MBA đơn chiếc, trị số lớn ứng với tính toán dãy MBA , chọn k=1,05
* Nhiệt độ chênh trung bình của dầu sát vách thùng so với thùng :
0,6 0 ( ) .0,165. n dt l dl K P P k M θ + = ∑ =1.0,165. + + + 0,6 1,05.(10322,47 1309,435) 8.4,33 6,336 0,604 =4,3 0C Trong đó :
kl : hệ số khi làm lạnh bằng dầu tự nhiên
* Nhiệt độ chênh trung bình của dầu so với không khí xung quanh: θdk' =θdt +θtk =4,3 32,114+ =36,414 0C
* Nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí phải đạt tiêu chuẩn : θdk =δ θ.( dt +θtk) 60≤ 0C
=δ θ.( dk') 1,2.36,414= = 43,6970<600
* Nhiệt độ chênh của dây quấn đối với không khí phải đạt tiêu chuẩn : θ0k =θ0dtb+θdk'≤600C
- Đối với dây quấn hạ áp:
θ =θ +θ ' = +
0 2k 0dtb2 dk 18,846 36,414 = 55,26≤600C - Đối với dây quấn cao áp :
θ =θ +θ ' = +
0 1k 0dtb1 dk 13,517 36,414 = 49,9310C ≤ 600C Như vậy nhiệt độ chênh của lớp dầu trên và của dây quấn đều nằm trong phạm vi cho phép
5.6.Tính toán sơ bộ trọng lượng ruột máy , vỏ máy , dầu và bình giãn dầu:
Việc tính toán chính xác trọng lượng ruột máy , vỏ máy, dầu và bình giãn dầu của mba chỉ có thể tiến hành sau khi đã hoàn thiện thiết kế đầy đủ các chi tiết của MBA . nhưng những tính toán ở trên cũng có thể xác định sơ
bộ được trọng lượng của máy rất cần cho việc tính toán kinh tế khi cần phải đánh giá các phương án thiết kế
5.6.1. Trọng lượng ruột máy :
Gr =1,2(Gdq + Gl ) =1,2(364,798 + 1317,138) =2018,32 kg Trong đó :
Gdq : trọng lượng toàn bộ dây quấn và dây dẫn ra: Gdq =∑Gdd +∑Gr =350,34 14,458+ =364,798 kg ∑Gdd : trọng lượng toàn bộ dây dẫn không bọc cách điện
∑Gr : trọng lượng toàn bộ dây dẫn ra (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
∑Gr =Gr1+Gr2 =0,232 14,226+ =14,458 kg Gr2 : trọng lượng đồng dây dẫn ra hạ áp
Gr1 : trọng lượng đồng dây dẫn ra cao áp Gl : trọng lượng lõi sắt
1,2 : hệ số kể đến trọng lượng ruột máy được tăng thêm do cách điện và các kết cấu khác.
5.6.2. Trọng lượng dầu của thùng :
* Thể tích của dầu trong thùng phẳng :
Vd = Vt – Vr =1,087-0,35 =0,737 m3 = 737 dm3
Trong đó :
Vt : thể tích bên trong của thùng dầu phẳng Vt = Mn.H = 0,604.1,8 =1,087 m3 Vr : thể tích ruột máy Vr =γ = 2018,32 0,35= 5700 r r G m3
Với γ =r 5700 /kg m3 là tỷ trọng trung bình của ruột máy đối với MBA dây quấn đồng.
Vậy trọng lượng dầu của toàn bộ MBA :
Gd =1,05[0,9.(Vt – Vr) + Gdô] = 1,05[0,9.(1,087-0,35) + 8.46]
=1082,865 kg Trong đó :
1,05 : hệ số kể đến trọng lượng dầu tăng thêm ở bình giãn dầu Gdô : trọng lượng dầu trong ống , Gdô =46 (kg)
5.6.3. Trọng lượng vỏ thùng máy biến áp :
* Thể tích nắp MBA : Vn =Mn. δ =nd 1,2.0,008 0,0096= m3 =9,6dm3 Trong đó : Mn = . .( ) 4n n n n b b l b π + − =3,14.0,739 0,739.(1,59 0,739) 1,2+ − = 4 m2 bn : chiều rộng nắp thùng bn=B + 2.bv =0,579 + 2.0,08 =0,739 m
trong đó bv là chiều rộng vành nắp thùng , lấy bv= 0,08m ln : chiều dài nắp thùng
ln =A + 2.bv =1,43 + 2.0,08 =1,59 m Thể tích đáy MBA :
Vđ = nd B B B A π .δ 4 . ). ( − + = − + 3,14.0,579 (1,43 0,579).0,579 .0,008 4 = = 7,5.10-3 m3=7,5dm3 Vxq = [2(A-B)+π .B].H.δt = [2(1,43-0,579)+3,14.0,579].1,8.0,005 = = 0,03185 m3 = 31,85 dm3
Vậy trọng lượng vỏ thùng MBA và phần bộ tản nhiệt : Gt =(Vn + Vđ + Vxq).γFe +Gkl
=(9,6+7,5+31,85).7,85+8.53,94 = 815,78 kg Trong đó:
Gkl : trọng lượng ống tản nhiệt, Gkl =53,94
5.6.4. Trọng lượng bình giãn dầu :
* Thể tích bình giãn dầu :
Vg =(0,07÷0,1)Vd=0,07.Vd =0,07.737 = 51,59 dm3
Bình giãn dầu thường làm bằng thép hàn có chiều dày δ =g 0,02( )dm và đặt
nằm ngang trên nắp thùng, chiều dài bình giãn dầu là: lg =B=0,579 m= 5,79 dm
* Đường kính bình giãn dầu :
D = π = = 4. 4.51,8 3,37 . 3,14.5,79 g g V dm l
* Trọng lượng bình giãn dầu :
Gg =Vg. δ γ =g. Fe 51,8.0,02.7,85 8,13= kg (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Tổng khối lượng MBA : G∑ =G Gr + d +G Gt + g
= 2018,32 + 1082,865 + 815,78 + 8,13 = 3925,095 kg
Trong đó :
Gr : trọng lượng ruột máy
Gd : trọng lượng dầu toàn bộ MBA
Gt : trọng lượng vỏ thùng MBA và phần bộ tản nhiệt Gg : trọng lượng bình giãn dầu
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nỗ lực làm việc cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Ngọc Mỹ, em đã hoàn thành quyển đồ án “ Thiết kế máy biến áp 3 pha 2 dây quấn 800 kVA – 22/0,4 kV “ .
Thiết kế máy biến áp là một khâu rất quan trọng trong quá trình sản xuất máy biến áp , nó quyết định đến chất lượng và giá thành của sản phẩm . Nếu thiết kế đúng kỹ thuật , tiết kiệm được chi phí nguyên vật liệu thì giá thành của máy biến áp sẽ giảm , do đó việc tiêu thụ trên thị trường sẽ dễ dàng hơn .
Thông qua đồ án em bước đầu nắm được quá trình thiết kế trang bị cho vốn kiến thức của mình.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ thông tin hiện nay trên thị trường đã xuất hiện những phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế máy điện, nhưng do thời gian, phạm vi đề tài cũng như trình độ còn hạn chế nên đề tài chưa đề cập đến. Sau này em sẽ cố gắng tiếp cận và sử dụng những phần mềm này để cho việc thiết kế thuận lợi hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Mỹ cùng các thầy cô trong khoa đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành thiết kế này, em rất mong sự góp ý của quí thầy cô và các bạn sinh viên để quyển đồ án này hoàn thiện hơn.
TAØI LIỆU THAM KHẢO
[1].Phan Tử Thụ “ Thiết kế máy biến áp điện lực ”, NXB khoa học & kỹ thuật – Hà Nội – 2002
[2]. Phạm Văn Bình, Lê Văn Doanh “ Thiết kế máy biến áp ”, NXB khoa
học & kỹ thuật – Hà Nội – 2001
[3]. Nguyễn Đức Sỹ “ Công nghệ chế tạo máy điện và máy biến áp ” NXB
Giáo dục – Hà Nội 2001
[4] . Phạm Văn Bình, Lê Văn Doanh “ Máy biến áp – lý thuyết – vận hành –
PHỤ LỤC CÁC BẢNG TRA CỨU
Bảng1. Điện áp thử với tần số công nghiệp(50Hz) cho các MBA điện lực ngâm dầu
Cấp điện áp (Kv) 3 6 10 15 20 35 110150 150 220 330 500 Điện áp làm việc
lớn nhất (kV) 3,6 7,2 12,0 17,5 24,0 40,5 126 172 252 363 525 Điện áp thử Ut(kV) 18 25 35 45 55 85 200 230 325 460 630
Bảng 2. Số bậc thang trong trụ của các MBA ba pha ngâm dầu
Các đại lượng Eùp trụ bằng nêm với dây quấn, tiết diện trụ không có rãnh dầu
S(kVA) dưới 16 16 25 40-100 160-630 Đường kính trụ d(m) Dưới 0,08 0,08 0,09 0,10-0,14 0,16-0,18 0,20 0,22 Không có tấm sắt ép trụ Số bậc 1 2 3 4 5 6 6 7 8 kc 0,636 0,786 0,851 0,861 0,890 0,91-0,92 0,913 0,918 0,928 Có tấm sắt ép trụ Số bậc - - - - - - - 6 7 kc - - - - - - - 0,884 0,901 S(kVA) 1000-1600 2500-6300 1000 0 16000 2500 0 32000 80000 Đường kính trụ d(mm) 0,24-0,26 0,28-0,30 0,32-0,34 0,36-0,38 0,40-0,42 0,45-0,50 0,53-0,56 0,60-0,67 0,71-0,75 Không có tấm sắt ép trụ Số bậc 8 8 9 9 11 14 15 16 16 kc 0,92 5 0,928 0,929 0,913 0,922 0,927 0,927 0,929 0,931 Có tấm sắt ép trụ Số bậc 7 7 8 8 10 13 14 15 15 kc 0,90 0 0,9-0,91 0,912 0,89-0,9 0,907 0,912 0,914 0,918 0,920
Bảng 3. Hệ số lấp đầy kđ đối với tôn cuộn cán lạnh Mã hiệu δ (mm) Hình thức phủ cách điện kđ 3404,3405,3406,3407 ,3408 0,35 Chịu nhiệt 0,97 0,30 0,96 3405,3406,3407,3408 0,27 0,95 3404,3405,3406,3407 ,3408
0,35 Chịu nhiệt và một lượt sơn
cách điện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0,965
0,30 0,955
3405,3406,3407,3408 0,27 0,945
Chú thích: có thể sử dụng hệ số kđ trong bảng cho các loại tôn của các hãng
nước ngoài
Bảng 4. Trị số k đối với MBA ba pha ngâm dầu hai dây quấn bằng đồng
S(kVA) Cấp điện áp (kV) 10 35 110 Đến 250 0,63 0,65-0,58 - 400-630 0,53 1000-6300 0,51-0,43 0,52-0,48 - 10000-80000 - 0,48-0,46 0,68-0,58
Bảng 5. Trị số kf đối với MBA ba pha