- Xác định dòng điện tuần hoàn ic c.
3.1.4. Tính toán máy biến áp chỉnh lưu :
Để chọn các thiết bị trong mạch động lực cũng như mạch bảo vệ , trước hết cần xác định điện áp ra của bộ biến đổi Tiristor .
Chọn máy biến áp ba pha ba trụ có sơ đồ nối dây ∆/Y , làm mát tự nhiên bằng không khí .
u2b u2c
Máy biến áp là một bộ phận quan trọng của hệ thống điện , thực hiện các chức năng sau .
- Biến đổi điện áp nguồn cho phù hợp với yêu cầu sơ đồ phụ tải .
- Bảo đảm sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và thuận tiện
- Biến đổi số pha cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải . - Tạo điểm trung tính cho sơ đồ hình tia .
- Hạn chế dòng điện ngắn mạch trong chỉnh lưu và hạn chế mức tăng dòng Anốt để bảo vệ van .
- Cải thiện hình dáng sóng điện lưới làm cho nó đỡ biến dạng so với hình sin , do đó nâng cao chất lượng điện áp lưới .
* Tính các thông số cơ bản :
- Tính công suất biểu kiến của máy biến áp : SBA = Ks .Pdm = 1,05.3200 = 33600 (VA) ; - Điện áp pha sơ cấp máy biến áp :
U1 = 380 V ;
- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :
Ud0.cosαmin = Ud + 2∆UV + 2∆Udm + ∆UBA
Trong đó :
αmin = 00 là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới ; ∆UV = 21 V là sụt áp trên thyristor ;
∆Udm ≈ 0 là sụt áp trên dây nối :
∆UBA = ∆Ur + ∆Ux là sụt áp trên điện trở và điện kháng trên máy biến áp ;
Chọn sơ bộ :
∆UBA = 6%.Ud = 0,06. 220 = 13,2 V ; Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có :
Ud0 = = = 250,4 V ; Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :
U2 = = = 108 V ;
- Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp :
I2 = .Id = .166 = 135,538 A ;
- Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp :
I1 = kBA.I2 = .I2 = .135,538 = 38,752 A ; * Xác định kích thước của mạch từ .
- Tiết điện sơ bộ trụ .
QFe = kQ. ; Trong đó :
kQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , lấy kQ = 6 . m : Số trụ của máy biến áp , m = 3 .
f : Tần số của nguồn xoay chiều , f = 50 Hz .
Thay vào ta có : QFe = 6 . = 89,799 cm2 . - Đường kính trụ :
+Ckt Ckt
←
MIkt Ikt
Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn : d = 11 cm .
- Chọn loại thép kỹ thuật điện , các lá thép có độ dày 0,5 mm . Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ BT = 1 T .
- Chọn tỷ số m = = 2,3 . Suy ra h = 2,3d = 2,3 . 11 = 25,3 cm . ( Thông thường m = 2 ÷ 2,5 ) .
Chọn chiều cao trụ h = 25 cm . * Tính toán dây quấn .
- Số vòng dây mổi pha sơ cấp máy biến áp :
W1 = = 190,6 vòng .
Lấy W1 = 191 vòng .
- Số vòng dây mổi pha thứ cấp máy biến áp :
W2 = .W1 = .190,6 = 55vòng . Lấy W2 = 55 vòng .
- chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp :
Với dây dẫn bằng đồng , máy biến áp khô , chọn J1 = J2 = 2,75 A/mm2 . - Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp :
S1 = = = 14,09 mm2 .
Chọn dây dẫn thiết diện hình chũ nhật , cách điện cấp B . Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 14,2 mm2 .
J1 = = = 2,729 A/mm2 . - Thiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp :
S2 = = = 49,286 mm2 . Chọn dây dẫn có tiết diện chữ nhật , có cách điện cấp B . Chuẩn hoá tiết diện theo chuẩn : S2 = 50,1 mm2
Kích thước của dây có kể đến cách điện là : S2cd = a2 × b2 = 5,1 × 10 mm .
- Tính lai mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp :
J2 = = = 2,705 A/mm2 . * Kết cấu dây quấn sơ cấp .
Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục . - Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp :
W11 = = 24 vòng . Trong đó :
kc : Là hệ số ép chặt , lấy kc = 0,95 . h : Chiều cao trụ h = 25 cm .
hg : Khoảng cách từ gông đế cuộn dây sơ cấp . Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông hg = 1,5 cm . - Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp :
Chọn số lớp n11 = 8 lớp .
Như vậy có 191 vòng chia thành 8 lớp , vậy 7 lớp đầu có 24 vòng và lớp thứ 8 có
191 – 7 . 24 = 23 vòng . - Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :
h1 = = 21,726 cm .
- Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày : S01 = 0,1 cm .
- Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp : a01 = 1 cm .
- Đường kính trong của ống cách điện :
Dt = dFe + 2a01 – 2S01 = 11 + 2 . 1 – 2 . 0,1 = 12,8 cm . - Đường kính trong của của cuộn sơ cấp :
Dt1 = Dt + 2S01 = 12,8 + 2 . 0,1 = 13 cm . - Chọn bề dày cách điện giữa các lớp ở cuộn sơ cấp :
cd11 = 0,1 mm . - Bề dày cuộn sơ cấp :
Bd1 = ( a1 + cd11 ).n11 = ( 1,68 + 0,1 ).8 = 14,24 mm = 1,424 cm .
- Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp :
Dn1 = Dt1 + 2Bc1 = 13 + 2 . 1,424 = 15,848 cm . - Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp :
Dtb1 = = 14,424 cm. - Chiều dài dây quấn sơ cấp :
- Chọn bề dày cách điện giữa hai cuộn sơ cấp và thứ cấp : cd0 = 1 cm .
* Kết cấu dây quấn thứ cấp . - Chọn sơ bộ cuộn chiềi cao cuộn thứ cấp : h2 = h1 = 21,726 (cm) .
- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp :
W12 = = = 20 vòng . - Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp:
nl2 = = 2,75 lớp . chọn n12 = 3 lớp .
chọn 2 lớp trong cùng 20 vòng lớp ngoài 15 vòng . - Chiều cao thực tế của cuộn thứ nhất :
h2 = = 21,05 cm . - Đường kính trong của cuộn thứ cấp :
Dt2 = Dn1 + 2a12 = 15,848 + 2 . 1 = 17,848 cm . - Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp : cd22 = 0,1 mm .
- Bề dày cuộn thứ cấp :
Bd2 = ( b2 + cd22 ). nl2 = ( 1 + 0,01 ) . 3 = 3,03 cm . - Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp :
Dn2 = Dt2 + 2.Bd2 = 17,848 + 2 . 3,03 = 23,908 cm . - Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp :
Dtb2 = = 20,878 cm . - Chiều dài dây quấn thứ cấp:
l2 = π.W2.Dtb2 = π . 55 . 20,878 = 3607,467 cm = 36,07 m . - Đường kính trung bình của các cuộn dây :
D = = 18,454 cm .
Suy ra : r = = 9,227 cm . * Các thông số của máy biến áp :
- Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75oC :
R1 = ρ. = 0,02133. = 0,13 Ω . Trong đó : ρ = 0,02133 Ω.mm2/m.
- Điên trở trong của cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75oC :
R2 = ρ. = 0,02133. = 0,015 Ω .
- Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp :
RBA = R2 + R1.( )2 = 0,015 + 0,13.( )2 = 0,026 Ω .- Sụt áp trên điện trở máy biến áp : - Sụt áp trên điện trở máy biến áp :
Δur = RBA.Id = 0,026 . 166 = 4,316 V . - Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp :
- Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp :
LBA = = = 0,255.10-3 H = 0,255 mH. - Sụt áp trên điện kháng máy biến áp :
Δux = .XBA.Id = .0,08.166 = 12,688 V . - Điện áp ngắn mạch tác dụng : Unr = = 3,24% . - Điện áp ngắn mạch phản kháng: Unx = = 9,98% . - Điện áp ngắn mạch phần trăm: Un = = 10,49% .
Công suất máy biến áp biểu kiến
SBA = 33,6 kVA Điện áp pha sơ cấp U1 = 380 V Điện áp pha thứ cấp U2 = 108 V Dòng điện hiệu dụng sơ cấp I1 = 38,752 A Dòng điện hiệu dụng thứ cấp I2 = 135,538 A Số vòng dây mổi pha sơ cấp W1 = 191 vòng Số vòng dây mổi pha thứ cấp W2 = 55 vòng Chiều dài dây quấn sơ cấp l1 = 86,5 m Chiều dài dây quấn thứ cấp l2 = 36,07 m Điện trở trong cuộn sơ cấp R1 = 0,13 Ω Điện trở trong cuộn thứ cấp R2 = 0,015 Ω Điện trở quy đổi về thứ cấp RBA = 0,026 Ω Điện kháng quy đổi về thứ cấp XBA = 0,08 Ω Điện cảm quy đổi về thứ cấp LBA = 0,255 mH Điện áp ngắn mạch phần trăm Un = 10,49 %
T