II. MÁY CẮT 1 Khái niệm
SOLID STATE 2N3097 THYRISTOR,1200V,70A,TO
3. Phân loại rơle nhiệt:
SOLID STATE 2N3097 THYRISTOR,1200V,70A,TO
có các thông số sau :
- Dòng trung bình: 70A
- Điện áp max dặt trên cực điều khiển: 2.5V
- Nhiệt độ max: 125°C
- Điện áp làm việc: 1.2kV
Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ có sơ đồ nối dây ∆/Y làm mát tự nhiên bằng không khí . Máy biến áp là một bộ phận quan trọng của hệ thống điện thực hiện các chức năng sau:
- Biến đổi điện áp nguồn sao cho phù hợp với yêu cầu sơ đồ phụ tải.
- Đảm bảo sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và thuận tiện
- Biến đổi số pha sao cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải
- Tạo điểm trung tính cho sơ đồ hình tia
- Hạn chế dòng ngắn mạch trong chỉnh lưu và hạn chế mức dòng Anot bảo vệ van
- Cải thiện hình dáng song điện lưới làm cho nó đỡ biến dạng so với hình sin do đó nâng cao chất lượng điện áp lưới.
Cần máy biến áp thỏa mãn yêu cầu sau: U1 = 15kV ; U2 = 380V ; I2 = 78A ; f = 50Hz. • Tính toán các thông số cơ bản:
- Điện áp sơ cấp máy biến áp: U1 = 15kV
- Điện áp thứ cấp máy biến áp: U2 = 380V
- Dòng điện thứ cấp máy biến áp: I2 = 78A
- Hệ số máy biến áp Kba= = = 0,0253
- Dòng điện sơ cấp đầu vào: I1= Kba.I2 = 0,0253.78= 1.97 (A ) • Xác định kích thước của mạch từ
- Tiết diện sơ bộ trụ: QFe = kQ. Trong đó:
KQ: là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = 6 ( máy biến áp khô kQ = 5 – 6 ) m: là số trụ của máy biến áp, m = 3
f: tần số nguồn xoay chiều, f = 50Hz Thay vào ta có:
QFe = 6. = 111( cm2 )
- Đường kính trụ:
d = = = 11,89( cm ) Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn: d = 12 ( 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 = 2,3.d = 2,3.12 = 27,6 cm ( Thông thường m = 2 – 2,5 )
Chọn chiều cao trụ h = 28cm • Tính toán dây quấn
- Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp W1 = = 6087,2 ( vòng )
Lấy W1 = 6088 vòng
- Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp:
W2 = .W1 = .6088 = 154,229 ( vòng ) Lấy W2 = 154 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 = = = 0,72 ( mm2 ) Chọn dây dẫn thiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn S1 = 0,72 mm2 Kích thước của dây kể đến cách điện là :
S1cd = a1 x b1 = 0,2x 0,36 = 0,72mm2
- Tính lại mật độ dòng điện trong cuộc sơ cấp:
J1 = = = 2,74 ( A/mm2 )
- Thiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp:
S2 = = = 28,36 ( mm2 ) Chọn dây dẫn có tiết diện hình chữ nhật, có cách điện cấp B Chuẩn hóa tiết diện theo chuẩn S2 = 28,4 ( mm2 )
Kích thước của dây có kể đến các điện là:
S2cd = a2 x b2 = 4 x 7,1 =28,4 (mm2)
- Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp J2 = = = 2,75 (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 1 lớp của cuộn sơ cấp: W11 = .kc = .0,95 = 660 ( vòng ) Trong đó:
Kc là hệ số ép chặt, lấy kc = 0,95 h : là chiều cao trụ h = 28cm
hg : khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp (hg = 1,5cm )
- Tính sợ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp :
n11 = = = 9,23 ( lớp ) Chọn số lớp n11 = 10 lớp
Như vậy có 6088 vòng chia thành 10 lớp, vậy 9 lớp đầu có 660 vòng và lớp thứ 10 có : 6088 – 660.9 = 148 vòng.
- Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :
h1 = = = 25 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 + 2.a01 – 2.S01 = 12+ 2.1 – 2.0,1 = 13,8 cm
- Đường kính trong của cuộn sơ cấp : Dt1 = Dt + 2.S01 = 13,8 + 2.0,1 = 14 cm
- Chọn bề dày cách điện giữa các lớp ở cuộn sơ cấp : cd11 = 0,1 mm
-Bề dày cuộn sơ cấp :
- Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp :
Dn1 = Dt1+ 2.Bd 1= 14+ 2.0,3 = 14,6 cm
- Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp :
Dtb1 = = = 14,3 cm
- Chiều dài dây quấn sơ cấp :
l1 =W1.π.Dtb1 =6088.π.14,6 = 273502 cm= 2735 m
- Chọn bề dày cách điện giữa 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp : cd0= 1 cm
Kết cấu dây quấn thứ cấp :
- Chọn sơ bộ cuộn chiều cao cuộn thứ cấp : h2 = h1= 25 cm
- Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp : W12 = c =.0,95= 33,45 (vòng )
Chọn W12= 34 vòng
- Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp : l12 == = 4,53 (lớp)
Chọn l12 = 5 lớp
154 vòng chia thành 5 lớp, 4 lớp đầu mỗi lớp có 32 vòng, lớp thức 5 có : 154- 4.32 = 26 vòng.
- Chiều cao thực tế của cuộn thứ nhất :
h2 == = 25,4 cm
- Khoảng cách từ trụ đến cuộn thứ cấp : a12= 1 cm
- Đường kính trong của cuộn thứ cấp :
Dt2 = Dn1+ 2.a12 = 14,6 + 2.1= 16,6 cm
- Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp : cd22 = 0,1 mm
- Bề dày cuộn thứ cấp :
Bd2 = (a2+ cd22). n12 = ( 0,4 + 0,01). 5 = 2,05 cm
- Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp :
Dn2 = Dt2+ 2.Bd2 = 16,6 + 2.2,05 = 20,7 cm
- Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp :
Dtb2 == = 18,65 cm
- Chiều dài dây quấn thứ cấp :
l2= π.W2.Dtb2 = π. 154.18,65= 9023 cm= 90,23 m
- Đường kính trung bình của các cuộn dây : == =17,35 cm Suy ra r= = = 8,675 cm
a22= 2 cm
Với đường kính trụ là d= 12 cm, ta có số bậc là 6 trong nửa tiết diện trụ ( theo bảng 41a trang 208 Sách thiết kế trạm biến áp điện lực – Phan Tự Thụ)
- Tính toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ :
Qbt=2.(11,5.1,8+ 10,5.1,1+ 9.1+ 7,5. 0,8 + 6.0,6+ 4.0,4)= 104,9 cm2 + Theo bảng 41a trang 208 Sách thiết kế trạm biến áp điện lực – Phan Tự Thụ
- Tiết diện hiệu quả của trụ : QT= Qbt.khq= 104,9 .0,95= 99,655 cm2 Với khq = 0,95- hệ số hiệu quả.
- Tổng chiều dày của các bậc thang hình trụ : dt= 2.( 1,8+ 1,1+ 1+ 0,8 +0,6 + 0,4)= 11,4 cm - Số lá thép trong các bậc : + Bậc 1 : n1 = .2 = 72 (lá ) + Bậc 2 : n2 = .2 = 44 (lá ) + Bậc 3 : n3 = .2 = 40 (lá ) + Bậc 4 : n4 =.2 = 32 (lá ) + Bậc 5 : n5 = .2 = 24 (lá ) + Bậc 6 : n6 = .2 = 16 (lá )
- Để đơn giản trong chế tạo, ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật có các kích thước như sau :
+ Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ : b=dt= 11,4 cm
+ Chiều cao của gông bằng chiều rộng của tập lá thép thứ nhất của trụ : a= 11,5 cm
+ Tiết diện gông : Qbg = a.b = 11,4.11,5 = 131,1 cm2
- Tiết diện hiệu quả của gông :
Qg = khq.Qbg = 0,95.131,1= 124,545 cm2 - Số lá thép dùng trong 1 gông : hg = = = 23 lá thép - Tính chính xác mật độ điện cảm trong trụ : BT=== 1,113 (T) - Mật độ tự cảm trong gông : Bg= =.1,113= 0,89 (T) - Chiều rộng cửa sổ :
c= 2.( a01+ Bd1+ a12+ Bd2) +a22=2.(1+0,3+ 1+2,05)+ 2= 10,7 cm
- Khoảng cách giữa 2 tâm trục :
c’= c+ d= 10,7 + 12= 22,7 cm
- Chiều rộng mạch từ :
C= 2.c+ 3.d= 2.10,7 + 3.12= 57,4 cm
- Chiều cao mạch từ :
H= h+ 2.a= 28+ 2.11,5= 51 cm
Tính khối lượng của sắt :
- Thể tích của trụ :
- Thể tích của gông :
Vg = 2.Qg.C =2.124,545.57,4 =14297,766 cm3 =14,298 dm3
- Khối lượng của trụ :
MT = mFe.VT = 8,371.7,85 = 65,712 kg
- Khối lượng của gông :
Mg = mFe.Vg = 7,85.14,298 = 112,239 kg
- Khối lượng của sắt :
MFe = Mg+ MT = 65,712 + 112,239 = 177,9513 kg
- Thể tích của đồng
Vcu =3.(Scu1.l1 + Scu2.l2) = 3.( 0,72.2735,02.10.10-4+28,4.10.10-4.90,23) = 13,595 dm3
- Khối lượng của đồng :
Mcu = mcu.Vc u = 8,9.13,595 = 120,998 kg
Các thông số của máy biến áp :
- Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75oC : R1 = ρ.= 0,02133. = 81,025 (Ω)
Trong đó ρ= 0,02133 .mm2/m.
- Điện trở trong của cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75: R2 =ρ.= 0,02133. = 0,067 (Ω)
- Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp : RBA = R2 + R1.2 = 0,067 + 81,025. .(2 = 0,1189 (Ω) Sụt áp trên điện trở máy biến áp :
∆ur = RBA.Id = 0,1189.78 = 9,27 (V)
- Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp :
XBA = 8.π2.(W2)2.(.(a12+..10-7
= 8.π2.1542.(.(0,01+.314.10-7 = 0,348 (Ω) Trong đó = 314
r = 8,3(cm) bán kính trong dây quấn thứ cấp
- Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp :
LBA == = 1,1 . (H) = 1,1 (mH)
- Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp:
ZAB= = = 0,367 (Ω)
- Sụt áp điện kháng máy biến áp :
∆Ux = .XBA.Id = . 0,348.78 = 25,920 (V) Rdt=. XBA = . 0,348 = 0,332 (Ω)
- Sụt áp trên máy biến áp :
∆UBA = = = 27,528 (V)
- Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp :
∆Pn = 3.RBA. I2 = 3.0,1189. = 2170,162 (W) ∆P= .100 = .100 = 4,22%
- Tổn hao không tải có kể đến 15% tổn hao phụ : Po = 1,3.nf.(MT.+Mg .) = 1,3.1,15. ( 65,712.+ 112,239. ) = 254,608 (W) ∆Po= .100 = .100 = 0,496% - Điện áp ngắn mạch tác dụng Unr = .100 = .100 = 2,44% - Điện áp ngắn mạch phản kháng : Unx = .100 = .100 = 7,143% - Điện áp ngắn mạch phần trăm : Un = = = 7,54% - Dòng điện ngắn mạch xác lập : I2nm = = = 212,534 (A)
- Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại :
Imax = . I2nm .[ 1 + ]
= . 212,534 . [ 1 + ] = 403,334 (A)
- Ta có các thông số của MBA
Công suất máy biến áp biểu kiến SBA = 51338 VA
Điện áp pha sơ cấp U1 =15000V
Điện áp pha thứ cấp U2 = 380 V
Dòng điện hiệu dụng sơ cấp I1 = 1,97A Dòng điện hiệu dụng thứ cấp I2 = 78A
Số vòng dây mỗi pha sơ cấp W1 = 6088 vòng Số vòng dây mỗi pha thứ cấp W2 = 154 vòng Chiều dài dây quấn sơ cấp l1 = 2735,02m Chiều dài dây quấn thứ cấp l2 = 90,23m Điện trở trong cuộn sơ cấp R1 = 81,025Ω Điện trở trong cuộn thứ cấp R2 = 0,067Ω Điện kháng quy đổi về thứ cấp XBA = 0,348Ω Điện cảm quy đổi về thứ cấp LBA = 1,1mH Điện áp ngắn mạch phần trăm Un = 7,54% Điện trở quy đổi về thứ cấp RBA = 0,1189Ω