Đề tài Thiết kế máy biến áp

1. Điện áp định mức

Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu Ulđm là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp.Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm là điện áp giữa các cực của dây quấn sơcấp. Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức,người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định mức là điện áp pha với MBA 3 pha làđiện áp dây. Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường là KV.

2. Dòng điện định mức

Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của MBA, ứngvới công suất định mức và điện áp định mức. Đối với MBA 1 pha dòng điện định mứclà dòng điện pha. Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây.

 

doc59 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 01/03/2013 | Lượt xem: 6251 | Lượt tải: 47download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế máy biến áp, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
y quấn.Để các yêu cầu đối với mạch từ như trên được thoả mãn thì việc chọn loại tôn silic như thế nào là rất quan trọng, với silic có độ dày bao nhiêu, thành phần silic bao nhiêu là được. Khi tôn silic có thành phần silic trong lá tôn sẽ bị dòn, đàn hồi kém đi.ở đây ta chọn loại tôn cán lạnh là vì loại tôn này có ưu điểm vượt trội về khả năng dẫn từ và giảm hao mòn so với tôn cán mỏng. Tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ không đẳng hướng, do đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng. Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi thép lên tới ( 1,6 -> 1,65)T trong khi đó tôn cán nóng chỉ là (1,4 -> 1,45)T từ đó giảm được tổn hao trong máy, giảm được trọng lượng kích thước máy đặc biệt là rút bớt được đáng kể chiều cao của MBA, rất thuận lợi cho việc chuyên chở. Tuy nhiên giá t hành tôn cán lạnh có hơi cao nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng nên người ta tính rằng vẫn kinh té hơn những loại MBA được chế tạo bởi tôn cán nóng.lại định hướng ban đầu. Các lá thép kỹ thuật điện sau đó được sơn phủ cách điện mặt ngoài trước khi ghép chúng 2 Tra bảng 44-4 (tài liệu 1) chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3406 dày 0,35mm chọn BT = 1,65. Chọn sơ bộ số bậc của trụ là 8 bậc theo bảng 10 -2 TL1 tiết diện gông có 3 cấp với Kg = 1,03 ⇒ Bg ==1,6T Hệ số chèn kín Kp = 0,936 hệ số điện dày 0,91 hệ số lợi dụng lõi thép Kcd = 0,93. 0,91 = ≈ 0,85. Suất tổn hao trụ và gông.Tra bảng 44- 4 TL1Có: Pt = 1,261 W/Kg qt = 2 Var/Kg Pg = 1,145 W/Kg qg = 1,64 Var/Kg Tra theo mục 4.2. TL1 suất từ hoá khe hở không khí + Nối ghép nghiêng qss = 6225.cost2 = 16947 Var/m2 + Nối ghép thẳng qss = 7050.cost2 = 19194 Var/m2 Khoảng cách cách điện chính Dựa vào bảng 14 -1, 14 -2 TL1 Có e = 21 mm Δ = 18mm d = 45 mm c = 22 mm δ12 = 4mm Tấm chắn giữa các pha δ22 = 3mm Chọn δ = 1,4; b = 0,35; Kf = 0,91 theo 20 - 41 c, d,e TL1) Chọn KR = 0,95 Chọn hệ số hình dáng: ở mục 20 -1 tài liệu 1 đã đưa tính toán MBA theo hệ số hình dáng β = π.Ds/lv: đường kính trung bình của cuộn dây, lv chiều cao của dây quấn. - Trị số β thường biến thiên rất rộng từ 1,2 ÷ 3,6 nó ảnh hưởng rõ rệt tới các đặc tính kỹ thụât và kinh tế của MBA. * Về mặt kinh tế - Nếu các MBA có cùng công suất điện áp và các thông số kỹ thuật ban đầu thì nếu β nhỏ MBA sẽ “gầy”, “cao”… nếu β lớn thì MBA sẽ “béo” và “thấp” với trị số β khác nhau thì tỉ lệ trọng lượng sắt và đồng trong MBA cũng khác nhau. β nhỏ thì lượng sắt ít lượng đồng nhiều, β lớn thì lượng sắt lớn lượng đồng ít. Như vậy chọn β thích hợp không chỉ ảnh hưởng đến kích thước của máy mà còn ảnh hưởng tới vật liệu cấu thành lên máy biến áp đến giá thành của MBA. * Về mặt lỹ thuật - Nếu β lớn thì đường kính d lớn và trọng lượng sắt tăng. Do vậy mà tổn hao sắt tăng vì vậy mà dòng điện không tải tăng lên.Muốn giữ tổn haokhông đổi khi β tăng thì trọng lượng đồng giảm xuống , nhưng lúc đó sẽ làm cho mật độ dòng điện và lực điệntừ tác dụng lân dq lại tăng lên. - Vậy chọn lựa β hợp lý có ảnh hưởng tới cả vấn đề về kinh tế và kỹ thuật của MBA do vậy các công thức 20 – 41 TL1. Cho phép tính toán để tìm được β hợp lí. A=16=16=27,35 A1 = 5,66. 10-2.δ.A.Kp = 5,66.10-2.14.32 .0,93=2415 (Kg) B1 = 2,4.10.KG.Kp .A (δ + b + 0,375) B1 = 2,4 .10.1,03.0,93.32 (1,4 + 0,4 + 0,375) = 1638,5 A2 = 3,6. 10.d.A.Kp = 3,6.10.4,5.32 .0,93 = 154 (Kg) B2 = 2,4 .10.KG.kp.A (Δ + c) = 2,4.10.1,03.0,93.32 (1,8 + 2,2) = 94 (Kg) C1 = K.10. =1,27.10 = 480(Kg) Các số liệu tính toán sơ bộ được thống kê ở bảng dưới đây chọn Chọn β = 2 * Đường kính trụ sắt là: D = A. = 32. 4 2 = 38,05 (cm) Chọn D = 380 (mm) * Đường kính trung bình dãnh dầu sơ bộ theo 20 – 41 d TL1 D = δ.D = 1,4 .380 = 532 (cm) * Chiều cao dq sơ bộ Lv===835,2(mm) Chọn 84 cm * Tiết diện hữu hiệu trụ lõi thép S=K.=0,85. =963,5(cm) CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP I. CÁC YÊU CẦU CHUNG 1. yêu cầu vận hành a. Yêu cầu về điện Khi vận hành thường dây quấn MBA có điện áp làm việc bình thường và quá điện áp do đóng ngắt mạch trong lưới điện hay sét đánh gây nên. ảnh hưởng của quá điện áp do đóng ngắt mạch với điện áp làm việc bình thường,thường chủ yếu là đối với cách điện chính của MBA, tức là cách điện giữa các dây quấn với nhau và giữa dây quấn với vỏ máy, con quá điện áp do sét đánh lên đường dây thường ảnh hưởng đến cách điện dọc của MBA, tức là giữa các vòng dây, lớp dây hay giữa các bánh dây của trong dây quấn. b. Yêu cầu về cơ học. Dây quấn không bị biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của lực cơ học do dòng điện ngắn mạch gây nên. c. yêu cầu về nhiệt Khi vận hành bình thường cũng như trong trường hợp ngắn mạch, trong thời gian nhất định dây quấn không được có nhiệt độ quá cao vì lúc đó chất cách điện sẽ bị nóng mất tính đàn hồi, hoá giòn và mất tính chất cách điện. Vì vậy khi thiết kế phải đảm bảo sao cho tuổi thọ của chất cách điện là 15 đến 20 năm. 2. Yêu cầu về chế tạo. Làm sao cho kết cấu đơn giản tốn ít nguyên vật liệu và nhân công, thời gian chế tạo ngắn, giá thành hạ và phải đảm bảo về mặt vận hành. Như vậy yêu cầu đối với thiết kế là. + Phải có quan điểm toàn diện : kết hợp một cách hợp lý giữa hai yêu cầu về chế tạo và vận hành để snả phẩm có chất lượng tốt mà giá thành chấp nhận được. + Phải chú ý đến kết cấu chế tạo dây quấn sao cho thích hợp với trình độ kỹ thuật của xưởng sản xuất. + Phải nắm vững những lý luận có liên quan đến dây quấn CA, vật liệu cách điện. Quá trình thiết kế của dây quấn có thể tiến hành theo 3 bước. + Chọn kiểu và kết cấu dây quấn. + Tính toán sắp xếp và bố trí dây quấn + Tính toán tính năng của MBA. II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP 1. Có Bt = 1,65(T) ; St 963,51 (cm2) Từ thông trong trụ: φ = B.S= 1,65.963,5.10= 0,1589 (Wb) 2. Điện áp 1 vòng dây: U = 4,44.φ.f = 4,44.0,1589.50 = 35,29 lấy 35V 3. Điện áp 1 vòng dây U = 35 (V) 4. Điện áp pha U2f = U = 400 (V) Số vòng dây 1 pha của dq hạ áp W===11,5(vòng) Dây quấn thứ cấp bố trí 3 lớp theo kiểu hình trụ, mỗi lớp có 60 vòng, nối Δ 5. Chọn mật độ dòng điện δ2 = 1,855A/mm 6. Tiết diện dây quấn thứ cấp S===1968,6(mm) 7. Dựa vào bảng 44 -10 TL1 - Chọn 6 dây - Cách điện 4P, ghép 6 sợi song song có hoán vị. 8. Kích thước dây quấn - Chiều cap dây quấn hạ áp : lv = (60 + 1) 2 x 9,6 = 1170 (mm) ép : i = 0,13 x 61 x 2 x 0,6 = 10 (mm) Chiều cao thực của dây quấn hạ áp : 1160 (mm) - Chiều rộng dây quấn hạ áp a = 3 x 4,1 + 0,2 = 12,5 mm Bố trí lớp 1 và 3 dây quấn phải,lớp hai quấn trái, giữa các lớp có kênh làm mát 9mm giữa dây quấn hạ áp và trụ có cách điện 5mm. - Khoảng cách giữa dây quấn hạ áp và trụ là 20,5 (mm). Chiều rộng kênh Vn – nn là Δ = 25 (mm). 9. Đường kính trong dây quấn hạ áp D’ = 380 + 2.21 = 422 (mm)= 437 (mm) 10. Đường kính ngoài dây quấn hạ áp D’’= 422 + 2. 12,5= 437 (mm) 11. Khối lượng nhôm dây quấn hạ áp Gm2= 25,4 x 476,5 x 181,8 x 180.10-6 = 396 (kg) III. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP Phía sơ cấp cần điều chỉnh điện áp ± 2 x 5% = 10% dây quấn sẽ gồm dây quấn cơ sở, dây quấn điều chỉnh thô và dây quấn điều chỉnh tinh. Điện áp đem đặt lên dây quấn cơ sở và dây quấn điều chỉnh thô. Dây quấn cơ sở khi nối tiếp với dây quấn điều chỉnh tinh cho điện áp thấp hơn điện áp định mức một nấc điều chỉnh. Điện áp trên dây điều chỉnh thô lớn hơn ở dây quấn điều chỉnh tinh một nấc điều chỉnh. 1. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh tinh U=10=10=2021(V) 2. Số vòng dây quấn điều chỉnh tinh W===34(vong) 3. Dây quấn điều chỉnh êm (tinh) chia làm 2 phần, có 2 nấc 5% U2 mỗi nấc có số vòng dây W===17(vong) 4. Cấu tạo 2 cấp 17 vòng W = 2 x 17 = 34 vòng 5. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh thô lớn hơn Uê một cấp điều chỉnh Wth = We + 17 = 34 + 17 = 51 vòng Uth = .Wth.Uv = .51 x 35 = 3091 (V) 6. Điện áp trên dây quấn cơ sở cộng với điện áp điều chỉnh thô bằng U1, do vậy ta có điện áp dây quấn cơ sở Ucs = U1 – Uth = 20210 – 3946 = 17119 (V) 7. Số vòng dây quấn cơ sở: Wcs===282,4(vòng) chọn 282( vòng) 8. Số vòng dây quấn sơ cấp là W1 = Wth + Wcs = 51 + 282 = 343 (vòng) 9. Dòng điện sơ cấp định mức =41,24(A) A. TIẾT DIỆN DÂY Dây quấn cơ sở 1. Chọn mật độ dòng điện δ1 = 1,6A /mm ta có ===25,8(mm) 2. Mật độ dòng điện thực tế =1,6A/mm B. BỐ TRÍ DÂY QUẤN I. Dây quấn cơ sở - Dây quấn sơ cấp có 298 vòng, chia làm 4 lớp, mỗi lớp 74,5 vòng. Dây cơ sở quấn liên tục, lớp 1 và lớp 3 là quấn phải còn lớp 2 và lớp 4 quấn trái, lớp đầu quấn trên căn dọc đặt trên ống cách điện lớp 2,3,4 đặt trên căn dọc. Các căn dọc đặt ngay trên các lớp đã quấn trước . Để giảm tổn hao phụ, mỗi lớp khi quấn đến giữa phải hoán vị. Như vậy chiều cao dây quấn sẽ tăng thêm một vòng giữa các lớp có kênh làm mát rộng 9mm. Để dây quấn làm việc đối xứng ở mọi đầu điều chỉnh, ta chia dây quấn thành 2 phần nối song song với nhau. Mỗi phần quấn kiểu lò xo. Bắt đầu từ giữa lớp đặt trực tiếp lên Lớp dây bọc của dây quấn điều chỉnh thô. 1. Chiều cao của dây quấn điều chỉnh tinh 0,5 lv = 2(34 + 1). 4,9 = 343 mm ép dây quấn : i = 0,13 x 2 x 59 x 0,9 = 14 m ống tạo khoảng cách ; 60 mm Vậy chiều cao dây quấn điều chính tinh: 626mm 2. Chiều rộng dây quấn: a = 7,9 + 0,1 = 8 mm KL: ta nhận thấy chiều cao của dây quấn hạ áp chỉ là 1160 mm trong khi đó chiều cao dây quấn cao áp là 1200 mm. Vậy để đảm bảo hai dây quấn có chiều cao bằng nhau thì ở cuộn hạ áp phải lót 40mm C. KHỐI LƯỢNG DÂY QUẤN CAO ÁP Có khối lượng dây quấn : G = 25,4 .ds.S.ω.10 (Kg) 1. Dây quấn cơ sở: Gcs = 25,4 x 643 x 103,2 x 298.10 = 502 (Kg) Với ds = 582 + 0,5 (704 – 582) = 643 (mm) 2. Dây quấn điều chỉnh thô Gth = 25,4 x 757,5 x 65 x 88,4 .10 = 110,5 (Kg) 3. Dây quấn điều chỉnh tinh : (bằng đồng) Gê = 3π x 777 x58 x 54,2 x 8,9 .10 = 204 (Kg) 4. Trọng lượng dây quấn sơ cấp G1 = 502 + 110,5 + 204 = 816,5 (Kg) 5. Đường kính trong dây quấn cao áp D’ = 437 + 2 x 18 = 573 (mm) 6. Đường kính ngoài dây quấn cao áp D’’ = 573 + 4 x 8,5 + 3.9 = 638 (mm) CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ KHÔNG TẢI, NGẮN MẠCH I. DÒNG ĐIỆN TỪ HOÁ. 1. Chiều dài đường sức từ trong trị Ht = lt + hs = 1,42 +0,385 = 1,805 (m) 2. Chiều dài đường sức từ trong gông: Is = ==1,07(m) Từ đường log từ hoá của lá thép P15 = 1,26 w/Kg tương ứng với BT =1,65 ta có nit = 180A vòng/m Với Bg = 1,62 có nis = 75 A vòng/m 3. Ta có sức từ động Ft= nit . It = 180 .1,805 = 325 A/ vòng Fs= ní . It = 75.1,07 = 80 A/vòng 4. Tính gần đúng việc tăng từ trở do từ thông qua khe hở không khí các góc mạch từ. Giả sử khe hở δ = 0,1mm, qua hai khe hở: Fs = 2.0,8 .Bt . δ = 2 . 0,8 .16500 . 0,1 .10 = 264 A – vòng 5. Sức từ động tổng mỗi pha là: F = Ft + Fs + Fs = 325 + 80 + 264= 669 A – vòng 6. Dòng điện từ hoá: ===1,3(A) i=.100==3,15% II. ĐIỆN TRỞ DÂY DẪN: Các công thức tính điện trở: R=P. với điện trở suất của nhôm =Ωmm l: Chiều dài dây quấn, tính qua khối lượng l =10 γ : Khối lượng riêng của nhôm : γ = 2,7 Kg/dm3 R==() Điện trở dây quấn cở sở : R==0,208( Điện trở dây quấn điều chỉnh thô : R==0,062( 3. Điện trở pha dây quấn sơ cấp: R = R = R = 0,2703 (Ω) 4. Điện trở dây quấn thứ cấp R ==0,053(Ω) III. THÔNG SỐ NGẮN MẠCH: Dây quấn CA: ΔP = 3R.I= 3. 0,02703 .165,5 = 22,2 KW - Dây quấn UA : ΔP = 3R. I = 3.0,053.333,3 = 17,7 KW 1. Tổn hao tăng theo tỷ lệ K = 1,4 là do gia công và do từ thông qua khe hở các góc của lõi thép. 2. Tổn hao phụ làm tăng tổn hao theo tỷ lệ K = 1,1 Tổng tổn hao ngắn mạch là: ΔP= 1,1 (ΔP + ΔP) = 1,1 (22,2 + 17,7) = 43,9 KW %==%=0,8% IV.TÍNH TỔN HAO VÀ DÒNG ĐIÊN KHÔNG TẢI 1. Diện tích bậc thang toàn bộ tiết diện trụ (T42) TbT = 92.368 + 56.350 + 48.325 + 44 .295 + 28.270 + 18.256 + 16.230 +24.195= 1025,64 (cm) 2. Diện tích tác dụng của trụ sắt (T42) T = K . T Chọn kd = 0,965 T = 0,965 . 1025,64 = 989,74 (cm) 3. Diện tích tổng các bậc thang của gông : T = 148 . 385 + 120 .325 + 54 . 250= 1094,8 (cm) 4. Diện tích tác dụng của gông : T= 0,965 . 1094,8 = 1056,5 (cm) 5.Trị số từ cảm trong trụ và gông : Có: P = 1,145 . TL q = 1,64.UA/Kg P = 0,92 (w/Kg) qg = 1,25 VAR/Kg 6. Tổn hao không tải tính theo công thức (20 – 45 TL1) P = k (PT.G + P . G)= 1,1. (1,145 .3683,27+0,97.2413,5) = 7214,3(ω) ở đây lấy K = 1,1 là do G, G đã tính cả G. 7. Công suất từ hoá tính theo công thức (4-106 TL1) Q = K (q . G’ + q/.G + qn.S) Theo bảng 4-1a TL1: K = 2,2 n = 7/3 Theo 4-9c,d TL1 có: Q = 6578 B = 16839,68 VAR/m Q = 2,2(1,64 . 3683,27 + 1,25 . 2413,5 + 16839,68. .963,5.10)= 17431,2 (VAR) 8. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải: ===0,7% 9. Thành phần tác dụng của dòng điện không tải ===0,3% 10. Dòng điện không tải toàn phần. ==0,76% 11. Hiệu suất của MBA tải đm và cos = 1 = CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ - Lõi thép 3 pha, 3 trụ, lá thép xen kẽ (tệp 2 lá) bằng thép cán lạnh 3406 dày 0,35mm, có 4 mối ghép nghiêng ở 4 góc. Trụ thép bằng đai thuỷ tinh,không có tấm sắt đệm. 1.Chiều cao trụ: L = 1200 + 2.100 = 1400 mm Chọn theo chiều cao tiêu chuẩn: l = 1420 (mm) 2. Khoảng cách hai tấm trụ: T = D + C + 2(e + Δ + Δ + Δ) = 800(cm) Như ở hình bố trí dây quấn ở cửa sổ. 3. Trụ lõi thép có 8 bậc, gông có 3 bậc như ở hình vẽ. 4. Diện tích tiết diện trụ: S=0,85=963,5(cm) 5. Diện tích gông: S = 1.03.963,5 = 992,4 (cm) 6. Thể tích trụ: U = 3.96.3,5.142 = 410451(cm) 7. Thể tích phần gông: U = 2.992,4 .160 = 317568 (cm) 8. Thể tích phần góc: U = 2. 963,5 . 38,5 = 74189,5 9. Khối lượng trụ: (cả phần vát) G= 7,6(410,451 + 74,1895) = 3683,27 (Kg) 10. Khối lượng gông : G = 7,6.317,568 = 2413,5 (Kg) 11. Khối lượng toàn bộ lõi thép: G = 6096,8 (Kg) Hinh: Kích thước mạch từ CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN NHIỆT MÁY BIẾN ÁP I. ĐẠI CƯƠNG Tính toán nhiệt là tính toán về nhiệt ở trạng thái xác lập nghĩa là khi MBA làm việc liên tục với tải định mức, ở trạng thái xác lập này toàn bộ nhiệt lượng do dây quấn và lõi sắt phát ra đều khuếch tán ra xung quanh. Đường khuếch tán của dây điện có thể phân ra làm các loại sau. 1. Từ dây quấn hay lõi sắt ra một cuộn ngoài tiếp xúc với dầu bằng truyền dẫn 2. Quá độ từ mặt ngoài dây quấn hay lõi sắt vào dầu 3. Từ dầu ở mặt ngoài dây quấn hay lõi sắt truyền tới mặt trong thùng dầu đối lưu. 4. Quá độ truyền từ dầu vào trong vách thùng dầu. 5. Cuối cùng là nhiệt từ vách thùng truyền ra không khí xung quanh bằng bức xạ và đối lưu.Nói chung trong phần tính toán nhiệt của MBA gồm các phần sau: + Tính nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngoài của nó. + Qua mỗi lần truyền nhiệt để nhiệt độ giảm dần nghĩa là nó gây nên một lượng suy nhiệt độ, kết quả là so với môi trường không khí xung quanh thì các bộ phận trong MBA có nhiệt độ chênh nào. Trị số dòng nhiệt càng lớn thì nhiệt độ chêng càng lớn Nhịêt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn với đầu Nhiệt độ chênh giữa dầu với vênh thùng Nhiệt độ vênh giữa vách thùng và không khí + Chọn kích thước thùng dầu đảm bảo toả nhiệt tốt, nghĩa là làm sao cho nhiệt độ dây quấn lõi sắt và dầu không quá mức quy định. + Kiểm tra nhiệt độ chệnh của dây quấn, lõi sắt và dầu đối với không khí. Như vậy việc tính toán nhiệt của MBA khá phức tạp, nó ảnh hưởng rất nhiều tới tuổi thọ của MBA và chế độ làm việc định mức của MBA. Việc tính toán nhịêt này cũng còn liên quan tới việc thiết kế thùng dầu và các bộ phận tản nhiệt khác. II.TÍNH GẦN ĐÚNG VỀ NHIỆT. Công suất trên đơn vị diện tích bề mặt của dây quấn: =W/m Trong đó: ρ - điện trở suất của dây quấn (với nhôm ρ =281 Ω.mm/m W – số vòng dây s – tiết diện dây dẫn, mm σ - mật độ dòng điện, A/mm l – chiều cao dây quấn p’ = 0,8 – tỉ lệ tính đến không phẳng bề mặt. k – hệ số tổn hao phụ, k = 1,1 Tăng nhiệt bề mặt của dây dẫn: AT= ở đây = 80 W/m.C là hệ số truyền nhiệt đối ưu với máy biến áp dầu tự nhiên. Tăng nhiệt của dây quấn thứ cấp: Tăng nhiệt dây quấn cơ sở: Dây quấn điều chỉnh tinh có điều kiện làm mát tốt hơn, chọn = 100W/mC III. TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA THÙNG DẦU Như ta đã biết, thùng dầu đồng thời là vỏ máy của MBA, trên đó có đặt các chi tiết máy rất quan trọng như sứ ra của dây quấn CA và HA, ống phóng nổ,bình giãn dầu…Vì vậy thùng dầu ngoài yêu cầu đảm bảo tản nhiệt tốt còn phải đảm bảo các tính năng về điện (như đảm bảo khoảng cách cho phép giữa dây quấn với thùng), có độ bền cơ học đảm bảo, chế tạo đơn giản và có khả năng rút gọn được kích thước bên ngoài. Việc tính toán ở đây là căn cứ yêu cầu tản nhiệt, sau đó kiểm tra lại xem về yêu cầu cần tản nhiệt. 1. Chọn loại thùng dầu cho MBA S = 2500 kVA. Ta chọn loại thùng có những cánh tản nhiệt bằng tôn bố trí vuông góc với vỏ thùng. 2. Chọn kích thước tối thiểu bên trong của thùng a. Đây là MBA ba pha cấp điện áp 35/0,4kV Nên chiều rộng của thùng là: Trong đó: + (cm) đường kính ngoài của dây quấn CA + (cm): khoảng cách dây dẫn ra đến vách thùng của cuộn CA. + (cm): khoảng cách dây dẫn ra của dây quấn CA đến bộ phận nối đất. + S = 2,5 (cm): khoảng cách dây dẫn ra của dây quấn HA đến mặt dây quấn đến bộ phận nối đất. + S = 5,0 (cm): khoảng cách từ dây quấn HA đến vách thùng. + d: dây dẫn ra của dây quấn HA ta chọn bề mặt nằm ngang với 4 sợi chập song song nên d = 4,7 = 28 mm = 0,6 cm. + d2: khoảng cách dây dẫn ra của cuộn CA, d = 2,5 Như vậy B = 63,8 + 3,2 + 2,5 + 5 + 0,6 + 2,5 + 3,2 = 80,8 b. Chiều dài tối thiểu của thùng. A = 2.C + + 2. S5 : là khoảng cách giữa dây quấn CA và HA S = S + d+ S = 2,5 + 2,5 + 5 = 10 C = 42,3 cm D’’ = 63,8 cm Thay số vào ta được. A = 2 . 42,3 + 63,8 + 2 .10 = 168,4 c. Chiều cao của thùng H = H+ H H: là chiều dài từ thùng đến hết chiều cao lõi sắt H = L + 2 h + n L= 142 cm N = 5 chiều dày tấm lót dưới gông dưới T = 1056,5 ; b = 38,5 (cm) b –n .b = 38,5 – 2.0,8 = 36,9 h = (cm) Vậy: H = 142 + 2 . 28,63 + 5 = 204,26 (cm) H: là khoảng cách tối thiểu từ gông đến nắp thùng ta chọn H = 60 + 204,26 = 264,26 (cm) 3. Sơ bộ tính diện tích bề mặt bức xạ đối lưu của thùng a. Diện tích bề mặt bức xạ Đối với thùng có đáy ô van: Mb = M.K.10 Trong đó M = [2.(A-B) +.B].H là diện tích thùng thẳng đáy ô van M = [ 2(168,4 -80,8) + 3,14 .80,8 ] .46,8 = 20094,5 (cm) Ta chọn K = 1,2: hệ số ảnh hưởng hình đáy mặt ngoài thùngVậy M = 20094,5 + 2,46 .1,2.10 ≈2,1 m b. bề mặt đối lưu của thùng, căn cứ vào tổng tổn hao, vào nhiệt độ chênh lệch giữa vách thùng và môi trường xung quanh ta xác định bề mặt đối lưu của theo công thức sau: Trong đó: Σp = 7214,3 + 43,9 .10 = 11604,3 (W) θtk: là nhiệt độ chênh của thùng dầu so với không khí xung quanh. T căn cứ vào những điều kiện sau để chọn cho thoả đáng. Ta biết nhiệt độ chênh lâu dài cho phép của dây quấn so với môi trường xung quanh khi tải định mức là 600C do đó độ chênh trung bình của dầu đối với không khí không được quá: θdk = 60C - b= 60– 23, 98 = 33,02 Do đó nhiệt độ chênh của thùng đối với không khí được tính như sau: θ = θ - θ = 36,02 – 3 = 33,02C Ta kiểm tra điều kiện σ.(θdl + θtk) ≤ 50C σ.θdk ≤ 50C với σ = 1,2 1,2.36,02 = 43,224C < 50C Như vậy sơ bộ ta tính được θtk = 33,02C Thay các số liệu vào công thức trên ta được Đây là tính sơ bộ bề mặt đối lưu c. Thiết kế thùng dầu Căn cứ vào bề mặt bức xạ và đối lưu của thùng vừa tính sơ bộ ở trên để thiết kế sơ bộ thùng dầu và kích thước thùng dầu, hình dáng thùng. Sau đó với thùng đã thiết kế cụ thể tính toán lại bề mặt bức xạ đối lưu của nó để kiểm tra lại MBA có đạt tiêu chuẩn nhiệt độ chênh cho phép hay không, Nếu không thì ta sẽ phải điều chỉnh lại bề mặt tản nhiệt cho phù hợp.Với máy công suất S = 2500 kVA như đề tài thiết kế thì ta dùng tản nhiệt ống, các ống đực hàn vào vỏ thùng , lưu thông dầu cho cân bằng nhiệt độ giữa phía trên và phía dưới thùng dầu. Đường kính ống là 30 mm, bước ống 75mm, chiều cao ống là 210 cm. IV. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT, VỎ. Việc xác định tính tóan chính xác trọng lượng ruột máy, vỏ máy của MBA chỉ có thể tiến hành được sau khi đã hoàn thiện thiết kế đầy đủ các cho tiết MBA. Nhưng với 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. 1. Trọng lượng ruột máy ( phần tác dụng) tức là toàn bộ lõi sắt có các dây quâná và dây dẫn ra trừ nắp máy. Có thể xác định gần đúng như sau. G = 1,2 (G + G + ΣG) Trong đó : Hệ số 1,2: là hệ số kể đến trọng lượng ruột máy được tăng thêm do cách điện. G = G = 297,88 (Kg) là trọng lượng dây quấn 816,5 + 396 = 1212,5 G 6096,8 (Kg) : là trọng lượng lõi sắt ΣG = 4,177 (Kg):là tổng trọng lượng dây dẫn ra ở HA và CA. Thay số ta được Gr = 1,2 (1212,5 + 6096,8 + 4,177) = 8776,2 (kg) 2. Trọng lượng dầu: - Thể tích dầu trong thùng: V = V – V(dm) Trong đó V: Thể tích bên trong thùng dầu phẳng, sơ bộ ta tính V = A.B.H = 168,4 .80,8 .264,26 .10-3 = 3695,7 V: thể tích ruột máy Vậy thể tích dầu toàn bộ trong MBA là V = 445,27 (dm) 3. Trọng lượng thùng a. Thể tích trong thùng (không tính bề dày) = A.B.H = 168,4 . 80,8.264,26 .10 = 3595,7 (dm) b. Thể tích ngoài thùng (kể đến bề dày) Trong đó = A + 2 = 168,4 +2 = 170,4 (cm) = B +2 = 80,8 + 2 = 82,8 (cm) = H +2 = 264,26 + 2 = 266,26 (cm) Thay số ta được V = 170,4. 82,8.266,26.10 = 3756,69. Vậy thể tích phần có thêm bề dày là. V = V – V = 1138 – 1080 = 57 (dm) 3756,69 – 3595,7 = 16 Trọng lượng thùng là G = V.γ Trong đó: γ = 7,85 (Kg/dm) Thay số ta được G = 57 . 7,85 = 447,45 (Kg) 161 . 7,85 = 1263,85 (Kg) c. Trọng lượng dầu: G= 1,05.[0,9(V - V)] Trong đó V: Thể tích bên trong thùng dầu phẳng γ = 4,5 : Tỷ trọng trung bình của ruột máy G = 1,2 (G + G) = 8776,2 Kg G= 1,05[0,9(3695,7 – 1950,27)] = 1649,4 PHẦN II: CHUYÊN ĐỀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 1. Khái niệm chung: Hầu hết thiết bị tiêu thụ điện - động cơ, bóng đèn điện được sản xuất với điện áp xác định. Sử dụng không đúng điện áp sẽ làm cho thiết bị mau hư hỏng(khi điện áp lớn hơn định mức) hoặc làm giảm công suất của thiết bị (khi điện áp nhỏ hơn định mức). Vì vậy việc cung cấp điện cần phải giữ điện áp bằng điện áp định mức hoặc nói chính xác hơn điện áp không được sai khác giá trị định mức trong phạm vi cho trước. Điện áp đặt vào sơ cấp máy biến áp thường hay dao động, một phần do phụ tải của máy biến áp thay đổi, hoặc phụ tải của máy biến áp cùng nối vào lưới điện đó thay đổi điện áp từ đầu đường dây. Khi điện áp sơ cấp của máy biến áp không đổi, điện áp đặt lên thiết bị vẫn khác điện áp định mức do điện áp rơi trong máy biến áp và trên đường dây. Như vậy, muốn giữ điện áp trên thiết bị dùng điện thay đổi trong phạm vi hẹp, cần điều chỉnh điện áp. Phương pháp thường dùng nhất là thay đổi tỉ số biến đổi của máy biến áp. Về mặt lý thuyết thì tốt nhất là thay đổi số vòng dây cả dây quấn sơ cấp và thứ cấp, thay đổi số vòng dây phía sơ cấp khi có thay đổi điện áp sơ cấp (theo nguyên tắc giữ cho từ thông không đổi) thay đổi số vòng dây thứ cấp để bù lại điện áp rơi trên đường dây từ máy biến áp đến thiết bị và cả điện áp rơi trong máy biến áp. Cách giải quyết này khá tốn kém, vì vậy thường chỉ thay đổi số vòng dây phía nào có điện áp thay đổi nhiều hơn. Khi điện áp bị giảm, thay đổi đầu phân áp mà giữ nguyên công suất cung cấp cho thiết bị dùng điện, sẽ làm tăng dòng điện. Dây quấn và chuyển mạch để thay đổi đầu phân áp phải chọn ứng với dòng điện lớn nhất trong phạm vi điều chỉnh. Thông thường những máy biến áp đến 110KV, đầu phân áp thường đặt phía cao áp, điện áp lớn hơn đặt phân áp phía hạ áp. Thí dụ ứng với máy biến áp 220/110kV thường đặt đầu phân áp ở phía 110kV.Máy biến áp thay đổi điện áp khi đang mai tải thường gọi là máy biến áp điều chỉnh (hoặc là máy biến áp điều chỉnh điện áp dưới tải) phạm vị điều chỉnh 2. Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp Phần dây quấn, nhờ các đầu phân áp và chuyển mạch nối hoặc không nối với dây quấn làm việc gọi là dây quấn điều chỉnh. Các hệ thống điều chỉnh thường gặp được mô tả trên hình 17.2. Sơ đồ ởhình 17.2a dây quấn điều chỉnh được nối thuận với dây quấn làm việc, khoảng điều chỉnh (1-11). ở hình17.2b dây quấn điều chỉnh với dây quân làm việc (dây quấn cơ bản) tương ứng với hai nửa khoảng điều chỉnh cs hai phầ: AB - điềuchỉnh tĩnh và CD - điều chỉnh thô, số vòng dây quấn CD thường lớn hơn dây quấn ở AB bằng một nấc điều chỉnh tĩnh. Sơ đồ ở hình 172c, để giữ điện áp thứ cấp không đổi khí điện áp phía sơ cấp giảm, ta di chuyển vị trí tiếp xúc của chuyển mạch W từ vị trí 1 đến 2, 3,…6. Tiếp tục chuyển vị trí của P từ I sang vị trí số II, lúc đó vị trí của chuyển mạch W sang nấc 7, 8… Khi máy biến áp làm việc ở nấc điều chỉnh thấp nhất mà vẫn giữ nguyên công suất truyền, tổn hao trong dây quấn sơ cấp sẽ tăng so với lúc điện áp sơ cấp bằng định mức. Xét trường hợp như ở hình 17.2a và c. Giả sử điện áp sơ cấp giảm đi ΔU1, dòng điện phía sơ cấp sẽ là Điện trở dây quấn ứng với nấc giảm điện áp tỉ lệ với số vòng dây (hoặc điện áp): R điện trở tương ứng với đầu phân áp của điện áp định mức. Tổn hao ở dây quấn sơ cấp là: Cách nối thực hiện sao cho điện áp giữa hai vòng dây kề nhau không vượt quá điện áp của hai nấc điều chỉnh. Nếu nối tự nhiên theo thứ tự kề nhau thì điện áp giữa hai vòng kề nhau a và b bằng điện áp nấc điều chỉnh. Giả sử điện áp định mức là 30kV (nối sao) phạm vi điều chỉnh mỗi điều

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kê máy biến áp.doc