Đồ án Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm

g bảng dưới đây với 5 trị số β trong phạm vi từ 1,2 đến 3,6. Trong đó x= 4 β ; x2= 4 2β ; x3= 4 3β Các giá trị x được giới hạn bởi. x nf PK C . .4,2 5,4 1≤ => x 5750.95,0 5,249.4,25,4≤ =1,49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 39 BẢNG TÍNH TOÁN MBA S=400KVA(22/0,4KV) β 1,2 1,5 1,6 2,4 3,6 X= 4 β 1.046 1.107 1.24 1.245 1.3774 X2= 4 2β 1.095 1.225 1.264 1.55 1.8973 X3= 4 3β 1.146 1.355 1.422 1,93 2.6135 A1/x=284,55/x 272,1 257,1 253,16 228,554 206,196 A2.x2=41,62.x2 45,58 50,985 52,61 64,51 79,08 GT=A1/x+A2.x2 317,67 308,1 305,77 293,07 285,27 B1.x3=194,4.x3 222,78 263,412 276,44 375,192 509,328 B2.x2=16,3.x2 17,85 19,97 20,61 25,265 30,97 GG= B1.x3+ B2.x2 240,63 283,38 297,1 400,457 540,298 GFe= GT+ GG 558,299 591,48 602,87 693,527 825,568 PT=1,15.GT 365,321 354,315 351,636 337,031 328,061 PG=1,11.GG 267,581 315,119 330,375 445,308 600,811 Qc=1,602GT+1,52GG 874,7 924,32 941,44 1078,19 1278,26 Qf =40.1,602G’ 1292,468 1528,179 1603,743 2176,66 2954,457 Qδ=3,2.19200TT 1210,982 1528,179 1397,883 1714,17 2101,248 Q0=1,25(Qc+Qf+Qδ) 4222,686 4759,064 4928,883 6211,29 7917,456 I0x=Q0/10.S 1,056 1,189 1,232 1,553 1,979 TT=0,018x2 0,0197 0.0221 0.0228 0.0279 0.0342 Gdq=C1/x2=264,3/x2 227,854 203,673 197,389 160,968 131,316 Gdd=1,06Gdq 241,525 215,894 209,232 170,626 139,195 Δ= dqG/,2276 3,161 3,343 3,395 3,76 4,16 CFe=GFe 588,299 591,48 602,87 693,527 825,568 Cdq=1,84 Gdd 444,406 397,245 384,986 313,925 256,119 Ctd=CFe+Cdq 1032,71 988,73 987,856 1007,479 1081,69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 40 P0= 1,25(PT+PG ) 791,128 836,793 851,514 977,924 1161,1 Với các số liệu mà ta đã tính toán được trong bảng từ đó ta vẽ đồ thị quan hệ giữa các đại lượng: tổn hao không tải P0(W) dòng không tải i0 ; trọng lượng sắt ;GFe; trọng lượng dây quấn Gdq; mật độ dòng điện ; giá thành vật liệu tác dụng Ctd(%) với β. Từ đó ta xác định được Ctdmin ứng với giá trị β nào đó a. Quan hệ tổn hao không tải P0 và dòng không tải i0 theo β. b. Quan hệ trọng lượng lõi sắt GFe,trọng lượng dây quấn Gdqvới β. c. Quan hệ giá thành vật liệu tác dụng theo β. * Xét trực quan trên đồ thị ta thấy tại giá trị β =1,5 thì giá thành tác dụng là nhỏ nhất Ctdmin = 836,793 ( đơn vị quy ước ) 23 Đường kính trụ sắt.tính theo 2-37; 2-39 TL1 d=A. 4 β =0,16.1,107 =0,177(m) Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất là: ddm = 0,18 m * Ta tính lại hệ số βdm ứng với ddm βdm = ( A d )4 = ( 16,0 18,0 )4 = 1,6 * Với giá trị β = 1,6 thì x= 4 6,1 =1,124 * Mật độ dòng đện khi đó là : Δ= . . . . dqcu nf Gk pk = 5,294.4,2 124,1.5750.95,0 2 = 3,39 A/ mm2 +Trọng lượng dây quấn đồng: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 41 Gdq= 2 1 x C = 2124,1 5,249 =197,5 ( kg) + Trọng lượng sắt : G fe = G T + GG G fe = x A1 + A2 .x2 + B1 . x3 + B2 .x2 Gfe = 124,1 55,284 + 41,62.( 1,1242)+194,4.(1,1243) +16,3.1,1242 Gfe = 602,87(kg) -Dòng điện không tải : i0 = S Q .10 0 Trong đó : Q0 = 1,25 . ( QC + QF + Qδ) QC = qt . QT + qg . QG QC = 1,602.( 253,16 + 52,61 ) + 1,52 . ( 276,44 + 20,61) = 941,44 ( VA) QF = 40.qt . G = 40. 1,602 . 17,6. 1,1243 = 1603,75 ( VA) Qδ = 3,2.qδ .TT = 3,2.19200.0,018 . 1,1242 = 1397,88 ( VA) => Q0 = 1,25. ( 941,44 + 1603, 75 + 1397, 88) = 4928,84 ( VA) => i0 = 400.10 84,4928 = 1,23 ( %) * Giá thành vật liệu tác dụng : C td = C fe + C dq = 602,87 + 384,986 = 987,856 ( dvqu) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 42 Trong đó : C fe = Gfe = 602,87 ( dvqu) C dq = 1,84.Gdq = 384,986 ( dvqu) 24Đường kính trung bình của rãnh dầu sơ bộ giữa hai dây quấn là. d12 = d + 2.a 01 + 2.a1 +a12 (m) theo 2-77TL1 = 0,18 +2.20.10-3 +2.0.0187 +0.0090 = 0, 267 ( m) Trong đó : d = 0,18 m a01 = 20 mm a12 = 9 mm a1 = k1 . k . 4 S = 1,1 . 5,0 . 3,1334 . 10 -2 = 0,0187 ( m Là bề dầy cuộn dây hạ áp có thể tính theo ( 2-78 TL1) đối với máy công suất 400 KVA lấy k1 = 1,1 . 25. Chiều cao dây quấn sơ bộ là. l= β 12.dΠ = 6,1 267,0.14,3 = 0,524 m Làm tròn lấy l = 0,53 m 26.Tiết diện hữu hiệu của lõi sắt Tf= kđ.Tb = kđ . kc .л 4 2 dmd = 0,902.3,14. 4 18,0 2 = 0,0229 m2 theo 2-80 TL1 27 . điện áp một vòng dây : UV = 4,44. f . BT . TT . (V) theo 2-81 TL1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 43 = 4,44.50.1,6.0,0229 = 8,13 (V) 28Tính lại cường độ tự cảm trong trụ sắt : BT = T V Tf U ..44,4 10. 4 = 229.50.44,4 10.13,8 4 = 1,599 ( T ) Làm tròn lấy BT = 1,6 ( T) CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP 29.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, còn 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 tổng dây quấn. b.Yêu cầu về cơ học. Dây quấn không bị biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của kực 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 44 đó chất cách điện sẽ bị nóng mất tính đàn hồi, hóa giòn và mất tính chất cách điện. Vì vậy khi thiết kế phải bảo đảm sao cho tuổi thọ của chất cách điện là 15 đến 20 năm. 30. 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 lí giữa hai yêu cầu về chế tạo và vận hành để sản 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 kĩ thuật của xưởng sản xuất. + Phải nắm vững những lí 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. + Chon kiểu và kết cấu dây quấn. + Tính toán sắp xếp và bố trí dây quấn. + Tính toán tính năng của MBA. I. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP. Trong trường hợp MBA này là loại 2 dây quấn, cuộn HA quấn trong, cuộn CA quấn ngoài, như vậy ta sẽ tính toán cuộn dây HA trước, sau đó tính đến cuộn dây CA. 31.Số vòng dây một pha của dây quấn HA. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 45 W1= v f U U 1 (3.1 TL1) Trong đó : Uf1= 231 (V) : Điện áp định mức phía HA. => W1 = 13,8 231 = 28,4 (vòng) Làm tròn số W1 = 29 (vòng) 32.Mật độ dòng điện trung bình. Δtb = 0,746. kf. 12. . dS UP vn (3.2 TL1) = 0,746. 0,95. 267,0.400 13,8.5750 = 3,1 ( MA/m2 ) Trị số Δtb là tị số gần đúng cho các dây quấn CA và HA trị số Δtb thực tế trong các dây quấn phải làm sao cho gần sát với trị số này 33.Tiết diện mỗi vòng dây sơ bộ. THA = tb fI Δ 1 mm2 Trong đó : If1 : là dòng điện định mức phía HA. If1 = 577,35 (A); Δtb= 3,1 .106 A/ mm2 THA = 610.1,3 35,577 = 186,24 (mm2) 34.Chọn kết cấu dây quấn HA. Theo bảng 38, với S=400K VA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 46 I1= 5,77,35 (A) ; U1 = 231(V) ; T1’ = 186,24 (mm2) Ta chọn dây quấn hình ống hai lớp dây dẫn chữ nhật . vật liệu dây quấn là đồng và số sợi chập song song là 4 sợi . Sử dụng loại dây quấn này có kết cấu đơn giản , dễ chế tạo , khả năng làm mát tốt , độ bền cơ cao , giá thành rẻ ... 35.Số vòng dây trong 1 lớp Wl1= n w1 = 2 29 =14,5(vòng) 36.Chiều cao hướng trục của mỗi vòng dây kể cả cách điện . hv1= 11 +lw l = 15,14 53,0 + = 0,034 ( m) Trong đó : l = 0,53 m chiều cao dây quấn sơ bộ hạ áp w1 : là số vòng dây trong một lớp hạ áp 37.Tiết diện sơ bộ mỗi vòng dây của mỗi sợi chập Td1 = 4 HAT = 4 24,186 = 46,56 ( mm2 ) Theo bảng 21: ta chọn dây quấn hạ áp có kích thước tiêu chuẩn , với quy cách như sau : Mã hiệu dây quấn – nv1 . . . . '' ba ba ; Td1 Hay : лв .4 . 0,9.1,6 5,8.6,5 ;46,7 Trong đó : лв : là mã hiệu dây dẫn đồng tiết diện chữ nhật tiêu chuẩn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 47 nv1 = 4 : là số sợi chập Td1 = 46,7 : là tiết diện tiêu chuẩn của mỗi sợi chập a: chiều dầy dây dẫn tiêu chuẩn b: chiều rộng dây dẫn a’ = a + 2.δ = 5,6 + 0,5 = 6,1 mm b’ = b + 2δ = 8,5 + 0,5 = 9,0 mm 2.δ = 0,5 mm :là chiều dầy cách điện hai phía , theo tiêu chuẩn 38.Từ đó ta có tiết diện mỗi vòng dây THA = 4. Td1 = 4.46,7 =186,8 mm2 39.Chiều cao thực của mỗi vòng dây hv1 = 4. b’ = 4. 9,0 = 36 mm 40.Mật độ dòng diện thực của dây quấn hạ áp 1Δ = 1 1 T I = 8,186 35,577 = 3,1(A/mm2) 41.Chiều cao dây quấn hạ áp l1= hv1(Wl1+1) + 5 = 36. ( 14,5 +1) +5 = 563 mm = 0,563 m Làm tròn : l1 = 0,5 63 m ; theo 3-13TL1 Trong đó trị só 5 mm kể đến việc quấn dây không chặt. 42.Chiều dày dây quấn HA a1=2.a’+a11=2.5,25+5=15,5mm (3.14b TL1) a11 = 5 mm :là khoảng cách giữa hai lớp của dây quấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 48 43.Đường kính trong của dây quấn HA D1’ = d + 2.a01= 0,18 + 2.20.10-3 D1’ = 0,22 ( m) (3.15 TL1) Làm tròn: D1’ =22(cm) 44.Đường kính ngòai của dây quấn HA D1’’= D1’+2a1= 0,22 +2.15,5 .10-3 D1’’= 0,251 (m ) (3.16TL1) 45.Trọng lượng đồng của dây quấn HA GCu1=28. t . 511 '' 1 ' 1 10... 2 −+ TWDD (4-4b TL1) Với : D '1 =22; t=3: Số trụ của MBA W1=29 T1= 0,186 m2 GCu1=28.3. .186,0.29.2 251,022,0 + =106,85 (KG) 46.Theo bảng 24 , Ta cần phải tăng trọng lượng dây do cách điện lên 2% Nên lúc này ta có trọng lượng dây dẫn là : Gdd1= 1,02.106.85 =108.98 (KG) 47Bề mặt làm lạnh của dây quấn HA. M1=(n+1).t.k.π .(D '1 +D ''2 ).l1.10-4 m 2 (3.25c TL1) Trong đó : ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 49 n=1: Là số rãnh dầu dọc trục dây quấn HA. t=3: Số trục của MBA. D '1 =22 cm D ''1 = 25,1cm K=0,75 l1=5 63 cm Hệ số k: Hệ số kể đến sự che khuất bề mặt dây quấn do que nêm và các chi tiết cách điện khác. M1=(1+1).3.0,75.3,14.( 22+25,1) 5 63. 10-4= 3,75(m2) II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP. 48. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp . Ta chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp 4 cấp cuộn CA như hình vẽ . để tránh lực cơ học tác dụng lên các vòng dây khi ngắn mạch ta bố trí các đoạn dây điều chỉnh nằm ở lớp ngoài cùng , mỗi nấc điều chỉnh được bố trí thành 2 nhóm trên dưới dây quấn nối tiếp với nhau và phân bố đều trên toàn chiều cao dây quấn , nên không xuất hiện lực chiều trục . hai nửa phân đoạn dây quấn điều chỉnh phải được quấn cùng chiều . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 50 A (s¬ ®å ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cuén cao ¸p khi kh«ng cã ®iÖn) X5 X4 X3 X1 X2 * Ưng với mỗi đầu phân áp là một cấp điều chỉnh điện áp : . Đầu phân áp X1 ứng với cấp điều chỉnh điện áp tăng :5% . nt X2 nt : 2,5 % . nt X 3 nt bằng điện áp định mức . nt X4 nt : giảm -2,5% . nt X5 nt : giảm -5% Các đầu phân áp trên được nối váo các cực của bộ đổi nối : * Dòng điện làm việc qua các cực của bộ đổi nối khi đó chính bằng dòng điện cao áp định mức : I2 =I CA = 10,479 ( A) * Để có được những điện áp khácnhau theo 4 cấp điều chỉnh phía cac áp ta cần phải nối : . Cấp điều chỉnh +5% : 23750V tương ứng X1Y1Z1 . Cấp điều chỉnh +2,5% : 22875V tương ứng X2 Y2 Z2 . Cấp điều chỉnh định mức : 22000V tương ứng X3Y3Z3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 51 . Cấp điều chỉnh -2,5%: 21125V tưong ứng X4Y4Z4 . Cấp điều chỉnh -5% : 20250V tưong ứng X5Y5Z5 49.Số vòng dây cuôn CA ứng với điện áp định mức. W2đm= 1 1 2 .W U U f f (3.28TL1) W2đm= 231,0 7,12 .29 = 1594,6 (vòng) Làm tròn : W2đm=1595 (vòng) 50.Số vòng dây CA ở một lớp điều chỉnh. Do có 4 cấp điều chỉnh nên. Wđc=0,025.W2đm Wđc=0,025.1594,6=39,9 (vòng) 51. Số vòng dây tương ứng trên các đầu phân nhánh. Ta có 4 cấp điều chỉnh ±5 % và ±2,5 % W1 *1=W2đm+2.Wđc= 1594,6 +2.39,9 = 1674,33 (vòng) W1*2=W2đm+Wđc= 1594,6+ 39,9 = 1634,43 (vòng) W1*3= W2đm= 1594,6 (vòng) W1*4=W2đm-Wđc=1594,6 - 39,9 = 1554,7 (vòng) W1*5=W2đm-2.Wđc= 1594,6 - 2.39,9 = 1514,8(vòng) 52. Mật độ dòng điện phía CA. Δ '2 =2.Δ tb - Δ 1 A/mm2 (3-30 TL1) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 52 Trong đó : Δ tb =3,1 (A/mm2) Δ 1 =3,1 (A/mm2) =>Δ '2 =2.3,1 - 3,1 = 3,1 (A/mm2) 53.Sơ bộ tính tiết diện vòng dây CA. T '2 = ' 2 ' 2 Δ I Trong đó: I '2 =I2=10,479 (A) Δ '2 =3,1 (A/mm2) => T '2 = 1,3 479,10 =3,38 (mm2) 54.Chọn kết cấu dây quấn CA. Dựa vào các thông số S=400 (KVA) T '2 =3,38(mm 2) Uđm=22 (KV) Theo bảng 38 trang 207 [TL1] ta chọn kết cấu dây đồng hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn.có ưu điểm của kiểu dây này là có thể quấn được nhiều lớp , chế tạo đơn giản , tuy nhiên không tránh khỏi nhược điểm là khi công suất tăng thì độ bền cơ giảm Căn cứ vào tiết diện dây dẫn theo bảng 20 tacó kích thước dây dẫn tròn , với quy cách như sau : mã hiệu dây dẫn – nv2 . ' 2 2 d d ; Td2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 53 лв-1. 64,2 24,2 ; 3,94 Trong đó : Лв : mã hiệu dây dẫn chọn d2 = 2,24 mm: Đường kính dây dẫn tiêu chuẩn d '2 = 2,64 mm: Đường kính dây có cách điện. 2.δ = 0,4 (mm): Chiều dày cách điện T2=3,94 (mm) :Tiết diện dây tiêu chuẩn 55.Tiết diện toàn phần của mỗi vòng dây : TCA = nV2 .Td2 = 1.3,94 =3,94 mm2 56.Mật độ dòng điện thực của dây quấn CA. Δ2= 2 2 T I = 94,3 479,10 = 2,67 (A/mm2) 57.Số vòng dây một lớp. Ở đây ta coi l1=l2=5 63 (cm). Tức là coi chiều cao dây quấn CA bằng chiều cao dây quấn HA. Wl2= ' 2 2 d l -1 = 264,0 563 - 1= 213 (vòng) theo ( 3.34TL1) 58.Số lớp trong cuộn CA. nl2= lca CA W W1 = 213 33,1674 = 7,89(lớp) (3-35TL1) Làm tròn: nl2 = 8 (lớp) 59.Điện áp giữa 2 lớp kề nhau. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 54 Ul2=2.Wl2.Uv=2. 213. 8.13 = 3463,88 (V) (3-36 TL1) Trong đó : Uv= 8,13 (V) : Điện áp trên 1 vòng dây. Dựa vào Ul2 chon chiều dày cách điện giữa các lớp (Theo bảng 26 trang 200 [1]) ta chọn cách điện ở mỗi lớp là bìa cách điện, 5 lớp bìa cách điện*chiều dày của một lớp (mm) là 0,12(mm) đầu thừa cách điện ở một đầu dây quấn là lđ2=1,6 (mm) 60.Phân phối lại các lớp dây quấn. • Do số lớp của dây quấn được lấy tròn thành số nguyên nên số vòng dây trong mỗi lớp không đúng bằng 213 vòng đã xác định ở trên , do đó cần phải phân phối lại sao cho số vòng dây giữa các lớp gần xấp xỉ với số đó . ta có thể phân phối như sau 5 lớp . 213 vòng = 1065 vòng 2 lớp . 180 vòng = 360 vòng 1 lớp . 249,33 vòng = 249,33vòng Tổng : 8lớp = 1674,33 vòng * Để tăng điều kiện làm mát dây quấn CA ta phân thành 2 tổ lớp . tổ lớp trong làm nguội khó khăn hơn nên bố trí 3 lớp có số vòng dây trong 1 lớp ít hơn 2 lớp . 180 vòng = 360 vòng 1 lớp . 249,33 vòng = 249,33vòng Tổ lớp ngoài bồ trí 5 lớp . 213 vòng =1065 vòng Giữa hai lớp ta cần đặt một rãnh dầu dọc trục rộng a’22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 55 61. Chiều dày dây quấn CA. a '2 =d '2 (n+m)+δ 2l [(n-1)+(m-1)]+ a '22 (3.37a TL1) Trong đó : m,n: Là số lớp của mỗi tổ lớp. m=5: Số lớp của tổ lớp trong dây quấn CA. n=3 Số lớp của tổ lớp ngoài dây quấn CA. a '2 =0,7 (cm) δ 2l = 0,5 (cm) : Chiều dày lớp cách điện giữa CA và HA d’2 =2,64 mm => a '2 =2,64. 8+5[(3-1)+(5-1)]+7= 58,12 mm 62.Đường kính trong của dây quấn CA. D '2 =D ''1 +2.a12 (3.56 TL1) Trong đó: D ''1 = 0,251 ( m) : Là đường kính ngoài của dây quấn HA D ''2 = 0,251 + 2.0.009 = 0,269 ( m) 63.Đường kính ngoài của dây quấn CA. D’ ''2 = D '2 +2.a2 (3.57 TL1) D’ ''2 = 0,269 + 2.58,12.10 3 = 0,386 ( m) 64.Khoảng cách giữa 2 trục cạnh nhau. C= D ''2 +a22 (3.58) C = 0,386+ 20.10-3 = 0,406 ( m ) 65.Bề mặt làm lạnh của dây quấn CA. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 56 Vì dây quấn CA có 2 tổ lớp, giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh và tổ lớp dây quấn lên hình trụ, có que nêm thì có 4 mặt làm lạnh. Ta có bề mặt làm lạnh dây quấn CA là. M2= n.t.k.π .(D '2 +D ''2 ).l1.10-4 (m2) (3.59b TL1) Trong đó : k=0,8 là hệ số kể đến sự che khuất bề mặt dây quấn do que nêm và các chi tiết cách điện khác n=2 : Số tổ lớp. t=3: Số trụ của MBA. l1=l2= 5 63(cm) D '2 =0,269( m) D ''2 = 0,386( m) => M2=2.3.0,8.3,14.( 0,269 + 0,386). 0,5 63= 5,56 (m2) 66.Trọng lượng dây quấn CA. GCu2=28.t. 2 '' 2 ' 2 DD + .W2đm.T2.10-5 ( kg) (4-5) Trong đó : W2đm= 1594,6 (vòng) T2= 3,94 (mm2): Tiết diện dây quấn CA => GCu2=28.3. 2 386,0269,0 + . 1594,6 .3,94 .10-3 = 172,84(KG) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 57 Theo bảng 23 ta cần phải tăng trọng lượng do cách điện của dây đồng lên 10% đối với dây dẫn đồng tròn , mã hiệu лв. Khi đó trọng lượng dây quấn đồng CA kể cả cách điện : Nên lúc này ta có Gdd2= 1,01 .172,84 = 174,57(KG). 67.Toàn bộ trọng lượng dây quấn bằng đồng của cuộn CA& HA. GCu= GCu1+ GCu2= 106,85 + 172,84 = 279,69 (Kg) 68.Toàn bộ trọng lượng dây quấn kể cả cách điện. Gd d = Gdd1+ Gdd2= 108,98 + 174,57 =283,55(KG) CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THAM SỐ KHÔNG TẢI NGẮN MẠCH Tính toán ngắn mạch liên quan đến việc tính toán tổn hao ngắn mạchPn, điện áp ngắn mạch, dòng điện cực đại khi ngắn mạch In, lực cơ giới trong dây quấn và sự phát nóng của dây quấn khi ngắn mạch. I .XÁC ĐỊNH TỔN HAO NGẮN MẠCH. Tổn hao ngắn mạch của MBA hai dây quấn là tổn hao tổng MBA khi ngắn mạch một dây quấn còn dây quấn kia đặt vào điện áp Un để cho dòng điện trong hai dây quấn đều bằng định mức. Tổn hao ngắn mạch gồm các thành phần sau: Tổn hao chính: Là tổn hao đồng trong dây quấn HA & CA do dòng điện gây ra PCu2,PCu1. Tổn hao phụ trong hai dây quấn: Do từ thông tản xuyên qua dây quấn làm cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra Pr1,Pr2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 58 Tổn hao phụ trong dây dẫn ra: Prf1,Prf2: Thường tổn hao này rất nhỏ có thể bỏ qua. Tổn hao chính trong dây dẫn ra pr1 , p r2 : Tổn hao trong vách thùng dầu và kết cấu kim loại khác Pt: do từ thông tản gây nên, thường thì tổn hao phụ được tính gộp vào trong tổn hao chính bằng cách thêm vào hệ số tổn hao phụ Kf Vậy tổn hao ngắn mạch là: Pn=kf(KCu2+PCu1)+Pr1+Pr2+Pt (W) II.Tổn hao chính 69.Tổn hao đồng trong dây quấn HA *Như ta đã biết PCU tỉ lệ bình phương của mật độ dòng điện vì vậy khi bảo đảm cho PCU bằng hằng số, nếu ΔTăng thì GCU phải giảm. Nhưng ta sẽ không đặt vấn đề tăng nhiều Δ để giảm trọng lượng đồng GCU . Vì vậy trọng lượng đồng khồng giảm được bao nhiêu mà tổn hao đồng sẽ tăng lên nhiều ( Có thể quá mức qui định ). Đồng thời dây quấn sẽ phát nóng nhiều và ta phải dùng nhiều dầu và phải tính toán thêm cho phần tản nhiệt. PCU1 = 2,4. Δ12.GCU1 =2,4 .( 3,1)2 .106,85 = 2464,4 (W) ( 4.3TL1 ) Với : 1Δ = 3,1 A/ mm2 : mật độ dòng điện thực của dây quấn HA GCU1 = 106,85 kg : trọng lượng dây quấn HA 70.Tổn hao đồng trong dây quấn CA PCU2= 2,4.Δ22.GCU2 = 2,4.( 2,67)2.172,84 = 2957,195 (W) (4.57 TL1) Với : Δ 2 = 2,67 A/mm2 : mật độ dòng điện thực trong dây quấn CA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 59 GCU2 = 172,87 kg : trọng lượng dây quấn CA III.Tổn hao phụ Tổn hao phụ trong hai dây quấn: Do từ thông tản xuyên qua dây quấn làm cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra :pf Tổn hao phụ được ghép vào tổn hao chính bằng cách thêm vào một hệ số kf vào tổn hao chính : Pf + p cu = pcu . kf theo 4-9 TL1 Do đó việc xác định tổn hao phụ là xác định trị số kf . trị số này đối với mỗi loại dây quấn thì khác nhau . nó phụ thuộc vào kích thước hình học của dây quấn , vào sự xắp xếp của dây dẫn trong từ trường tản 71.xác định hệ số k f 1 trong dây quấn HA. Đối với dây quấn đồng tiết diện chữ nhật , và n= 2 là số thanh dẫn của dây quấn thẳng góc với từ thông tản , ta có công thức 4-10b TL1 KF1= 1+ 0,095β2.a4. n2 Trong đó: a= 0,56 cm : là kích thước của dây dẫn theo hướng thẳng góc với từ thông tản β = ( l mb. .KR)2 theo 4-11b TL1 Với : b = 8,5 mm : là kích thước dây dẫn theo hướng song song với từ thông tản ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 60 m = wlHA = 14,5 là số thanh dẫn của dây quấn song song với từ thông tản KR =0,95 : Hệ số qui đổi từ trường tản l= l1 = 56,3 (cm) => β2 =( 3,56 5,14.85,0 .0,95)2 = 0,043 => Kf1= 1+0,095.0,0432.(0,56)4.(2)2= 1,0002 72.Xác định hệ số kf2 trong dây quấn CA. Đối với dây đồng tiết diện tròn và n=8 > 2 là số thanh dẫn thẳng góc với từ thông tản . áp dụng 4-10c ta có : kf2 = 1+ 0,044 . β2 . d42 .n2 Trong đó : d2 =2,24 mm= 0,224 cm : là đường kính của dây dẫn tròn dây quấn CA β’= 222 )..( Rl kl Wd Với : Wl 2 = 213 : là số thanh dẫn của dây quấn CA song song với từ thông tản l=l1=56,3 (cm) : chiều cao dây quấn CA kr =0,95. Hệ số qui đổi từ trường tản => β’ =( 563 213.224,0 .0,95)2 = 0,65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 61 => Kf2= 1+0,044 . 0,65 2 . .0,2244 . 82 = 1,003 73.Tổn hao chính trong dây dẫn ra.pr1 pr2n Để xác định được tổn hao trong dây dẫn ra ta lần lượt đi xác định trọng lượng đồng và chiều dài dây dẫn ra trong dây quấn CA và HA : 74.Tổn hao chính trong dây dẫn ra dây quấn HA. lr1=7,5.l1=7,5. 56,3 = 422,25 (cm) : Chiều dài dây dẫn ra đối với dây quấn nối Y . theo 4-18 TL1 Tr1= T HA =186,4 mm2 : Tiết diện dây dẫn ra của cuộn HA δ =8900 kg/ m3 : điện trở suất của đồng + Trọng lượng dây dẫn ra. Gr1= lr1.Tr1γ.10-8 (4.60 TL1) Gr1= 422,5 . 186,4 .8900.10-8 = 7,01 (kg) + Tổn hao đồng trong dây dẫn ra. Pr1= 2,4. Δ12.Gr1 =2,4.(3,1)2. 7,01 = 161,679 (W) theo 4-18 TL1 75.Tổn hao chính trong dây dẫn ra dây quấn CA. Pr2=2,4.Δ22.Gr2 Với : Gr2=lr2.Tr2.γ.10-8 Trong đó : Chiều dài dây dẫn ra: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 62 lr2 =7,5.l2=7,5.56,3=422,25 (cm) theo 4-14 TL1 đối với dây quấn nối Y Tr2=T CA = 3,94 mm2 : Tiết diện dây dẫn ra quấn CA δ = 8900 kg / m3 : điện trở suất của đồng => Gr2=422,25. 3,94 .8900.10-8= 0,15 kg + Tổn hao đồng trong dây dẫn ra cuộn CA. Pr2=2,4.Δ22.Gr2 =2,4. 2,672 . 0,15 = 2,57 (W) (4.63 TL1) 76.tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác pt Ta đã biết , một phần từ thông tản của máy biến áp khép qua vách thùng dầu , các xà ép gông , các bu lông và các chi tiết bằng sắt khác . tổn hao phát sinh trong các bộ phận này chủ yếu là trong vách thùng dầu và có liên quan đến tổn hao ngắn mạch . ta có thể xác định p t theo công thức kinh nghiệm pt = 10 . k .s ( W) theo 4-21 TL1 Trong đó : k= 0.015 : tra bảng 40a TL1 => pt = 10.400.0015 = 60 ( W) 77.Tổng tổn hao ngắn mạch. Pn =PCu1.Kf1+PCu2.Kf2+Pr1+Pr2 + pt (4.64 TL1) Pn = 2464.1,0002 + 2957,19 .1,003 + 161,679 + 2,57 +60 ( W) Pn = 5654,4 ( W) Vậy tổn hao tính toán vượt quá tổn hao bài cho là: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 63 %100. 5750 57504,5654 − = - 1,66 Nằm trong phạm vi cho phép + - 5% IV.XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP NGẮN MẠCH.(Un) Điện áp ngắn mạch của m.b.a hai dây quấn un % là điện áp đặt vào một dây quấn với tần số định mức , còn dây quấn kia nối ngắn mạch sao cho dòng điện hai phía đều bằng các dòng điện định mức tương ứng . Un % là một tham số rất quan trọng ảnh hưởng tới những dặc tính vận hành cũng như kết cấu của máy.Thật vậy : Khi Un% bé thì dòng điện ngắn mạch In lớn gây nên