Đồ án Thiết kế máy biến áp lò hồ quang luyện thép 5 tấn / mẻ

dầy tương ứng và chiều cao bằng chiều cao tác dụng của lõi thép trụ. Dây quấn cao áp có thể quấn thành hình ống theo nhiều kiểu và đặt bên trong cuộn hạ áp gần với trụ. Trong thực tế máy biến áp lò thường chế tạo đơn chiếc và có kích thước lớn hơn máy biến áp điện lực cùng công suất và điện áp. Tóm lại qua phân tích ở trên ta thấy máy biến áp lò có những đặc điểm riêng khác với máy biến áp điện lưc: + Công suất thay đổi. + Phải đảm bảo chống dòng ngắn mạch thường xuyên xảy ra. + Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao. + Điện áp thứ cấp thấp từ 22 đến 500V nên dòng điện lớn gây tổn hao phụ trong dây quấn. +Tải của máy biến áp lò là dòng hồ quang nấu kim loại. III. phân tích đầu bài và cách thực hiện thiết kế 1. Phương pháp đấu dây của máy biến áp lò Với các đặc điểm riêng của máy biến áp lò như đã phân tích ở trên ta có thể đưa ra phương pháp thực hiện thiết kế như sau: +) Để điều chỉnh công suất ta thay đổi điện áp, điện áp có thể được điều chỉnh bằng các phương pháp khác nhau và có thể thực hiện điều chỉnh dưới tải hoặc điều chỉnh không điện. Do quán tính nhiệt và điều kiện kinh tế ta dùng phương pháp điều chỉnh không điện. Công suất thay đổi khi thay đổi số vòng dây bên phía sơ cấp của máy biến áp đồng thời để tăng phạm vi điều chỉnh ta đổi nối sao tam giác ở dây quấn sơ cấp, vì bên phía thứ cấp dòng điện lớn nếu thực hiện điều chỉnh điện áp ở bên này thì kích thước của bộ chuyển mạch sẽ rất lớn. +) Máy biến áp lò phải đảm bảo Chống dòng điện ngắn mạch thường xuyên xảy ra, sao cho dòng điện ngắn mạch không vượt quá từ 2,5 á4 lần dòng điện định mức, muốn vậy máy biến áp lò thường được ghép làm việc với kháng điện, điện áp ngăn mạch Un= 34 % vì vậy ta thiết kế. Theo đầu bài , MBA lò cần thiết kế có công suất 2800 KVA, tương ứng chọn Điện áp ngắn mạch của máy biến áp uk : 7 % Điện áp ngắn mạch của ukcKháng : 15 % Điện áp ngắn mạch của lưới umạng : 12% +) Bố trí dây quấn trên lõi thép dùng dây quấn xen kẽ. Cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn thành từng bánh mỏng và đặt xen kẽ nhau do đó giảm được điện kháng tản đối với dòng điện lớn và giảm được lực hướng trục khi ngắn mạch. Dây quấn xen kẽ có nhiều rãnh dầu ngang nên tản nhiệt tốt. +) Dòng điện thứ cấp của máy biến áp lò rất lớn gây tổn hao phụ trong dây quấn. Vì vậy thứ cấp của máy biến áp nối tam giác khi đó dòng điện pha của dây quấn thứ cấp sẽ giảm lần so với dòng điện dây. Để điều chỉnh điện áp ,ta thay đổi số vòng dây và thay đổi kiểu đấu dây của máy biến áp đấu sao tam giác Sơ đồ đấu dây của máy biến áp Sơ đồ quấn dây trên trụ 2. Điều kiện để thiết kế máy biến áp lò gồm: Dung lượng định mức 2800 kVA Số pha m = 3 Tần số f = 50 HZ điện áp định mức của cuộn sơ cấp U1=22KV Điện áp định mức của cuộn thứ cấp : U2= 260-240-220-200-150-138-127-116 V Tổ đấu dây D/D-12;Y/D-11 Làm lạnh tự nhiên bằng dầu Vận hành liên tục Theo TCVN hiện hành và tham chiếu các thông số của các máy cùng công suất ở các hãng ta lấy Điện áp ngắn mạch : Tổn thất ngắn mạch : Tổn hao không tải : W Dòng điện không tải : Dùng cuộn kháng khi phía cao áp đấu D Với điều kiện thiết kế bình thường chỉ cần những điều kiện trên là đủ. Còn những điều kiện đặc biệt khác là theo yêu cầu cụ thể của từng người. Ví dụ nơi đặt máy có quan hệ đến kích thước bên ngoài của máy. Vấn đề cẩu máy và thiết bị bảo hiểm máy … 3. Nội dung tính toán Máy biến áp lò là máy biến áp đặc biệt với những đặc điểm riêng cần chú ý song cách thực hiện tính toán thiết kế cũng tương tự như cách tính máy biến áp thông thường. Nội dung tính toán gồm các bước: Bước 1: Xác định các đại lượng cơ bản: - Tính dòng điện pha, điện áp pha của các dây quấn - Xác định điện áp thử của các dây quấn - Xác định các thành phần của điện áp ngắn mạch Bước 2: Tính toán các kích thứơc chủ yếu: - Chọn sơ đồ và kết cấu lõi sắt - Chọn loại và mã hiệu tôn silic, cách điện của chúng, chọn cường độ tự cảm của lõi sắt - Chọn các kết cấu và xác định các khoảng cách cách điện chính của quận dây - Xác định đường kính trụ, chiều cao dây quấn, tính toán sơ bộ lõi sắt Bước 3: Tính toán dây quấn CA và HA: - Tính dây quấn hạ áp - Tính dây quấn cao áp Bước 4:Tính toán ngắn mạch: - Xác định tổn hao ngắn mạch - Tính toán điện áp ngắn mạch Bước 5: Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ và tham số không tải của máy biến áp: - Xác định kích thước cụ thể của lõi sắt - Xác đinh tổn hao không tải - Xác định dòng điện không tải và hiệu suất Bước 6: Tính toán cuộn kháng: Bước 7; - Tính lực cơ của dây quấn khi máy biến áp bị ngắn mạch Thiết kế vỏ và tính toán nhiệt: Phần II: thiết kế máy biến áp lò Chương 1: Tính toán các Đại lượng cơ bản và kích thước chủ yếu của máy biến áp I. Xác định các đại lượng điện cơ bản của máy biến áp Theo yờu cầu của nhiệm vụ thiết kế tụi lựa chọn cấu trỳc mỏy biến ỏp kiểu phẳng, 3 pha, 3 trụ, cỏch điện và làm mỏt bằng dầu mỏy biến ỏp, dõy quấn bằng đồng. 1. Dung lượng một pha S f = = = 933,33 kVA Dung lượng trên mỗi trụ. S' = = = 933,33 kVA Trong đó: t: là số trụ tác dụng (là trụ trên đó có dây quấn đối với MBA 3 pha t =3). S: là công suất định mức của MBA 2. Dòng điện dây định mức tính tương ứng với dây quấn cao áp, hạ áp. Đối với MBA 3 pha: I = (U là điện áp dây tương ứng). * Phía hạ áp ( HA ) : I2d = = 6218 A (nấc điều chỉnh cao nhất). * Phía cao áp ( CA ) : = = 73,5 A. 3. Dòng điện pha * Phía hạ áp ( HA ) : If2 = == 3590 A. * Phía cao áp ( CA ) : (Tính cho chế độ làm việc nặng nề nhất, nối ) If1 = ==42,4 A. 4. Điện áp pha * Dây quấn cao áp ( CA ) nối sao và tam giác - Khi dây quấn cao áp nối Y: Uf1 = = = 12,7 KV - Khi dây quấn cao áp nối : Uf1= U1= 22000 V * Dây quấn hạ áp ( HA ) nối : Uf2= U2=260-240-220-200-150-138-127-116 V 5. Các thành phần điện áp ngắn mạch Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch = = 0,89 % Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch Unx = = = 6,94% 6. Điện ỏp thử nghiệm Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn, các phần dẫn điện và các bộ phận nối đất của máy biến áp cần phải biết các trị số điện áp thử của chúng. Dựa theo cấp điện áp thấp nhất của dây quấn và điện áp cao nhất của thiết bị , tra theo tiêu chuẩn việt nam. Với cuộn cao áp U1 = 22kV suy ra Ut1 = 50 kV. Với cuộn hạ áp U2 = 260 V suy ra U = 3 kV. 7. Các khoảng cách cách điện - Cách điện chính là phần cách điện giữa các dây quấn với nhau cũng như giữa các bộ phận nối đất. Nó phải đảm bảo cho máy biến áp làm việc chịu được những quá điện áp ngắn hạn do những thao tác thông thường trong lưới (đóng ngắt tải lớn…) hay gặp sự cố (ngắn mạch, đứt dây…). Cách điện chính được xác định trên cơ sở độ bền điện ứng với các điện áp thử đã chọn ở bước trên. - Cách điện dọc: Là cách điện giữa các vòng dây, bánh dây, lớp dây. Cách điện dọc đảm bảo cho dây quấn chịu được những hiện tượng quá điện áp thiên nhiên, thường do sóng điện áp xung kích của sét truyền từ ngoài đường dây tới máy biến áp, cách điện này có thể xác định theo độ bền điện cả với tần số 50Hz và cả điện áp xung kích. - Cách điện của dây dẫn ra và bộ đổi nối: Dây dẫn ra là những dây nối các dây quấn với nhau hay nối từ dây quấn lên sứ xuyên ở nắp máy biến áp hay nối với bộ đổi nối. Dây dẫn ra của dây quấn cần được cách điện chắc chắn với vở máy, với xà ép gông … và các bộ phận dẫn điện khác. - Trong chế tạo máy biến áp, giá thành của vật liệu cách điện chiếm một tỷ trọng rất lớn, điện áp càng cao thì tỷ lệ càng tăng. Vì vậy chọn một kết cấu cách điện thích hợp là rất cần thiết, khe hở cách điện, vật liệu và kích thước của chúng ảnh hưởng rất lớn đến kết quả cách điện. Ví dụ khe hở quá nhỏ có thể dẫn đến việc phóng điện qua khe hở, nếu chọn lớn quá thì kích thước máy sẽ lớn lên vì vậy chọn chính xác kết cấu cách điện bao gồm vật liệu cách điện và khe hở cách điện là một việc vô cùng quan trọng. Với Ut1 = 50 kV và kết hợp hợp với yêu cầu về công nghệ chế tạo ta tra được các khoảng cách cách điện chính: Khoảng cách giữa cuộn dây và trụ: a = a= 28 mm Chiều dầy của ống cách điện d=5 mm Khoảng cách từ xà S=40 mm Khoảng cách giữa cao áp và hạ áp a= 35 mm Khoảng cách giữa các pha a= 20 mm II. Tính toán các kích thước chủ yếu Khi tính toán và thiết kế máy biến áp cần quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sản xuất và vận hành. Hai chỉ tiêu này thường mâu thuẫn với nhau, nhiệm vụ của người thiết kế là tìm ra được sự hợp lý. Tăng tiết diện lõi thép và dây quấn sẽ làm giảm tổn hao sắt từ và tổn hao đồng nhưng lại làm tăng giá thành máy biến áp. Giảm lõi thép tăng cường độ từ cảm và giảm tiết diện dây dẫn sẽ làm tăng tổn hao khi vận hành máy. Vì vậy khi tính toán cần phải cân nhắc cả về giá thành chế tạo lẫn chi phí do tổn hao khi vận hành máy. Có nhiều phương pháp đưa ra các tiêu chuẩn về quan hệ giữa các kích thước của máy biến áp để có được chi phí vật liệu tác dụng ít nhất mà vẫn đảm bảo một số thông số như đã yêu cầu. 1. Tớnh chọn cỏc kớch thước chủ yếu Với mỏy biến ỏp ba pha hai dõy quấn kiểu trụ phẳng, dõy quấn đồng tõm, cỏc kớch thước chủ yếu của mỏy biến ỏp là: - Đường kớnh trụ sắt D - Chiều cao dõy quấn lv: thường coi hai dõy quấn cú chiều cao bằng nhau, nếu khỏc nhau thỡ lấy giỏ trị trung bỡnh. - Đường kớnh trung bỡnh giữa hai dõy quấn hay của rónh dẫu giữa hai dõy quấn. Nếu cỏc kớch thước này đó được xỏc định thỡ hỡnh dỏng, thể tớch và cỏc kớch thước khỏc như chiều cao trụ sắt, khoảng cỏch giữa hai trụ… cũng được xỏc định. Trỡnh tự tớnh chọn cỏc kớch thước như sau: 2. Chiều rộng qui đổi từ trường tản bc: Theo hỡnh 20 – 4, trang 195 TLTK 1 với Uđm = 22kV chọn khoảng cỏch cỏch điện giữa dõy quấn cao ỏp và hạ ỏp là a = 35 mm = 3,5 cm Cú thể ước tớnh: a1 + a2 = K., cm Trong đú: a1, a2 là chiều dày cuộn dõy hạ ỏp và cao ỏp St = 933,33 kVA, dung lượng một trụ. K = 1,4 4 2. ta chọn K = 1,5 Vậy a1 + a2 = 1,5= 8,3 cm. Chiều rộng qui đổi từ trường tản bc. bc = a + = 1,5+ = 4,3 cm. 3. Hệ số Rogowski kR: Là hệ số qui đổi từ trường tản lý tưởng về từ trưởng tản thực. Thường chọn kR = 0,95. 4. Chọn vật liệu làm lừi sắt: Chọn tụn cỏn lạnh mó hiệu 3406 cú chiều dày lỏ thộp 0,3 mm. Chọn kết cấu lõi sắt kiểu trụ phẳng gép xen kẽ hỗn hợp. Với cách ghép như vậy đảm bảo dẫn từ tốt, giảm được tổn hao không tải và dòng không tải. Hơn nữa kết cấu mạch từ vững chắc. Gông có ba cấp tương ứng với trụ Cường độ từ cảm có thể chọn từ 1,6 á 1,7 T Ta chọn từ cảm trong trụ B=1,68 T. Việc lựa chọn này rất quan trọng trong quá trình thiết kế máy biến áp bởi nếu B nhỏ cho phép giảm tổn hao dòng không tải nhưng làm trọng lượng thép và dây quấn tăng lên, chọn Blớn sẽ tiết kiệm vật liệu tác dụng nhưng tổn hao lại lớn. Theo bảng 6 trang 190 TLTK 3, chọn hệ số tăng cường gụng Kg = 1,02. Trụ được ộp bằng nờm với cuộn dõy, ộp gụng bằng xà ộp, bu lụng đặt phớa ngoài gụng, khụng dựng bu lụng xuyờn qua trụ và gụng. Dựng lừi thộp cú mối thộp nghiờng ở 4 gúc và 2 mối ghộp nghiờng ở giữa trụ và gụng. H9 - Bố trớ lỏ thộp cỏn nguội, hai vị trớ (2 lớp lỏ thộp kề sỏt nhau – lớp 1 và lớp 2) 2 1 Theo bảng 10 – 1a trang 77 TLTK 1, chọn hệ số chờm kớn kp = 0,906. Chọn hệ số điền đầy kd = 0,95. Hệ số lợi dụng thộp: kld = kp.kd = 0,906 0,96 = 0,87 * Mật độ từ cảm của gụng: Bg = = = 1,62 T Trong tính toán máy biến áp người ta thường dùng phương pháp sau: Chọn đường kính vòng tròn bao (đường kính trụ) D làm kích thước cơ bản, để xét kích thước hợp lý. Tihomirov xuất phát từ công thức: ,% ,% trong đó: I - dòng điện pha, A w - số vòng dây mỗi pha. Uv .l b - tỷ số kích thước cơ bản. ar = a12+ (a1+ a2)/3 một khoảng cách phụ thuộc vào kích thước hình học của dây quấn HA và CA. kr - hệ số Rogovski qui từ trường tản thực tế về từ trường lý tưởng. Uv = 4,44.f.Bt.St - điện áp một vòng dây, V f - tần số điện công nghiệp, f =50 Hz St = kld.pd 2/4 – tiết diện tác dụng của trụ, cm2. kld - hệ số lợi dụng lõi sắt. Bt - mật độ từ thông trong trụ, T. Dẫn đến đường kính trụ: cm (1-1), trong đó: S’ = U.I.10-3 - công suất mỗi trụ của máy biến áp, kVA. Trong công thức (1-1), ta thấy có 3 nhóm đại lượng: Những đại lượng cho trước hoặc do tiêu chuẩn đề ra: S’, f, unx. Bt .kld Những đại lượng phải chọn trong quá trình tính toán: Bt , kld, b. Những đại lượng được xác định trong quá trình tính toán: ar , kr. Đại lượng được lựa chọn liên quan đến giá thành vật liệu, tới các tham số không tải và ngắn mạch của máy biến áp. Hệ số b = gọi là tỷ số kích thước cơ bản, thực chất đó là tỷ số giữa chiều dài trung bình của một vòng dây của hai dây quấn CA và HA với chiều cao của dây quấn đó, có ảnh hưởng rất rõ nét tới đặc tính kinh tế kỹ thuật của máy biến áp. Về mặt kinh tế: với máy biến áp có cùng công suất, điện áp, tham số kĩ thuật thì khi b nhỏ thì d12 sẽ nhỏ và l lớn, máy gầy và cao . nếu b lớn máy béo và lùn. Do đó khi b thay đổi, tỉ lệ giữa trọng lượng sắt và đồng trong máy biến áp cũng thay đổi, khi b nhỏ, trọng lượng sắt Gfe giảm, trọng lượng Gcu tăng, còn khi b lớn thì ngược lại. Hệ số b còn ảnh hưởng đến các vật liệu kết cấu và do đó ảnh hưởng đế giá thành của máy biến áp: Ctd = f(Gfe +Gcu) Về mặt kỹ thuật: khi b tăng đường kính trụ lõi sắt tăng trọng lượng sắt Gfe tăng, tổn hao sắt tăng kéo theo dòng điện không tải tăng, đồng thời trọng lượng đồng Gcu giảm, nếu giữ mật độ dòng điện trong dây quấn không đổi thì tổn hao đồng cũng giảm xuống, khi thay đổi b thì điện áp ngắn mạch phản kháng unx và ứng suất cơ trong dây quấn cũng thay đổi. Máy biến áp lò là máy biến áp đặc biệt với các đặc điểm riêng khác máy biến áp thông thường ta thường quan tâm đến các chỉ tiêu kỹ thuật nhiều hơn so với chỉ tiêu kinh tế, ảnh hưởng của b thay đổi không nhiều trong phạm vi cho phép. Theo kinh nghiệm thì khoảng chọn b tối ưu nằm trong khoảng 1,6 đến 2,2. Ta có thể tính đường kính vòng tròn bao và tiết diện lõi thép theo phương pháp sau: Công suất một trụ của máy biết áp S’= U.I = 4,44..W.f.I = 4,44.f. . = .. S= .10=10... Tỉ lệ giữa và B biến thiên trong phạm vi rất hẹp ta đặt 10.. = C Diện tích lõi thép tính theo công thức Richter: S= C.cm S diện tích tiết diện lõi thép Khi thì C = 4á5,5 S : công suất ba pha tính theo kVA f là tần số Đường kính vòng tròn bao quanh trụ D = K. Với K= 2., K= 0,85á0,92 hệ số sử dụng 2. Tính toán các kích thước chủ yếu S= (4á5,5 ). = (4á5,5 ).=546,5á751,4 cm Chọn tiết diện S= 700 cm Theo bảng 4 trang 190 (2) chọn số bậc thang trong trụ là 9, số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ 1 đến 2 bậc , chọn gông có 7 bậc. Theo bảng 41c trang 215 [2] ta có kích thước cụ thể của các tập lá thép như sau : Thứ tự cấp Rộng (mm) 1 310 2 295 3 270 4 250 5 230 6 215 7 195 8 155 9 135 Thứ tự tập Dày(mm) Số lá thép (mm) 1 40 1 108 = 108 2 2 22 2 77 =154 3 2 24 2 50 = 100 4 2 14 2 28 = 56 5 2 11 2 25 = 50 6 2 7 2 28 = 56 7 2 8 2 25 = 50 8 2 12 2 28 = 56 9 2 5 2 19 = 38 Hệ số sử dụng K= 0,87 Hệ số K để tính toán bán kính vòng tròn bao tiết diện K= 2.= 2.= 1,22 Đường kính vòng tròn bao quanh trụ D= K.= 1,22.= 32,3 cm. Chọn D= 32 cm. Lá thép cách điện bằng vật liệu gốm kerizol, chịu được nhiệt độ 800 C. Hệ số ép chặt K= 0,95. Diện tích hình học bằng: S= = = 736,8 cm Diện tích tiết gông: S= 1,08 S= 1,08 700 = 756 cm Gông có ba cấp tướng ứng với trụ Cường độ từ cảm trong gông: B= B.= 1,68.=1,56T Chọn vật liệu làm mạch từ bằng tôn silic mã hiệu 3404 dầy d = 0,35 mm. Chọn kết cấu lõi sắt kiểu trụ phẳng gép xen kẽ hỗn hợp. Với cách ghép như vậy đảm bảo dẫn từ tốt, giảm được tổn hao không tải và dòng không tải. Hơn nữa kết cấu mạch từ vững chắc. Điện áp một vòng dây = 4,44.B.S.f = 4,44 1,68 0,07 50 = 26 V Đường kính trung bình của cuộn dây d= a.D= 1,42 32 = 45,44 cm Cuộn dây quấn xen kẽ a = 1,4 ~1,42 chọn a = 1,42 Tính sơ bộ chiều cao cuộn dây = = = 84 cm Theo kinh nghiệm Chọn b = 1,7 Số cấp điều chỉnh cuộn thứ cấp là 8 thì chiều cao của cuộn dây sẽ cao thêm từ 20 ~ 25%. Như vậy chiều cao của khu vực điều chỉnh trong phạm vi: l= (0,2á0,25) 84 = (16,8á21) cm Ta chọn l=19 cm. Chiều cao sơ bộ của cuộn dây là: l= 84 +19 = 103 cm * Những đại lượng tớnh toỏn trờn đõy chỉ là sơ bộ và chỳng sẽ được tớnh lại chớnh xỏc sau khi mỏy biờn ỏp đó được thiết kế cụ thể. Chương II: 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, 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 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 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 kỹ thuật của xưởng sản xuất. + Phải nắm vững những lý luận có liên quan đến dây quấn CA, vật liệu cách điện. II. Tính toán dây quấn hạ áp 1. Dòng điện thứ cấp ở mỗi nhánh (chia làm 3 nhánh) I= = = 1197 A 2. Điện áp 1 vòng dây = 26 V 3. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp W2 = = = 10Vòng W2 = 10 vòng Vì dây quấn nối song song số vòng dây trong một nhánh cũng là 10 (vòng). điện áp thực của mỗi vòng dây : = Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt là: Bt = 4. Mật độ dũng điện trung bỡnh: Theo cụng thức 18 – 30 TLTK 1, ta cú = 5 A/mm2 5. Tiết diện vòng dây sơ bộ dây quấn hạ áp = mm2 Từ s2 và cỏc thụng số mỏy biến ỏp. Chọn kết cấu dõy quấn bằng đồng. Với ưu điểm đồng có điện trở suất rất nhỏ, dẫn điện tốt, dễ gia công (hàn, quấn) bảo đảm độ bền cơ điện cao , cỏch điện đảm bảo, làm lạnh tốt. * Chọn quy cách dây quấn hạ áp: Tra bảng 44-10 TL1 ta chọn được kiểu dây quấn như sau: Chọn dây dẫn : (cách điện 4P) Bố trí dây quấn theo kiểu galet( bánh dây ).chia làm3 nhóm. mỗi nhóm 8 căp galet,có 3 dây dẫn song song,mỗi galet có 10 vòng, như vậy diện tích tổng cộng là : Mật độ dòng điện thực của dây quấn HA : 6. Kích thước dây quấn - Chiều dày dây quấn hạ áp ( chiều rộng ) : - Chiều cao của dây quấn hạ áp : Dây quấn : Khoảng cách giửa 2 bánh dây : 44 4,5 = 198 mm Tổng cộng 438 mm 7. Đường kính trong dây quấn hạ áp = D+2 a= 320 + 2.28 = 376 mm 8. Đường kính ngoài dây quấn hạ áp = = 376 + 2. 53,25 = 482,5 mm 9. Đường kính trung bình của dây quấn hạ áp D = = 429,25 mm 10.Bề mặt làm lạnh dõy quấn: M2 = 2.t .k .p. (D’2 + ) ( + b’) .w2 (m2) + k: Hệ số kể đến bề mặt dõy quấn bị tấm đệm che khuất lấy k = 0,75 + t: Số trụ tỏc dụng: t =3 = 3,5 (m2) 11. Khối lượng đồng dây quấn hạ áp Gm2 = tp . w2 .s2 gcu = 28t . w2 .s2 . 103 Gm2 = Tớnh tăng khối lượng dõy dẫn (do cỏch điện) 2% Gdd = II. Tính toán dây quấn cao áp 1. Dòng điện sơ cấp ở mỗi nhánh(chia làm 3 nhánh) I= == 14,13 A 2. Số vòng dây của dây quấn cao áp khi nắc D ở nấc điều chỉnh thứ nhất W1 = W. = 10.= 846 Vòng Tương tự số vòng dây ở các nấc có trong bảng Bảng các nấc điều chỉnh ở cuộn cao áp  Hạ áp Đấu dây phía cao áp Các nấc chuyển Tỷ số điện áp Số vòngcuộn cao áp Dòng điện I1f Công suất Dây Kd Pha Kf 260 D/D-12 C3X2,A3Y2,B3Z2 846 42.4 2800 240 D/D-12 C4X4,A3Y4,B3Z4 918 39 2574 220 D/D-12 C7X6,A7Y6,B7Z6 1000 35,9 2367 200 D/D-12 C7X8,A7Y8,B7Z8 1100 32,7 2158 150 Y/D-11 X1X2,Y1Y2,Z1Z2 848 42,3 2792 138 Y/D-11 X5X4,Y5Y4,Z5Z4 922 38,9 2567,4 127 Y/D-11 X5X6,Y5Y6,Z5Z6 1000 36 2376 116 Y/D-11 X1X8,Y1Y8,Z1Z8 1096 32,73 2160 Từ bảng tính toán trên ta thấy tổng số vòng dây của dây quấn cao áp sẽ là 1100 vòng 3. Chọn mật độ dòng điện d1 = 3,65 A/mm2 4. Tiết diện sơ bộ dây quấn cao áp S1 = Tra bảng 44 – 10 ta chọn được dây quấn chữ nhật có quy cách như sau Chọn dây ,cách điện 6P Thực hiện dây quấn xoắn ốc liên tục,30 bánh dây, chia làm 3 nhóm Trong đó : 22 bánh loại 29 vòng : = 638 vòng 8 bánh loại 26 vòng : = 208 vòng Tổng cộng 846 vòng Mặt khác ta còn có các bánh dây của nhóm điều chỉnh : 260 V – 220V ; 220V – 200V .ở đây công MBA giảm rõ rệt ,vì thế mật độ dòng điện hạ áp sẽ thấp, do đó chúng ta có thể chọn dây có tiết diện nhỏ hơn so với tiết diện đã chọn ở trên. Chọn mật độ dòng điện : Tiết diện dây quấn : Tra bảng 44 – 10 ta chọn được dây quấn chữ nhật có quy cách như sau Chọn dây ,cách điện 6P Chọn 12 bánh dây ,thực hiện như sau 5 bánh loại 22 vòng = 110 vòng 4 bánh loại 21 vòng = 84 vòng 3 bánh loại 20 vòng = 60 vòng Tổng cộng 254 vòng * Bố trí như sau : Nhóm 1 : Từ bánh 1 8 loại 26 vòng dây = 208 vòng Nhóm 2 : Từ bánh 9 30 loại 29 vòng dây = 638 vòng Nhóm 3 : nhóm có điều chỉnh Từ bánh 31 35 loại 22 vòng dây = 110 vòng ( lấy đầu ra điều chỉnh ở vòng thứ 6 của bánh dây thứ 34) Từ bánh 36 39 loại 21 vòng dây = 84 vòng (lấy đầu ra điều chỉnh ở vòng thứ 2 của bánh dây thứ 38 ) Từ bánh 40 42 loại 20 vòng dây = 60 vòng ( lấy luôn đầu ra làm đầu điều chỉnh) Tổng cộng 1100 vòng 5. Kích thước dây quấn - Chiều rộng dây quấn cao áp = - Chiều cao của dây quấn cao áp Dây quấn cao áp : Dây quấn điều chỉnh : Khoảng cách giữa các galet : Tổng cộng 568,8 mm Chọn 569 mm 8 bánh đầu , 12 bánh cuối cùng của nhóm điều chỉnh , chèn thêm bìa để có chiều rộng bằng các bánh còn lại. Dây quấn được sấy, ép và tẩm sơn cách điện để tăng độ bên cơ, điện Khoảng cách cao áp và hạ áp : 6.35 = 210 mm Vậy tổng chiều cao của dây quấn là l = 438 + 569 + 210 = 1217 mm 6. Đường kính trong dây quấn cao áp 7. Đường kính ngoài dây quấn cao áp 8. Đường kính trung bình của dây quấn cao áp D = mm 9. Khối lượng đồng dây quấn cao áp Gm1=28.C.D.W.S.10= Khối lượng đồng ở dây quấn điều chỉnh G=28.C.D.W. S.10= chương III: Tính toán các tham số ngắn mạch Sau khi bố trí dây quân phải kiểm nghiệm lại đặc tích của máy biến áp liên quan đến kết cấu của dây quấn .Đó là tổn hao ngắn mạch Pn và điện áp ngắn mạch Un,dòng điện cực đại khi ngắn mạch In,lực cơ giới trong dây quấn và sự phát nóng của dây quân khi ngắn mạch. I. Tổn hao ngắn mạch Tổn hao ngắn mạch của máy biến áp gồm các thành phần sau: 1. Tổn hao chính:l à tổn hao đồng trong dây quấn cao áp và hạ áp do dòng điện gây ra Pcu1, Pcu2. 2. 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 Pf1, Pf2. 3. Tổn hao phụ trong dây dẫn ra Pr1, Pr2 4. Tổn hao ở vở và kết cấu kim loại khác: Pvỏ Do đó tổng tổn hao ngắn mạch là : Pn= Pcu1+ Pcu2+Pf1+ Pf2 +Pr1+ Pr2 + Pvỏ W 1. Tổn hao chính Pcu = 2,4. d 2. Gm Tổn hao đồng trong dây quấn cao áp: Pcu1 = 2,4. d1 2. Gm1 = 2,4 3,65 2 484 = 12475 W Tổn hao đồng trong dây quấn hạ áp: Pcu2 = 2,4. d2 2. Gm2 =2,4. 3,63 2. 357 = 9895 W 2. Tổn hao phụ Tổn thất phụ trong cuộn dây xen kẽ giống như máy biến áp điện lực thông thường, song ở đây trong cuộn dây xen kẽ chiều dài của cạch vuông góc với từ thông dò lớn nên tổn thất phụ của nó lớn hơn nhiều so với trường hợp của dây quấn đồng tâm. Tổn thất phụ do từ thông dò ứng với 1kg: pf1=8,32.Bf2 .a2.10 Bf= Trong đó pf1: Tổn thất ở cuộn cao áp ứng với 1kg a: bề dày của dây dẫn bố trí vuông góc với phương của từ thông H: bề rộng theo phương bán kính của cuộn dây : hệ số Rogowski =1-=1-=0,6 Tổn thất phụ ở cuộn cao áp: Bf1= = = 605,7 GS Tổn thất phụ ứng với 1 kg pf1=8,32.Bf12 .a2.10=8,32605,7 0,86 10= 2,26 w/kg Pf1 = 2,26(484 + 124 ) = 1374 w Tổn thất phụ ở cuộn hạ áp: Bf2= = =720 GS Tổn thất phụ ứng với 1 kg pf2=8,32.Bf22 .a2.10= Pf2 = 1,73357 = 310,6 w 3. Tổn hao ở đầu dây ra * Với dây quấn cao áp +) Chiều dài dây dẫn ra: lr1 ằ 7,5.l = 7,5 . 121,7 = 912,75 cm +) I = 42,4 A tra bảng 44 - 10 tài liệu quy cách dây chữ nhật tiết diện S= +) Trọng lượng đồng của dây quấn: = +) Tổn hao trong dây dẫn ra: Pr1 = 2,4 . d1 2. Gr1 = w * Với dây quấn hạ áp +) Chiều dài dây dẫn ra: lr2 ằ 14.l = 14.121,7 =1703,8 cm +) I= 3590 A tra bảng44 -10 tài liệu …qui cách dây chữ nhật +) Trọng lượng đồng của dây quấn: Gr2 = lr2.Tr2.g = 1703,8 . 990 . 8,9.10=150,1 kg +) Tổn hao trong dây dẫn ra: Mật độ d