Đồ án Thiết kế Máy Biến Dòng điện ngâm dầu tiêu chuẩn IEC

n , tình trạng này kéo dài sẽ không có lợi vì quá trình ion hoá kéo dài sẽ phân hoá dầu và phá huỷ màn chắn. Do đó biện pháp này chỉ dùng khi điện áp tác dụng trong thời gian ngắn như các loại quá điện áp nội bộ .. Trong trường đồng nhất ,màn chắn có tác dụng ngăn cản sự hình thành của cầu dẫn điện trong dầu .ở máy biến dòng 110KV do cường độ điện trường lớn nên kết cấu cách điện khá phức tạp .Hình bên dưới cho kết cấu cách điện chủ yếu của máy biến dòng 110KV. Trên tất cả các đường có khả năng phóng điện đều phải đặt màn chắn (ống cách điện ,tấm chắn cách điện phẳng hoạc vuông góc ) với số lượng từ hai trở lên . Hình 11 Kết cấu cách điện của máy biến dòng 110KV 1.Tấm chắn cách điện 2.Cuộn dây thứ cấp 3.ống cách điện 4. Cuộn Sơ cấp 4.Vật liệu cách điện: a) Giấy cách điện: Bảng bên cho cho kết quả đo độ bền cách điện của giấy theo FW.PEEKA Thí nghiệm ứng với dòng có tần số 50Hz Số tờ giấy 1 lớp độ dầy của giấy mm độ dầy của lớp mm Cường độ đánh thủng KV/mm ở 250C KV/mm ở 250C 1 1 1 4 4 4 0,064 0,127 0,254 0,064 0,127 0,254 0,064 0,127 0,254 0,256 0,508 1,016 9,3 8,7 7,9 8,7 7,5 6,6 9,3 7,9 7,3 8,3 6,7 6,2 Khi ngâm trong dầu ,hằng số điện môi của giấy dầu vào khoảng e=4-4,3 Ngoài ra còn dùng vải sơn ,độ bền cách điện cho ở bảng dưới : Số tờ giấy mỗi lớp Chiều dầy Cường độ đánh thủng KV/mm ở 250C KV/mm ở250C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,305 0,61 0,91 1,22 1,52 1,83 2,13 2,44 2,74 3,05 26,2 20,5 18,5 16,8 15,5 14,6 14 13,3 12,8 12,3 23,6 19,7 17,0 14,9 13,1 12,5 10,3 9,2 8,3 7,5 Ngoài ra người ta còn hay dùng bìa cách điện ,bề mặt có thể được làm nhẵn hay không nhẵn ,loại tấm có chiều dầy 0,3-15mm, loại cuộn có chiều dầy 0,1-1mm. Giấy cáp:Thường dùng của Nga ký hiệu K08,K12,K17 có chiều dày là 0,08; 0,12; 0,17. Trong Máy Biến Dòng dùng nhiều loại K12, loại này có độ bền cơ cao. Khi có chiều rộng 15mm ứng suất kéo ngang 15KG,ứng suất kéo dọc 7KG. Giấy cách điện có năng lực hút dầu máy biến áp cao. Trước khi ngâm dầu giấy K12 có độ bền cao áp là 9KV/mm ,Sau khi ngâm dầu là 16 KV/mm.Loại giấy này dùng để quấn bọc dây dẫn dùng làm dây quấn máy biến dòng, cách điện lớp ,bọc tăng cường các đầu ra, đầu chuyển tiếp. 5)Tính khoảng cách cách điện giữa cuộn cao áp(sơ cấp) và hạ áp (thứ cấp): Tính khoảng cách cách điện phụ thuộc vào điện áp phóng điện Điện ấp đánh thủng giữa các thanh trong dầu theo hình 1-16 trang 29 sách khí cụ điện cao áp với thì khoảng cách phóng điện là d=4cm Vậy để tính khoảng cách cách điện ta tra với được d’=5cm Theo sách thiết kế máy biến ấp Phạm Văn Bình Lê Văn Doanh hình 14-3 ta tra khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp và hạ áp được d=7cm Theo hình 14-2 trang 97 sách thiết kế máy biến ấp Phạm Văn Bình Lê Văn Doanh khoảng cách cách điện theo Arnolda tra được Khoảng cách cách điện theo hướng trục d1=14cm Khoảng cách cách diện theo hướng kính d2=9cm Khoảng cách cách điện theo bảng 14-1 mmtrang 98 Điện áp định mức ,KV A B 6,3 10 15 20 8,5 10 12,5 15 15 17,5 22,5 27,5 65 M0 50 120 M 35 70 110 M0 85 200 M 60 125 160 M0 125 290 M 95 220 220 M0 200 450 M 120 360 M0- không có vành guốc cách điện m-có vành guốc cách điện Theo bảng trên ta chọn loại có vành quốc cách điện lấy a=b=7cm Tổng hợp lại lấy khoảng cách cách điện giữa cuộn cao áp và hạ áp 8,5cm lấy khoảng cách điện giữa cuộn cao áp và mạch từ 9cm Giữa cuộn cao áp và hạ áp và giữa cuộn cao áp và gông đặt các bìa cách điện ,để làm tăng khả năng cách điện ở đây ta dùng 2 vành guốc .,đặt 2 ống cách điện bakelit(đặt các vật lót đệm bằng gỗ ,căn cài ,căn dọc). CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ I.CHỌN VẬT LIỆU TỪ : Người ta thường chọn các lá tôn mỏng khoảng 0,1-0,35mm chứa hàm lượng silic (0,5-4,8%) ghép lại làm lõi Máy Biến Dòng .chất lượng tôn silic ảnh hưởng nhiều đến cấp chính xác của m.b.d. Các loại tôn sillic để làm lõi máy biến dòng phải có những tính chất sau: Với cường độ từ cảm nhỏ khoảng vài phần nghìn téla độ từ thẩm phải cao.Tính chất này cho phép có được sai số nhỏ và đặc biệt quan trọng đối với máy biến dòng đo lường . 2) Để đảm bảo cho máy biến dòng bảo vệ có bội số 10% lớn yêu cầu độ bão hoà cao. 3) Độ từ thẩm cao và không đổi trong khoảng thời gian rộng. 5) Tổn hao suất trong tôn nhỏ. Ngoài ra còn phải thoả mãn tính kinh tế .Nếu có được những đặc tính tốt mà tăng trọng lượng và kích thước, giá thành cao thì cũng không phải phương án tối ưu. Đối với yêu cầu về máy biến dòng lọai này chọn loại tôn M6T35,hãng terni societa per L’industria et L’electicita theo sáng chế của hãng Armco, dầy 0,35 mm cách điện bằng Carlite. Có các đồ thị công suất từ hoá, tổn hao sắt từ. Trang 535-546 Sách thiết kế máy biến áp Phạm Văn Bình và Lê Văn Doanh biên soạn. II.TÍNH TOÁN ĐIỆN TỪ : *Các thông số ban đầu : 1.Dòng điện sơ cấp 300A 2.Dòng điện thứ cấp :5A 3.Điện áp sơ cấp định mức Uđm=110KV 4.Tải thứ cấp định mức S2đm=15VA 5.Cấp chính xác 5P Tổng trở phụ tải của mbd 2.1 Số vòng dây quấn : I1đm dòng điện định mức cho trước 300(A) I2đm đại lượng tiêu chuẩn 5(A) Số vòng dây thứ cấp xác định theo : I1đm.W1=I2đm.W2 Từ đây suy ra : (2-1) Với tôn kỹ thuật điện chất lượng tốt ta có thể chọn I1đm.W1 trong khoảng 600-900 Avòng. Vì vậy chọn W1=2(vòng ) Theo công thức trên suy ra W2=2.300/5=120(Vòng) 2.2 Xác định kích thước lõi thép: theo công thức 1-3b sách máy điện 1 E2=4,44.f.w2.fm mà f=B.Q Þ(m2) (2-2) Trong đó Q- tiết diện lõi thép W2-Số vòng dây thứ cấp B –mật độ từ cảm (lấy trong khoảng 0,05-0,08T) E2-Sức điện động thứ cấp . Sức điện động thứ cấp bằng : Trong tính toán sơ bộ có thể lấy gần đúng RT»R2 Và Xt»X2 E2=2.5.0,6=6(V) -Chọn mật độ từ cảm B=0,07568(T) Thay số vào 2-2 ta được tiết diện lõi thép : -Chiều dầy của lõi thép được tính theo công thức 7-5 sách khí cụ điện cao áp : Trong đó :b- chiều dầy lõi thép (mm) (A-a )-chiều rộng của trụ lõi thép Ke – hệ số ép chặt các lá tôn thường lấy 0,8-0,85 Sơ bộ chọn a=22 (cm) A=32 (cm) Suy ra chiều dầy lõi thép -Kích thước lõi thép m.b.d được biểu diễn trên hình vẽ : Hình 12 2.3 Thiết kế dây quấn: chọn dây dẫn là dây dẫn đồng a)Dây quấn sơ cấp : 1,5cm 1cm Do dây quấn sơ cấp có dòng điện và điện áp lớn nên dùng dây bẹt hoạc thanh dẫn -Tiết diện dây sơ cấp : Trong đó mật độ dòng điện j chọn =2A/mm. Vậy dây quấn sơ cấp qồm hai vòng dây do các dây bẹt ghép lại có tiết diện 1 vòng dây S=150mm2. b)Dây quấn thứ cấp Với dòng điện I=5A chọn mật độ dòng điện j=2A/mm2 Þ Tra bảng 7-5 trang 222 sách khí cụ điện cao áp chọn loại dây dẫn tròn q=2,57mm2. F=1,81mm cách điện 2d=0,4mm -cuộn thứ cấp quấn làm bốn lớp Số vòng dây 1 lớp 2.4 Khoảng cách cách điện ,kích thước cuộn dây sơ cấp: Dây dẫn hình chữ nhật gồm có 3 sợi chập Ta theo bảng trang 255 sách khí cụ điện cao áp 1 sợi có kích thước a=10mm b=5mm Tiết diện 1 sợi chưa kể cách diện s=50mm2 Chiều dầy cách điện 2 phía của dây 2d=0,95mm -Kích thước dây sơ cấp khi chập 3 sợi : chọn cách điện quấn quanh 2 sợi là 0,2mm . Hình a) kích thước 1 sợi Hình b) kích thước dây quấn sơ cấp . a=10+2.0,95+0,2+0,2=12,3 (mm) b=0,95.6+5.3+0,4=20,7 (mm) Hình 13 Cuộn dây có 2 vòng,.Quấn theo thứ tự Chọn cách điện giữa 2 vòng là 1mm -Quấn quanh cuộn sơ cấp một lớp cách điện dầy 18(mm) . Hình 14 Chiều dài chiếm chỗ trên mạch từ của cuộn sơ cấp là Dây quấn sơ cấp được quấn quanh ống phíp có kích thước:23´25´10 Hình 15 2.5 Điện trở cuộn sơ cấp : -Điện trở gồm hai phần phần đầu nối kể từ thanh dẫn dầu vào tới cuộn dây quấn Và phần trực tiếp quấn trên lõi từ . Điện trở phần đầu nối được tính theo công thức Trong đó r là điện trở suất của dây dẫn. S tiết điện của dây dẫn thứ cấp . L chiều dài phần đầu nối của dây dẫn thứ cấp . L=60.2=120cm=1,2m Điện trỏ phần phần đầu nối : chiều dài trung bình dây quấn: Ltb=2.[23+(2,07+18)/2+25+(2,07+18)/2]=136,14(cm ) -Điện trở phần dây quấn trên mạch từ R1=Rdn+Rmt=1,736.10-4+3,939.10-4=5,675.10-4(W) 2.6 kích thước cuộn thứ cấp Cuộn dây thứ cấp được cách ly với mạch từ bởi giấy cách điện và bìa cách điện có chiều dầy 2mm. Chọn cách điện lớp là 0,5(mm) bằng giấy cách điện Dây dẫn F=1,81mm cách điện 2d=0,4mm -cuộn thứ cấp quấn làm bốn lớp Số vòng dây 1 lớp là 30 vòng -chiều cao cuộn dây tính sơ bộ L=30.2,01=60,3mm -Chọn cách điện ngoài cùng cuộn dây thứ cấp để bọc dây quấn là 5mm kích thước a1=70+2+2+4.2,01+3.0,5+5=88,54mm b1=50+2+2+4.2,01+3.0,5+5=68,54mm chiều dài trung bình của dây quấn thứ cấp là l1=2.(70+50)+2.(2+2)=248 mm l2=2.(74+50)+2.(2.2,01+3.0,5)=259,04 mm l=(l1+l2)/2=253,52 mm Điện trở cuộn dây thứ cấp : 2.7 điện kháng cuộn thứ cấp điện kháng cuộn dây tính theo công thức sumec (theo sách khí cụ điện cao áp công thức 7-13 trang 226 ) A B a d Hình 16 Trong đó: A, B, a, d là các kích thước cuộn dây thứ cấp W2 số vòng dây cuộn thứ cấp K hệ số phụ thuộc kết cấu m.b.d Ở những kết cấu mà cuộn dây thứ cấp bị tác động bởi các chi tiết là vật liệu từ tính (thép ,gang ) thì K=2 ,còn đối với cuộn dây thứ cấp bao bởi các chi tiết là vật liệu phi từ tính thì K=1. Trong đó A=79,52mm B=63,54mm D=60,3mm a=9,54mm X2=0,195(W). 2.8) Trọng lượng sắt và đồng sử dụng khối lượng sắt khối lượng sắt tính bằng thể tích của sắt nhân với trọng lượng riêng của sắt MFe =VFe.mFe Trong đó : VFe :thể tích của khối sắt (dm3). mFe :Trọng lượng riêng của sắt 7,85(kg/dm3). VFe=b.[A.B-a.b] (dm3) VFe=0,7.[3,2.3,2-2,2.2,2]=3,78dm3 ÞMFe=3,78.7,85=29,673kg Hình17 Khối lượng đồng Khối lượng đồng dây quấn sơ cấp : MCU1=VCu1.mCu VCu1=SCu1.l Trong đó : SCu1 : Tiết diện dây quấn sơ cấp L chiều dài dây quấn sơ cấp gồm hai phần phần quấn trên mạch từ và phần thanh dẫn . L=60.2+50,07.2=220,14cm=22,024(dm) Vcu=150.10-4.22,024=0,33036(dm3) Suy ra Mcu=8,9.0,33036=2,94(Kg). Khối lượng đồng dây quấn thứ cấp L chiều dài trung bình cuộn thứ cấp l1=2.(70+50)+2.(2+2)=248 mm l2=2.(74+50)+2.(2.2,01+3.0,5)=259,04 mm l=(l1+l2)/2=253,52 mm chiều dài cuộn dây thứ câp l=120.25,352=3042,24cm=304,224dm. VCu2=SCu2.l=304,224.2,57.10-4=0,78(dm3). Trọng lượng đồng dây quấn thứ cấp là: MCU2=VCu2.mCu=0,78.8,9=6,675(Kg). CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH SAI SỐ CỦA MÁY BIẾN DÒNG Đối với Máy Biến Dòng cấp chính xác thể hiện mức độ sai số về dòng điện và góc là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng .Cấp chính xác này được xác định theo tiêu chuẩn của nhà nước.Đối với Máy Biến Dòng thiết kế theo yêu cầu cấp chính xác 5P Các giá trị giới hạn sai số cho phép. Đặc tuyến sai số của Máy Biến Dòng ứng với cấp chính xác của mình phải nằm trong vùng cho phép .Nếu một phần hoạc toàn bộ đặc tuyến nằm ngoài gới hạn quy định thì tiến hành hiệu chỉnh bằng cách thay đổi số vòng dây thứ cấp hoạc áp dụng biện pháp bù sai số. Bảng yêu cầu sai số: Sai số của máy biến dòng Các giá trị giới – hạn sai Sai số dòng điện % Sai số góc (‘) ±0,5 ±40 R1 R2’ X1 X2’ I1 U1 1. Tính toán sai số với dòng điện I1=I1đm: Rt’ Xt’ Hình 18 Theo các số liệu đã tính toán ở trên Ta có: R2=0,2568(W) X2=0,195(W) Zt=0,6(W) Giả thiết phụ tải thứ cấp của máy biến dòng có cosj=0,8 Suy ra Rt=ZT.cosj=0,8.0,6=0,48(W) XT=ZT.sinj=0,6.0,6=0,36(W) Theo công thức ta có : I2.R2+j.I2.Xt+I2.Rt=j.5.(0,195+0,36)+5.(0,2568+0,48)= 2,775j+3,684=5,2747Ða f véc tơ từ thông sớm pha hơn s.đ.đ E2 một góc 900 và theo công thức trang 41 sách máy điện 1 ta có Þ chọn W1=2 suy ra với F=50Hz Q=29,73cm2. Suy ra: Với loại tôn M6T35 Tra đồ thị đường cong từ hoá trang 547 hình 44-13 sách Thiết kế máy biến áp (Tác giả Phạm Văn Bình Và Lê Văn Doanh). B=0,07 H=2,75 Avòng/m B=0,6 H=2,5 Avòng /m Suy Ra:Khi B=0,0665 H=0,026625Avòng/cm.Với H trên tra ở hình7-10 sách khí cụ điện cao áp tra ra góc tổn hao từ hoá y=120. Dựng đồ thị vectơ của máy biến dòng: a)Từ điểm 0 dựng vectơ -I2W2 b)Cũng từ điểm 0 đặt vectơ điện áp trên mạch thứ cấp và cộng vectơ này ta được s.đ.đ E2 thoả mãn phương trình : E2=j.I2.X2+I2.r2+I2.Rđm+I2.Xđm a góc lệch pha giữa s.đ.đ E2 và dòng điện I c)Dựng vectơ từ thông F sớm hơn s.đ.đ E2 một gốc 900. d)Dựng IoW1 hợp với F một góc y=120. E2 f I0W1 I1W1 A B C a 900 d’ 90-y+a y I2.R2 I2.X2 IT.RT IT.XT Hình 19 áp dụng định luât toàn dòng điện I0W1=H.LTB. Trong đó LTB là chiều dài trung bình của đường sức từ LTB W1 =2 số vòng dây sơ cấp ÞI0=0,026625.108/2=1,43775(A) Hình 20 Từ đồ thị ta thấy rằng: ½I2W2-I1W1½==I0W1.sin(y+a) Sai số tính theo đơn vị % sẽ là : Dấu trừ ở trước biểu thức thể hiện m.b.d làm việc ở phụ tải trở cảm. Vì góc d thường rất nhỏ (d<20) nên có thể lấy d»sin(d). Sai số góc xác định theo công thức: 2.Sai số của Máy Biến Dòng ở dòng điện I1/I1đm=10% định mức : I1/I1đm=10% suy ra I1=300.10/100=60(A) I2=I1/60=0,5(A) Với điện cảm và điện trở được tính như trên sai số máy biến dòng được tính toán : Rt= 0,48(W) R2=0,2568(W) Xt =0,36(W) X2=0,193(W) Theo công thức ta có : I2.R2+j.I2.Xt+I2.Rt=j.0,5.( 0,36+0,193)+0,5.( 0,48+0,2568)=0,4612Ð37 f véc tơ từ thông sớm pha hơn s.đ.đ E2 một góc 900 và theo công thức trang 41 sách máy điện 1 ta có Þ Với Kích thước lõi thép đã chọn ở trên ta suy ra B Với B=0,0055817 tesla tra bảng đường cong từ hoá ta được H=0,0055Avong /cm Tra hình 7-10 đường cong góc tổn hao từ hoá ta được y=110 áp dụng định luât toàn dòng điện I0W1=H.LTB. Trong đó LTB là chiều dài trung bình của đường sức từ W1 =2 số vòng dây sơ cấp ÞI0=0,0055.108/2=0,297(A) Từ đồ thị ta thấy rằng: ½I2W2-I1W1½==I0W1.sin(y+a) Sai số tính theo đơn vị % sẽ là : Dấu trừ ở trước biểu thức thể hiện m.b.d làm việc ở phụ tải trở cảm. Vì góc d thường rất nhỏ (d<20) nên có thể lấy d»sin(d). Sai số góc xác định theo công thức: 3.Sai số của Máy Biến Dòng ở dòng điện I1/I1đm=20% định mức : I1/I1đm=20% suy ra I1=300.20/100=60(A) I2=I1/60=1(A) Với điện cảm và điện trở được tính như trên sai số máy biến dòng được tính toán : Rt= 0,48(W) R2=0,2568(W) Xt =0,36(W) X2=0,193(W) Theo công thức ta có : I2.R2+j.I2.Xt+I2.Rt=j.1.( 0,36+0,193)+1.( 0,48+0,2568)= =0,555j+0,7368=0,9224Ð37 f véc tơ từ thông sớm pha hơn s.đ.đ E2 một góc 900 và theo công thức trang 41 sách máy điện 1 ta có Þ Với Kích thước lõi thép đã chọn ở trên ta suy ra B Với B=0,01163 tesla tra bảng đường cong từ hoá ta được H=0,009Avong /cm Tra hình 7-10 đường cong góc tổn hao từ hoá ta được y=110 áp dụng định luât toàn dòng điện I0W1=H.LTB. Trong đó LTB là chiều dài trung bình của đường sức từ W1 =2 số vòng dây sơ cấp ÞI0=0,009.108/2=0,486(A) Từ đồ thị ta thấy rằng: ½I2W2-I1W1½==I0W1.sin(y+a) Sai số tính theo đơn vị % sẽ là : Dấu trừ ở trước biểu thức thể hiện m.b.d làm việc ở phụ tải trở cảm. Vì góc d thường rất nhỏ (d<20) nên có thể lấy d»sin(d). Sai số góc xác định theo công thức: 4.Sai số của Máy Biến Dòng ở dòng điện I1/I1đm=40% I1/I1đm=40% suy ra I1=300.40/100=120(A) I2=I1/60=2(A) Với điện cảm và điện trở được tính như trên sai số máy biến dòng được tính toán : Rt= 0,48(W) R2=0,2568(W) Xt =0,36(W) X2=0,193(W) Theo công thức ta có : I2.R2+j.I2.Xt+I2.Rt=j.2.( 0,36+0,193)+2.( 0,48+0,1327)= =2(0,555j+0,763)=1,8454Ð370 f véc tơ từ thông sớm pha hơn s.đ.đ E2 một góc 900 và theo công thức trang 41 sách máy điện 1 ta có Þ Với Kích thước lõi thép đã chọn ở trên ta suy ra B Với B=0,02327 tesla tra bảng đường cong từ hoá ta được H=0,014Avong /cm Tra hình 7-10 đường cong góc tổn hao từ hoá ta được y=11,50 áp dụng định luât toàn dòng điện I0W1=H.LTB. Trong đó LTB là chiều dài trung bình của đường sức từ LTB W1 =2 số vòng dây sơ cấp ÞI0=0,014.108/2=0,756(A) Từ đồ thị ta thấy rằng: ½I2W2-I1W1½==I0W1.sin(y+a) Sai số tính theo đơn vị % sẽ là : Dấu trừ ở trước biểu thức thể hiện m.b.d làm việc ở phụ tải trở cảm. Vì góc d thường rất nhỏ (d<20) nên có thể lấy d»sin(d). Sai số góc xác định theo công thức: 5.Sai số của Máy Biến Dòng ở dòng điện I1/I1đm=60% I1/I1đm=60% suy ra I1=300.60/100=180(A) I2=I1/60=3(A) Với điện cảm và điện trở được tính như trên sai số máy biến dòng được tính toán : Rt= 0,48(W) R2=0,2568(W) Xt =0,36(W) X2=0,193(W) Theo công thức ta có : I2.R2+j.I2.Xt+I2.Rt=j.3.( 0,36+0,193)+3.( 0,48+0,2568)= =3.(0,555j+0,763)=2,768Ð37o f véc tơ từ thông sớm pha hơn s.đ.đ E2 một góc 900 và theo công thức trang 41 sách máy điện 1 ta có Þ Với Kích thước lõi thép đã chọn ở trên ta suy ra B Với B=0,0349 tesla tra bảng đường cong từ hoá ta được H=0,01625Avong /cm Tra hình 7-10 đường cong góc tổn hao từ hoá ta được y=11,60 áp dụng định luât toàn dòng điện I0W1=H.LTB. Trong đó LTB là chiều dài trung bình của đường sức từ W1 =2 số vòng dây sơ cấp ÞI0=0,0165.108/2=0,891(A) Từ đồ thị ta thấy rằng: ½I2W2-I1W1½==I0W1.sin(y+a) Sai số tính theo đơn vị % sẽ là : Dờu trừ ở trước biểu thức thể hiện m.b.d làm việc ở phụ tải trở cảm. Vì góc d thường rất nhỏ (d<20) nên có thể lấy d»sin(d). Sai số góc xác định theo công thức: 6.Sai số của Máy Biến Dòng ở dòng điện I1/I1đm=80% I1/I1đm=80% suy ra I1=300.80/100=240(A) I2=I1/60=4(A) Với điện cảm và điện trở được tính như trên sai số máy biến dòng được tính toán : Rt= 0,48(W) R2=0,2568(W) Xt =0,36(W) X2=0,193(W) Theo công thức ta có : I2.R2+j.I2.Xt+I2.Rt=j.4.( 0,36+0,193)+4.( 0,48+0,2568)= =4.(0,555j+0,736)=3,6908Ð37o f véc tơ từ thông sớm pha hơn s.đ.đ E2 một góc 900 và theo công thức trang 41 sách máy điện 1 ta có Þ Với Kích thước lõi thép đã chọn ở trên ta suy ra B Với B=0,04655 tesla tra bảng đường cong từ hoá ta được H=0,02Avong /cm Tra hình 7-10 đường cong góc tổn hao từ hoá ta được y=11,80 áp dụng định luât toàn dòng điện I0W1=H.LTB. Trong đó LTB là chiều dài trung bình của đường sức từ W1 =2 số vòng dây sơ cấp ÞI0=0,02.108/2=1,08(A) Từ đồ thị ta thấy rằng: ½I2W2-I1W1½==I0W1.sin(y+a) Sai số tính theo đơn vị % sẽ là : Dấu trừ ở trước biểu thức thể hiện m.b.d làm việc ở phụ tải trở cảm. Vì góc d thường rất nhỏ (d<20) nên có thể lấy d»sin(d). Sai số góc xác định theo công thức: 7.Sai số của Máy Biến Dòng ở dòng điện I1/I1đm=120% I1/I1đm=40% suy ra I1=300.120/100=3600(A) I2=I1/60=6(A) Với điện cảm và điện trở được tính như trên sai số máy biến dòng được tính toán : Rt= 0,48(W) R2=0,2568(W) Xt =0,36(W) X2=0,193(W) Theo công thức ta có :I2.R2+j.I2.Xt+I2.Rt= j.6.( 0,36+0,193)+6.( 0,48+0,2568)=6(0,555j+0,763)=5,5362Ð37o f véc tơ từ thông sớm pha hơn s.đ.đ E2 một góc 900 và theo công thức trang 41 sách máy điện 1 ta có Þ Với Kích thước lõi thép đã chọn ở trên ta suy ra B Với B=0,0676 tesla tra bảng đường cong từ hoá ta được H=0,027Avong /cm Tra hình 7-10 đường cong góc tổn hao từ hoá ta được y=130 áp dụng định luât toàn dòng điện I0W1=H.LTB. Trong đó LTB là chiều dài trung bình của đường sức từ W1 =2 số vòng dây sơ cấp ÞI0=0,027.108/2=1,458(A) Từ đồ thị ta thấy rằng: ½I2W2-I1W1½==I0W1.sin(y+a) Sai số tính theo đơn vị % sẽ là : Dấu trừ ở trước biểu thức thể hiện m.b.d làm việc ở phụ tải trở cảm. Vì góc d thường rất nhỏ (d<20) nên có thể lấy d»sin(d). Sai số góc xác định theo công thức: Đặc tuyến sai số dòng điện của máy biến dòng Hình 21 Nhận xét: Như vậy toàn bộ dặc tuyến sai số dòng điện của m.b.d nằm trong giới hạn quy định 8.Các yếu tố ảnh hưởng đến sai số của Máy Biến Dòng Các thông số tính toán kết cấu của Máy Biến Dòng gồm có : I1đmW1 –Sức từ động sơ cấp định mức Ltb-chiều dài trung bình đường sức từ Q tiết diện của lõi thép Z02 Tổng trở của mạch thứ cấp Để làm rõ ảnh hưởng của các thông số tính toán kết cấu dến sai số ta phải thiết lập phương trình thể hiện quan hệ giữa chúng với nhau. Trong tính toán sai số của Máy Biến Dòng thường sử dụng đoạn đầu của đường cong từ hoá từ 0,05-0,1 tesla và đoạn đường cong này có thể thực hiện bằng công thức gần đúng H=a.Bmb Thực nghiệm cho thấy rằng hệ số a phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng sắt từ ,còn hệ số b hầu như không đổi với tất cả các loại tôn thông thường b=0,6 đối với tất cả các loại tôn silic thông thường a= 0,55 đối với tôn sillic thông thường loại tối a=0,82 đối với loại trung bình a=1,1 đối với lọai xấu Để khảo sát lấy số liệu của loại tôn trung bình với a=0,82 và b=0,6 Thay vào công thức trên ta được H=0,82.Bm0,6 và từ đó suy ra I0.W1=H.Ltb=0,82.Bm0,6 .Ltb (*) Mặt khác theo công thức tính từ cẩm Bm Nhân cả tử số và mẫu số của phương trình này cho I2đm =5 (A) và thay I2đm.W2 »I1đm.W1 ta được (**) Thay giá trị này vào công thức (*) : Sử dụng công thức tính sai số và thay thế I0W1 bằng giá trị này ta được : Rút gọn suy ra : Cũng tay giá trị của Bm ở (**) vào công thức tính sai số góc ta được Từ công thức trên suy ra các yếu tố ảnh hưởng đến sai số cảu Máy Biến Dòng . Để giảm sai số có các biện pháp sau: -Tăng sức từ động sơ cấp định mức là phương pháp tăng độ chính xác ,giảm sai số của Máy Biến Dòng có hiệu quả nhất .nhưng lượng tiêu hao đồng cũng tăng .Do đó khi sử dung phương pháp này phải kết hợp với mặt kinh tế cho phù hợp. -Giảm chiều dài đường sức từ Ltb ,nhưng không phải lúc nào cũng làm được vì còn phải đảm bảo cho cuộn dây sơ cấp ,cuộn dây thứ cấp và cách điện giữa chúng lọt cửa sổ mạch từ .Đối với Máy Biến Dòng điện áp cao cần phải có khoảng cách cách điện theo yêu cầu . -Tuy phương pháp tăng tiết diện lõi thép q cho hiệu quả kém hơn nhưng là phương pháp đơn giản nhất và có tính kinh tế hơn. Cho nên trong thực tế thường áp dụng phương pháp này và đôi khi lại là phương pháp duy nhất như đối với Máy Biến Dòng kiểu thanh ,vì sức từ động sơ cấp không thay đổi được. 9.Các biện pháp hiệu chỉnh sai số Máy Biến Dòng : a)Hiệu chỉnh sai số bằng cách thay đổi số vòng dây thứ cấp: Khi một phần hoạc toàn bộ đặc tuyến sai số dòng điện của m.b.d không nằm trong giới hạn quy định ,nghĩa là Máy Biến Dòng thiết kế không đạt cấp chính xác thì phải tiến hành hiệu chỉnh.Vì thường phụ tải là trở cảm nên sai số dòng điện âmvà khi hiệu chỉnh thì chỉ cần thêm một lượng sai số dương bằng cách giảm bớt số vòng dây thứ cấp một số vòng để đặc tuyến sai số tịnh tiến lên trên lọt vào giới hạn cho phép . Không phải lúc nào phương pháp hiệu chỉnh này cũng thoả mãn cấp chính xác yêu cầu,mà chỉ trong trường hợp: Mới đạt cấp chính xác mong muốn. -Dtt gọi là khoảng sai số tính toán và được xác định theo công thức. Trong đó : +DI’120-giá trị sai số dương theo tiêu chuẩn ở 120% dòng điện định mức. -DI’10-giá trị sai số âm theo tiêu chuẩn ở 10% dòng điện định mức Còn đại lượng Dt thì mang khoảng sai số thực và được xác định theo : Trong đó: -DI’120-giá trị sai số âm theo tiêu chuẩn ở 120% dòng điện định mức. -DI’10-giá trị sai số âm theo tiêu chuẩn ở 10% dòng điện định mức ở đặc tuyến thực. -Để thiết lập phương trình tính sai số có hiệu chỉnh ta cũng sẽ dựa vào đồ thị véc tơ . Chiếu các vectơ sức từ động lên trục OAB ta có phương trình: I1W1cosd-I2W2=I0.W1sin(Y+a) Chia cả hai vế phương trình này cho I1W1: (*) Đặt phương trình (*) có dạng mới : Vì góc d rất nhỏ ,nên cosd»1 suy ra phương trình trên có dạng: Thay giá trị I2 từ phương trình trên vào công thức và biến đổi ta được: (**) Trong đó : DIhc-sai số dòng điện có hiệu chỉnh. Nhân và chia cả hai vế phương trình trên cho (g+1): Vì giá trị g rất nhỏ nên có thể bỏ qua g2 ở tử số và g ở mẫu số: Theo điều kiện hiệu chỉnh chỉ giảm bớt một số vòng dây thứ cấp ,nên ở mẫu của phương trình trên có thể thay W2 bằng W2đm và ký hiệu : W2đm-W2=DW2 Đại lượng gọi là gia vòng dây khi có hiệu chỉnh. Gia vòng dây có ý nghĩa biểu thị phần sai số khi thay đổi một vòng dây. Khi muốn tính cho thay đổi x vòng dây ta chỉ việc nhân thêm với gia số. Phương trình sai số dòng điện có hiệu chỉnh: So sáng phương trình này với phương trình tính sai số dòng điện chưa hiệu chỉnh thấy rằng ở vế phải của phương trình tính sai số dòng điện có hiệu chỉnh có thêm thành phần sai số dương .Như vậy ,đặc tuyến sai số dòng điện có hiệu chỉnh sẽ tịnh tiến theo chiều dương song song với đặc tuyến chưa hiệu chỉnh. Bù sai số Máy Biến Dòng Những phương pháp bù sai số ở trên không ohải lúc nào cũng đạt cấp chính xác cao .Giảm sai số bằng cách tăng tiết diện lõi thép cho hiệu quả kém nhiều trường hợp không kinh tế.Cho nên người ta đã ngiên cứu những phương pháp bù sai số đạt cấp chính xác cao mà các biện pháp khác không đạt được. Các phương pháp bù sai số có thể chia ra các nhóm: Nhóm I –bủ sai số bằng biện pháp tuyến tính hoá đường cong từ hoá của lõi thép . Nhóm II- bù sai số bằng cách kích từ lõi thép . Nhóm III phương pháp bù trực tiếp . Nhóm IV-Bù sai số góc bằng phương pháp quay véctơ dòng điện. Nhóm V -phương pháp điều khiển dòng từ tản. 10.Hiệu chỉnh sai số Máy Biến Dòng : Sau khi xem xét các phương pháp bù sai số chọn phương pháp hiệu chỉnh sai số bằng cách thay đổi số vòng dây thứ cấp. Kiểm tra điều kiện: ÷Dtt÷³÷Dt÷ Trong đó ÷Dt÷ khoảng sai số thực tế ,được xác định theo : -DI’120-giá trị sai số âm theo tiêu chuẩn ở 120% dòng điện định mức. -DI’10-giá trị sai số âm theo tiêu chuẩn ở 10% dòng điện định mức ở đặc tuyến thực. ÷Dt÷=0,732-0,3102=0,4218 ÷Dcp÷=÷Dcp10÷+÷D120÷=0,5+0,5=1% vậy ÷Dt÷£÷Dcp÷ vì sai số >0,5% ở khoảng I=20% trở xuống theo công thức hiểu chỉnh sai số bằng cách thay đổi số vòng