Đồ án Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/04kV Y/yo-12

g cách điện: lđ2=15 (mm) 5.a. Chiều rộng quy đổi từ trường tản: aR=a12+1/3(a1+a2) trong đó (Bảng 12) k=0,53 (m) aR=0,01+0,02=0,03 (m) b. Xác định kích thước chủ yếu của MBA: MBA cần thiết kế là loại máy 3pha 3 trụ kiểu phẳng dây quấn đồng tâm (H.4) Các kích thước chủ yếu của MBA là: Đường kính trụ sắt: d Chiều cao dây quấn: l Đường kính trung bình giữa hai dây quấn: d12 1.Tính hệ số kích thước cơ bản b: Hệ số b biểu diễn quan hệ giữa đường kính trung bình d12 với chiều cao dây quấn l. Để chi phí chế tạo MBA là nhỏ nhất, mặt khác vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật ta cần phải tìm được giá trị b tối ưu. Công suất trên một trụ: S’=U.I Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch: Trong đó : . I, w: là dòng điện và số vòng cuộn dây CA hoặc HA . f =50Hz tần số lưới điện .kr=0,95 hệ số Rogovski .aR=0,03 m chiều rộng quy đổi từ trường tản .uv=4,44.f.BT.TT Điện áp trên một vòng dây .TT=klđpd2/4 Tiết diện trụ Rút ra: Trong biểu thức trên chỉ có b thay đổi trong một phạm vi rộng quyết định tới sự thay đổi đường kính d Đặt A= Để tìm được b tối ưu, trước hết ta xác định trọng lượng tác dụng của MBA Trong đó : Thay số : Thay số : . Trọng lượng dây quấn đồng : (2-53) Trong đó: K là hằng số phụ thuộc điện trở suất của dâyquấn: K=2,4.10-12 +mật độ dòng điện : +kf : hệ số tính đến tổn hao phụ trong dây quấn, trong vách. Chọn kf=0,95 (Bảng 15) Thay d12=a.A.X, uv=4,447.BT.TT ; TT= vào ( 2-53) : . Trong đó: Với tần số f=50Hz: với dây đồng: Kdq=2,46.10-2 Theo công thức 2-76 M= Trong đó: ) = =38,29 =11,04 MPa - Trọng lượng tôn Silic của một "góc", tiết diện gông chữ nhật. Theo 2-66b với máy công suất 400 kVA = 0,492.104.1,015. 0,89.0,15613.x3 = 16.9 x3 Kg - Tiết diện trụ lõi sắt: Theo 2-68a = 0,785.0,89.0,15612.x2 = 0,01702 .x2 (m2) - Tiết diện khe hở vuông góc: S'K= ST = 0,01702 x2 - Tiết diện khe hở chéo:Theo 2-68b - Tổn hao không tải, trong tính toán sơ bộ dùng trong công thức 5-23: Trong đó: . kpf là ảnh hưởng của tổn hao phụ, tra bảng 48, với dung lượng máy 400 kVA, tôn cán lạnh 3404, lá tôn có ủ ta chọn kpf = 1,13 . kpo là hệ số kể đến tổn hao phụ trong các góc nối của mạch từ, tra bảng 47 ta được kpo= 9,38 N là số lượng góc nối mạch từ cần phải tính đến tổn hao của sắt, với máy biến áp ba pha N=4 Thay vào công thức ta được: = 1,661.GT + 4,633.Go+ 2,406.GG (W) - Công suất từ hóa, trong tính toán sơ bộ, có thể dùng biểu thức công suất từ hoá không tải đơn giản bớt các hệ số trên như sau: Trong đó + k hệ số xét đến tổn hao phụ trong sắt, với tôn cán lạnh 3404, có ủ lại sau khi cắt dập k= 1,2 + k đối với gông có tiết diện nhiều bậc lá thép có ủ, máy biến áp công suất S=400 kVA lấy k= 1,07 + kio hệ số gia tăng dòng không tải, tra bảng 53, với tôn cán lạnh 3404, dày 0,35 mm, mật độ từ thông trong gông Bg = 1.64 T, mạch từ 3 pha 3 trụ ta được kio=27,95 + kig là hệ số kể đến ảnh hưởng của góc nối do sự phối hợp khác nhau về số lượng mối nối nghiêng và thẳng, kig=27,95 + kir là hệ số kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ, tra bảng 52b với Bg =1,64T ta được kir=1,27 Thay các hệ số vào biểu thức trên: =3.287.GT + 2,734.GG +78,067Go +3546.7 x2 2. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải Với Q là công suất từ hoá, gần đúng tính bởi công thức: Trong đó: +: hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn lấy +Qc : công suất tổn hao chung của trụ và gông: Qc=qt.Gt+ qg.Gg (VA) (2-64) qt ;qg là suất tổn hao của trụ và gông: Bảng 50 qt=2,56 (VA/kg) qg=2,13 (VA/kg) +Qf: công suất từ hoá phụ đối với “góc” Qf = 40 qt.G0 =(VA) 40 .2,56. G0 =102,4. G0 G0 là trọng lượng của một góc +: công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép (VA) =3,2 .28600 Tt (2-67) + : suất từ hoá khe hở: bảng 50 Tiết diện tác dụng của của trụ: Tt = Trong tính toán sơ bộ có thể coi gần đúng dòng điện không tải i0=i0x 3. Mật độ dòng điện trong dây quấn: Trong đó : + +K=2,4.10-12 +kf=0,95 Đối với MBA dầu (A/m2) 4. Lực cơ học: Lực hướng kính tác dụng lên một trong hai dây quấn: ứng suất kéo tác dụng lên tiết diện sợi dây dẫn: Trong đó: Điều kiện: ) Lập bảng các đại lượng: 1,2 1,4 1,6 1,8 1,88 1.0470 1.0880 1.125 1.158 1.171 1.0960 1.1840 1.2660 1.3410 1.3710 1.1480 1.2880 1.424 1.553 1.606 275.36 264.98 256.27 248.96 246.20 27.499 29.707 31.764 33.646 34.398 231.529 259.764 287.192 313.209 323.898 12.505 13.509 14.445 15.301 15.643 302.857 294.689 288.031 282.610 280.598 244.034 273.273 301.637 328.510 339.541 546.891 567.962 589.668 611.120 620.139 21.38 23.98 26.51 28.92 29.90 402.482 372.568 348.436 328.949 321.751 1,03.1,03.Gdq 426.993 395.257 369.656 348.982 341.346 kdqFe.Gdd 1007.703 932.807 872.388 823.598 805.577 1554.594 1500.769 1462.056 1434.718 1425.716 503.046 489.478 478.419 469.415 466.073 587.146 657.495 725.739 790.395 816.936 99.034 111.111 122.843 133.972 138.544 Po 1189.225 1258.084 1327.001 1393.782 1421.553 0.0033 0.0036 0.0038 0.0040 0.0041 995.5 968.6 946.8 928.9 922.3 667.19 747.13 824.68 898.15 928.31 1668.74 1872.25 2069.94 2257.45 2334.49 3887.1832 4199.2928 4490.1222 4756.1247 4862.5257 7218.61 7787.31 8331.49 8840.66 9047.65 1.146 1.236 1.322 1.403 1.436 2.676 2.781 2.876 2.960 2.993 0.169 0.175 0.181 0.187 0.189 0.230 0.239 0.247 0.254 0.257 0.601 0.515 0.450 0.400 0.383 C=d12+a12+2.a2+a22 0.385 0.394 0.402 0.409 0.412 +Với giới hạn P0=1420 W +Với giới hạn i0=2,0% +Trị số b =1,88 ứng với C’tdmin Ta chọn giá trị b=1,88 thoả mãn tất cả các tiêu chuẩn đặt ra. c) Các kích thước chủ yếu: 1. Đường kính trụ sắt: Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất: dđm=0,18 (Bảng 7) Tính lại trị số bđm: 2. Đường kính trung bình của rãnh d ầu giữa hai dây quấn: (2-77) + ; Trong đó : k1=1.2 và + a01=0,5 cm + a12=1 cm 3. Chiều cao dây quấn: Tiết diện thuần sắt của trụ: Điện áp một vòng dây: PHẦN II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN. I) Tính dây quấn HA. 1.Số vòng dây một pha của dây quấn HA: W1 = Trong đó: +Ut1 là điện áp trên một trụ của dây HA: Ut1 = Uf1 = 230,94 (V) +Uv = 8,107 (V) - Điện áp một vòng dây. Þ W1 = =28,5 » 28(vòng) Tính lại điện áp một vòng dây Uv = = 8,24 (V) Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt là : Bt = = = 1,68 (T) 2. Mật độ dòng điện trung bình. Sơ bộ tính theo công thức: Dtb = 0,746.kg. 104 ( A/m2) Dtb = 0,746 . 0,93 . .104 = 2,43 .106 ( A/m2) 3. Tiết diện vòng dây sơ bộ: T = = = = 374.10-6 (m2) = 374 (mm2) Chọn kết cấu dây quấn, dựa theo Bảng 38: Với S = 400 KVA ; It = 909,3 (A) ; U1 = 0,4 ( KV) T = 374 (mm2) Chọn kết cấu dây quấn hình xoắn mạch đơn dây dẫn bẹt. ( H.5) . Với ưu điểm là độ bền cơ cao, cách điện bảo đảm, làm lạnh tốt. HÌNH 5. 4. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây: hv1 = - hr1 Trong đó: + hr1 là kích thước hướng trục của rãnh dầu giữa các bánh dây: Bảng 54a: Lấy hr1 = 4(mm) + l1: Chiều cao dq HA: l1 = 44,2 cm = 0,44 (m) + W1 = 28 (vòng) hv1 = - 0,004 = 0,0097m = 9,7 (mm) Þ hv1 < 16,5mm, do đó dùng dây quấn hình xoắn mạch đơn. 5. Căn cứ vào hv1 và T chọn dây dẫn theo Bảng 21: - Chọn số sợi chập song song là : nv1 = 6 - Tiết diện sợi dây: 52,1(mm2) - Kích thước dây dẫn: Pb.6. .52,1 6. Tiết diện mỗi vòng dây: T1 = n.v1. Td1 . 10-6 = 6 . 52,1 . 10-6 = 312,6 . 10-6 (m2) 7. Mật độ dòng điện thực: D1 = = = 2,91 . 106 ( A/m2) = 2,91 (MA/m2) 8. Chiều cao dây quấn: b’ Dây dẫn hình xoắn mạch đơn hoán vị ba chỗ, giữa các bánh dây đều có rãnh dầu a' hv hr hv l1 = b’ . 10-3. (W1 + 4 ) + k. hr1 ( W1 + 3 ) . 10-3 l1 = 11. 10-3 ( 28 + 4 ) + 0,95 . 5 ( 28 + 3 ) 10-3 = 0,5 (m) Trong đó: + b’ = 11(mm) + W1 = 28 (vòng) + hhr = 5 (mm) + k = 0,95: hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuộn dây. 9. Bề dầy của dây quấn: a1 =a’ . 10-3 = . 5,5 . 10-3 =33,0.10-3 = 0,033(m) Với dây quấn hình xoắn mạch đơn: n =1. 10. Đường kính trong của dây quấn HA: D = d + 2a01 = 0,18 + 2. 0,005 = 0,19 (m) 11. Đường kính ngoài của dây quấn: D = D + 2a1 = 0,19 + 2. 0,033 = 0,256 (m) 12. Bề mặt làm lạnh của dây quấn: M1 = 2.t .k .p. (D + a1 ) ( a1 + b’. 10-3) .W1 (m2) + k : Hệ số kể đến bề mặt dây quấn bị tấm dệm che khuất lấy k = 0,75 + t : Số trụ tác dụng: t =3 M1 = 2.3.0,75.3,14.( 0,19 + 0,033) ( 0,033 + 11 .10-3) = 0,0347 (m2) 13. Trọng lượng đồng dây quấn HA: Gcu1 =tp . W1 .T1 gcu = 28 t . W1 .T1 . 103 =28 . 3. .28.312,6.10-6.103 = 163,9 (Kg) II) Tính dây quấn CA. 1.Chọn sơ đồ điều khiển điện áp: Đoạn dây điều chỉnh nằm ở lớp ngoài cùng, mỗi nấc điều chỉnh được bố trí thành hai nhóm trên dưới dây quấn nối tiếp với nhau và phân bố đều trên toàn chiều cao dây quấn. (H.7 ) . Chú ý rằng hai nhóm của đoạn dây điều chỉnh phải quấn cùng chiều với dây quấn chính. %Uđm Đáp (V) Đấu dây +5 10500 A X1 +2,5 10250 A X2 0 10000 A X3 -2,5 9750 A X4 -5 9500 A X5 2. Số vòng dây của cuộn CA ứng với đáp đm: W2 = W1. = 28 . = 1542 (vòng ) 3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh đáp: Wđc = 0,025. W2đm = 0,025 . 1542 = 38 (vòng ) 4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân áp: + Cấp [+5%Uđm]: 10500 (V) : W2 = W2đm+2. Wđc = 1542 + 2.38 = 1618(vòng) + Cấp [+2,5%Uđm]: 10250(V) : W2 = W2đm + Wđc = 1542 + 38 = 1580 (vòng) + Cấp Uđm: 10000(V) : W2 = W2đm = 1542 + Cấp [-2,5%Uđm]:9750(V)W2 = W2đm - Wđc = 1542 – 38 = 1504(vòng) + Cấp [+5%Uđm]: 9500 (V) : W2 = W2đm+2. Wđc = 1542 - 2.38 = 1466(vòng) 5. Mật độ dòng điện sơ bộ: D2 = 2Dtb - D1 = 2 . 2,43 . 106 - 2,91 . 106 = 1,95 . 106 (A/m2) 6. Tiết diện dây dẫn sơ bộ: T = = = 5,4.10-6m2 = 5,4 (mm2) 7. Chọn kiểu dây quấn: Theo bảng 38: Với S = 400 (kVA) ; It2 = 10,49(A) ; U2 = 0,4(kV) + T = 12,41(mm2) Chọn kết cấu dây quấn kiểu: hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn. Ưu điểm: Công nghệ chế tạo đơn giản , nhược: Tản nhiệt kém, độ bền cơ không cao. 8. Chọn dây dẫn:Bảng 20: Chọn dây Õb 1 . . 12,55 9. Tiết diện toàn phần của mỗi vòng dây: T2 = nv2.Td2.10-6 = 1.12,55.10-6= 12,55.10-6 (m2) 10. Mật độ dòng điện thực: D2 = = = 0,83.106 (A/m2) = 0,83 (MA/m2) 11. Số vòng dây trong một lớp: W12 = - 1 = - 1 = 102 (vòng) Trong đó lấy l2 = l1 = 0,45(m) 12. Số lớp của dây quấn: n12 = = = 7 (lớp) 13. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau: U12 = 2W12. Uv = 2. 102 . 9,24 = 1884.9 (V) 14. Chiều dày cách điện giữa các lớp: Bảng 26: + Số lớp giấy cáp: 3 lớp + Chiều dày một lớp giấy cáp: 0,12(mm) Chiều dày cách điện giữa các lớp: d12 = 3. 0,12 = 0,36mm 15. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp: + Do số lớp của dây quấn được làm tròn n12 = 7 (lớp) nên số vòng dây trong mỗi lớp không đúng bằng w12 ( 102 vòng). Ta phân phối 6 lớp trong có số vòng dây là W12 = 102 vòng còn 1 lớp ngoài cũng có số vòng dây ít hơn: w’12 = 625 - 6. 102 = 13 (vòng) + Để tăng điều kiện làm mát, phần dây quấn CA thành hai tổ lớp giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’22 Tổ lớp trong : Có số lớp n =3 lớp Tổ lớp ngoài: Có số lớp m = n12 - n = 7 - 3 = 4 (lớp) Kích thước rãnh dầy: Bảng 54 : a’22 = 5(mm) 16. Chiều dày dây quấn CA: a2 = .10-3 Trong đó: + d = 4,4 mm , m = 4 , n =3 + d12 = 3.0,12 = 0,36(m) , a = 5(mm) a2 = = 37,6.10-3 (m) + dc = 0,5mm + d1 = d12 = 0,36(mm) Đây chỉ là kích thước hình học cuộn dây, còn khi tính sđđ tản thì lấy giá trị a2 = 37,6. 10-3(m) và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên: a = ( a12 + dc + 2d1). 10-3 = ( 10+ 0,5 + 2. 0,36) 10-3 = 11,22. 10-3(m) 17. Đường kính trong của dây quấn CA : 18. Đường kính ngoài của dây quấn CA : 19. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau: 20..Bề mặt làm lạnh của dây quấn : Trong đó k= 0,88: hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết cách điện che khuất 21.Trọng lượng đồng của dây quấn CA: Hai cuộn dây điều chỉnh có trọng lượng: PHẦN III: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH I) Tổn hao ngắn mạch: Tổn hao ngắn mạch của Mba hai dây quấn là tổn hao khi ngắn mạch một dây quấn còn dây quấn kia đặt vào điều áp ngắn mạch Un để cho dòng điện trong cả hai dây quấn đều bằng định mức. 1.Tổn hao chính: Là tổn hao đồng trong dây quấn: Pcu = I2.R = = D2 (T.l)..10-6 ÛPcu = D2(T.l.gd). , 10-6 = 2,4 10-12 . D2. Gcu (4-3) Trong đó: + D : Mật độ dòng điện (A/m2) + D1 = 2,91 (MA/m2) +D2 = 2,89 (M/m2) + T tiết diện dây đồng: (m2) + l chiều cao dây dẫn (m) + gd: Tỉ trọng dây dẫn gd = 8900kg/m3 + : Điện trở suất của dây dẫn ở 750C = 0,02135 mWm + Gcu : Trọng lượng đồng dây quấn: + Dây quấn HA: Gcu = 152,9(kg) Þ Pcu = 2,4 . 10-12. 2,912 . 152,9 = 3107 (W) - Dây quấn CA: Gcu2 = 212 (Kg) Þ Pcu2 = 2,4 . 10-12. 2,892 .212 = 4249 (W) Vậy tổn hao đồng: Pcu= Pcu1 + Pcu2 = 3107 + 4249 = 7356 (W) 2. Tổn hao phụ trong dây quấn: Tổn hao phụ thường đựơc ghép vào tổn hao chính bằng cách thêm hệ số kf vào tổn hao chính: Pcu + Pf = Pcu. kf. Trong đó kf phụ thuộc vào kích thước hình học của dây dẫn và sự sắp xếp của dây dẫn trong tổn thất tản. - Trong đó dây quấn HA: + Số thành dẫn song song với từ thông tản: m = 24 kf1 = 1 + 0,095 . 108 .b2a4.n2 Trong đó: + b = kr = = 0,55 + b = 10,5(mm) + a = 5,0(mm) kf1 = 1 + 0,095.108 ( 0,55)2 . ( 5,0)4. 10-12 . 32 = 1,02 Trong dây quấn CA. kf2 = 1 + 0,095. 108 b2.d4.n2 Với : n = 1 d = 4 (mm) m = 96 b = .kr = = 0,85 kf2 = 1 + 0,095. 1080,852 . 42.10-12.12 = 1,00 3. Tổn hao chính trong dây dẫn ra: Pr = 2,4. 10-12.D2.Gr . Đối với dây quấn HA: - Chiều dài dây dẫn ra HA: lr1 = 7,5l = 7,5. 0,43 = 3,22(m) Trọng lượng đồng dây dẫn ra HA: Gr1 = lr1.Tr1.g = 3,22 . 312,6. 10-6. 8900 =8,95 (kg) - Tổn hao trong dây dẫn ra HA: Pr1 = 2,4 . 10-12. 2,912. 1012 . 8,95 = 181,8(W) . Đối với dây quấn CA: - Chiều dài dây dẫn ra CA lr2 = 7,5.l = 7,5. 0,43 = 3,22 (m) - Trọng lượng đồng dây dẫn ra CA: Gr2 = lr2.Tr2. gcu = 3,22 . 12,55.10-6. 8900 = 0,35(kg) - Tổn hao trong dây dẫn ra CA: Pr2 = 2,4 . 10-12. ( 2,89)2 . 1012. 0,35 = 7,015 (W) 4. Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác: Do một phần tử thông tin khép mạch qua vách thùng dầu, các xà ép gông, các bulông...., nên phát sinh tổn hao trong các bộ phận này. Pt = 10.k.S Trong đó hệ số k tra theo bảng 40a: k = 0,015 Pt = 10 . 0,015 . 630 = 94,5 (W) 5. Như vậy ta có tổn hao ngắn mạch của mba là: Pn = Pcukf1 + Pcu2kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt Pn = Pcu1.kf1 + Pcu2kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt = 3107.1,02+4249.1,00+ 181,8+7,015+94,5= 7701 (W) So sánh với số liệu đã cho : .100 = 104,06% II) Xác định điện áp ngắn mạch: 1. Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng. Unr = .100 = .100 = .100= 100 Þ Unr = = = 1,22 (%) 2. Tính thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng: unx = .100 = .10 –1 % Trong đó : +b = +d12 = đm + 2a01 + 2a1 + a12 = 0,20 + 2.0,005 + 2.0,022 + 0,01 = 0,264 (m) +b = 3,142 . = 2,023 +ar = a12 + 1/3(a1 + a2) = 0,01 + 1/3 ( 0,022 + 38,8 . 10-3) = 0,03(m) +kr = 1 - d( 1 – e1/6) +d = = 0,055 +kr = 1 – 0,055 ( 1 – e-1/0,055) = 0,945 Unx = . 10-1 = 5,137% 3. Điện áp ngắn mạch toàn phần: Un = = 5,3% Sai lệch lớn hơn so với tiêu chuẩn : .100 = -3,6% Như vậy sai số nằm trong phạm vi ±5% đạt yêu cầu. 4. Lực cơ học của dây quấn: Khi mba bị sự cố ngắn mạch thì dòng điện ngắn mạch sẽ rất lớn, nó không những làm tăng nhiệt độ máy mà còn gây lực cơ học lớn nguy hiểm đối với dây quấn mba. III). Tính toán lực cơ học khi ngắn mạch: 1.Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xác lập: In = 100 = .100 = 670,2 (A) 2. Trị số cực đại ( xung kích) của dòng điện ngắn mạch: 3. Tính lực cơ học khi ngắn mạch: Lực cơ học sinh ra do tác dụng của dòng điện trong dây quấn với từ thông tản. - Lực hướng kính: Do từ trường tản dọc tác dụng với dòng điện gây nên Fr = Btbimax. W. lv = 0 ,628 (imax.W)2 b. k r . 10-6 ( 4- 34) Fr = 0,628. ( 1398,2 . 600)2. 2,1. 0,95. 10-6 = 881746 N Lực Fn đối với hai dây quấn là trực đối nhau ( H.9 ) có tác dụng ép ( hay nén) dây quấn trong và có tác dụng trương ( bung) đối với dây quấn ngoài. - Lực chiều trục F’t do từ trường tản ngang tác dụng với dòng điện sinh ra. F’t = Fr . = 890481 . = 32578 (N) Lực F’t có tác dụng nén cả hai dấy quấn theo chiều trục và F’t sẽ đạt giá trị lớn nhất ở giữa dây quấn. 4. Tính toán ứng suất của dây quấn: . Ứng suất do lực hướng kính gây nên: Ứng suất nén trong dây quấn HA: Do lực nén Fnr gây nên Fnr = Þ dnr1 = == = 18,7 (MPa) - Ứng suất nén hoặc kéo trong dây quấn CA: dnr2 = = 18,6 (MPa) = 62 % ứng suất nén cho phép. . Ứng suất do lực chiều trục gây nên: Lực chiều trục chủ yếu là lực nén, nó làm hỏng những miếng đệm cách điện giữa các vòng dây. Fn = F’t = 32578 N dn = = = 3,18 MPa Trong đó: +n : Số miếng đệm theo chu vi vòng tròn dây quấn, n=10 (Bảng 30) +a, b:kích thước miếng đệm Chọn + Bề rộng tấm đệm b = 40 (mm) + Bề rộng tấm đệm a = 32(mm) PHẦN IV: TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ VÀ THAM SỐ KHÔNG TẢI CỦA M.B.A I).Tính toán kích thước lõi sắt: 1. Ta chọn kết cấu lõi thép kiểu 3 pha, 3 trụ, lá thép ghép xen kẽ làm bằng tôn cán lạnh mã hiệu 3404 dầy 0,35 mm có 4 mối nối nghiêng ở 4 góc. Ép trụ dùng nêm gỗ suốt giữa ống giấy bakêlit với trụ. Gông ép bằng xà ép với bu lông siết ra ngoài gông.Số bậc, chiều dầy các tập lá thép và kích thước các tập lá thép tra theo Bảng 41b: với d = 0,19 m Thứ tự tập Trụ (mm) Gông ( Trong 1/2 Tt ) 1 180x30 180x30 2 165x17 165x17 3 145x14 145x14 4 130x8 130x8 5 115x7 115x7 6 100x5 100x5 7 75x7 75x7 - Số bậc thang trong trụ nT = 7 - Số bậc thang trong gông nG = 5 - Chiều rộng tập lá thép gông ngoài cùng aG = 100 mm - Hệ số chêm kín hình tròn của bậc thang trụ kc = 0,89 - Diện tích tiết diện ngang các bậc thang của trụ và gông ( Bảng 42b ) - Thể tích góc mạch từ : V0 = 4118 cm3 2. Xác định tiết diện tổng các bậc thang trong trụ: =0,02628 m2 3. Tiết diện tác dụng của trụ sắt: Trong đó kđ là hệ số điền đầy kđ = 0,92 ( Bảng 10 ) 4. Tiết diện tổng các bậc thang của gông : =267,3 cm2= 0,02673 m2 5. Chiều dầy gông: = 0,176 m 6. Tiết diện tác dụng của gông: 7. Chiều cao trụ sắt: Trong đó: l0' và l0'' là khoảng cách từ dây quấn đến gông trên và gông dưới và bằng 0,03 m. 8. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau: 9. Trọng lượng sắt của trụ và gông: - Trọng lượng sắt 1 góc của mạch từ: là phần chung nhau của trụ và gông, giới hạn bởi hai mặt trục vuông góc nhau. Trong đó: V0 là thể tích góc mạch từ = 7650 ( Kg/m3 ): Là tỉ trọng thép Trọng lượng sắt gông: Gồm hai phần : Phần giữa hai trụ biên: Phần gông ở giữa các góc : Trọng lượng sắt toàn phần của gông: Trọng lượng sắt trụ: Gồm hai phần: Phần trụ ứng với chiều cao cửa sổ mạch từ: Phần trụ nối với gông: Trong đó a1G = 180mm ® Trọng lượng sắt trụ: Trọng lượng sắt toàn bộ của trụ và gông: II) Tính toán tổn hao không tải, dòng điện không tải và hiệu suất mba Khi cấp điện áp xoay chiều định mức có tần số định mức vào cuộn dây sơ cấp và thứ cấp để hở mạch, gọi là chế độ không tải. 1. Tổn hao không tải: Chủ yếu là tổn hao trong lá thép silic. Trong đó: suất tổn hao pT , pG phụ thuộc vào từ cảm BT , BG , mã hiệu và chiều dầy lá thép : Tiết diện khe hở không khí ở mối nối nghiêng: Tra bảng 45: Với BT = 1,72 T ® pT = 1,672 (W/Kg) ; pKt = 741 (W/m2) Với BG = 1,64 T ® pG = 1,411 ( W/Kg) ; pKg = 677 (W/m2) Với Bkn = 1,21 T® pKN = 381 (W/m2) Đối với mạch từ phẳng, nối nghiêng ở 4 góc, trụ giữa nối thẳng, lõi sắt không đột lỗ, tôn có ủ sau khi cắt và có khử bavia: Trong đó : + N: Số lượng góc nối của mạch từ N = 4 + kp0 = 10,18 là hệ số kể đến tổn hao phụ ở các góc nối mạch từ. ( Bảng 47 ) + kPG = 1 là hệ số tổn hao phụ ở gông + kPT = 1,05 là hệ số tổn hao do tháo lắp gông trên ( Để lồng dây) + kPE = 1,03 là hệ số tổn hao do ép trụ để đai + kPC = 1,05 là hệ số kể đến tổn hao do cắt dập lá tôn + kPB = 1 là hệ số kể đến tổn hao gấp mép hoặc khử bavia + nK : Số khe nối giữa các lá thép trong mạch từ. Thay số: Sai lệch so với tiêu chuấn: 2. Dòng điện không tải: Thành phần tác dụng của dòng điện không tải: Theo Bảng 50, ta tìm được suất từ hoá: Với BT = 1,72 T , qT = 3,48 ( VA/Kg) , qKT =33000 (VA/m2) Với BG = 1,64 T , qG = 2,131 (VA/Kg) , qKG = 26700 (VA/m2) Với Bkn = 1,21 T , qKN =4340 (VA/m2) Với lõi sắt kiểu trụ phẳng, làm bằng thép cán lạnh có ép trụ và gông bằng đai, không có bulông xuyên lõi: (VA) Trong đó : N=4 TK = với mối ghép nghiêng ( Gông ) Với mối ghép thẳng ở trụ +kib = 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc cắt gọt bavia +kic = 1,18 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc cắt dập lá thép +kir = 1,433 : Hệ số kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ +kig = 1 : Hệ số làm tăng công suất từ hoá ở gông kie = 1,04 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc ép mạch từ kit = 1,01 : Hệ số kể đến sự tăng công suất từ hoá do tháo lắp gông trên để cho dây quấn vào trụ ki0 = 40,5: Hệ số chung ( Bảng 53 ) Thành phần phản kháng của dòng điện không tải: Dòng điện không tải tổng: Trị số : (A) (A) (A) 3.Hiệu suất của mba khi tải định mức: PHẦN V: TÍNH TOÁN NHIỆT I) Tính toán nhiệt của dây quấn: 1. Nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõ sắt với mặt ngoài của nó: -Dây quấn HA: dây chữ nhật : Trong đó : + là chiều dầy cách điện ở một phiá của dây dẫn: +: Suất dẫn nhiệt của lớp cách điện của dây dẫn Bảng 54: = 0,17 (W/m 0C) +q: Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn HA: Hay ( W/m2) Trong đó : +Wb = 1 số vòng dây trong một bánh dây +k = 0,75 hệ số che khuất bề mặt làm lạnh + aK = 0,033 m kích thước hướng kính của dây quấn +b' = 11.10-3 +kf = 1,0164 W/m2 ® 0 C - dây quấn CA: dây dẫn tròn: Trong đó : + a= 0,0376 (m) là chiều dày dây quấn +p là tổn hao trong một đơn vị thể tích dây quấn: (W/m) +d=4,0.10(m) +d’=4,4.10(m) + p =1,68 (W/m) + : dẫn xuất nhiệt trung bình (W/mC) : Suất dẫn nhiệt trung bình = = (W/mC) Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt của dây quấn CA: (W/m) 2. Nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn đối với dầu: -Dây quấn HA : (6-10b) Trong đó : + khi làm lạnh tự nhiên bằng dầu. + đối với dây quấn trong (HA) + (Bảng 55) khi h -Dây quấn CA : 3. Nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn đối với dầu: Dây quấn HA: Dây quấn CA: II) Tính toán nhiệt của thùng dầu: 1.Chọn loại thùng: Theo bảng 57 ta chọn kết cấu thùng vách phẳng có ống làm lạnh cong. 2.Các kích thước tối thiểu bên trong thùng Các khoảng cách cách điện từ dây dẫn ra đến vách thùng, đến xà ép gông trên được xác định như sau: Khoảng cách từ dây dẫn ra đến vách thùng cho dây dẫn ra CA có: (mm) (Bảng 31) với KV, bọc cách điện 4(mm) - Khoảng cách đến xà ép gông cho dây dẫn ra CA có: (mm) (Bảng 31) với KV ,bọc cách điện 4 (mm) -Khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn ra HA không bọc cách điện: (mm) (Bảng 31) -Khoảng cách đến dây dẫn ra CA có Uth2=35 kV , cho dây dẫn HA Uth1=5 kV: (mm) (Bảng 32) - Đường kính dây dẫn ra không bọc cách điện của dây quấn HA: (mm) - Đường kính dây dẫn ra có bọc cách điện của dây quấn CA: (mm) - Khoảng cách giữ dây quấn cao áp và vách thùng: (mm) - Chiều rộng tối thiểu của thùng - Chiều dài tối thiểu của thùng: (m) - Chiều cao ruột máy: H1=lt+2.hg+n.10=0,49+2.0,18+0,04=0,89 (m) Trong đó : + n làchiều dày tấm lót dưới gông dưới : n=0,04 m +chiều cao trụ: lt=0,49 (m) +chiều cao gông hg=0,18 m - Chiều cao tối thiểu từ gông trên đến nắp thùng: H2 Theo bảng 58 lấy H2= 160 mm= 0,16 m Khi bộ điều chỉnh điện áp đặt nằm ngang giữa gông trên và nắp thùng. - Chiều cao thùng: H=H1+H2=0,89+0,16 =1,05(m) 3. Diện tích bề mặt bức xạ và đối lưu của thùng dầu : - Nhiệt độ chênh trung bình cho phép của dầu đối với không khí cho dây quấn nóng nhất CA : - Nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí: - Nhiệt độ chênh trung bình của vách thùng đối với không khí : qtk=qdk-qdt=39,61-6=33,610C Trong đó: lấy nhiệt độ chênh của dầu đối với vách thùng qdt=60C Chọn số dãy ống là một dãy (Bảng 60) Bán kính cong của các ống lấy R= 0,15(m) - Chọn loại ống tròn đường kính 30/27 mm dày 1,5 mm Khoảng cách giữa hai ống cạnh nhau (bước ống): tô=50 mm (Bảng 60) Lấy đoạn ống a=50 mm Khoảng cách giữa hai tâm ống: b = H- (c+e).10-3=1,05 - (60+70).10-3 = 0,92 (m) Trong đó các khoảng cách c = 60 mm, e =70 m (Bảng 61) +Bề mặt đối lưu của thùng phẳng và nắp: Mfđl=(2.(A-B)+p.B).H = ( 2.(0,524-0,45)+p.0,45) ).1,05 =1,64 (m2) Bề mặt đối lưu của thùng theo tổng tổn hao: Trong đó +Tổng tổn hao: (W) +Bề mặt bức xạ: Mbx=(2.(A-B)+p.B).H.k=(2.(0,524- 0,45)+p.0,45).1,05.1,5=2,45 (m2) Với k=1,5 (Bảng 59) là hệ số hình dáng thùng (m2) -Bề mặt đối lưu của nắp thùng : Mn=0,5.( bn(ln- bn) +p.bn2/4 ) = 0,5.( (B+2.bv).(A-B)+p.(B+2.bv)2/4) Trong đó: bn=B+2.bv là chiều rộng nắp thùng ln=A+2.bv là chiều dài nắp thùng bv=0,08 m là chiều rộng vành nắp thùng. Bề mặt đối lưu của bộ tản nhiệt =44,59-0,336=44,25 m2 - Bề mặt đối lưu của thùng: Mbdl=Mfđl.kht+Môđl.khô Trong đó: hệ số hình dáng (Bảng 56) kht=1,4.1,15 = 1,61 khô=1,61 +Bề mặt đối lưu của ống: Môđl=Mm.m.l=0,0942.32.1,491=4,49 (m2) -Chiều dài khai triển của ống: l = b + ( p.R-2.R+2.a ).10-3= b +( 1,14.R+2.a ).10-3 =0,92 + (3,14.150+2.50 ).10-3 = 1,491 (m) Mđl=1,64.1,61+4,49.1,61=9