Thiết kế đơn chiếc với tính năng được quy chuẩn theo quy định của nhà nước

lời nói đầu Xã hội không ngừng phát triển, sinh hoạt của nhân dân không ngừng được nâng cao nên cần phát triển nhiều loại máy điện mới. Tốc độ phát triển của nền sản xuất công nông nghiệp của một nước đòi hỏi một tốc độ phát triển tương ứng của ngành công nghiệp điện lực. Thông thường tốc độ phát triển này cao hơn khoảng 20% tốc độ của nền sản xuất, do đó nó đòi hỏi nền chế tạo máy điện nói chung và nền chế tạo máy biến áp nói riêng cần phải có những yêu cầu cao hơn. Máy biến áp là thiết bị chủ yếu của công nghiệp điện lực. Theo sự phát triển của xã hội và hiện đại hoá công nông nghiệp của đất nước, quy mô của lưới điện quốc gia ngày càng được mở rộng nên số lượng máy biến áp ngày càng lớn, yêu cầu kỹ thuật đối với máy biến áp ngày càng cao. Việc truyền tải điện năng đi xa đòi hỏi phải nâng và giảm áp 4á5 lần, do đó tổng công suất đặt của máy biến áp gấp 6á8 lần công suất máy phát điện. Hiệu suất máy biến áp rất cao nhưng vì số lượng lớn nên tổn hao của máy biến áp trong hệ thống điện cũng đáng kể vì vậy cần chú ý giảm tổn hao máy biến áp nhất là tổn hao không tải. Máy biến áp có thể được thiết kế theo dẫy hoặc thiết kế đơn chiếc với tính năng được quy chuẩn theo quy định của nhà nước Nhiệm vụ của thiết kế máy biến áp là tính toán ra một máy biến áp đảm bảo tính năng kỹ thuật của sản phẩm đạt tiêu chuẩn của nhà nước quy định hoặc theo yêu cầu. Máy biến áp thiết kế tốt phải đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nghĩa là có kích thước hợp lý, đảm bảo độ bền về điện, cơ, nhiệt, kinh tế trong vận hành, chế tạo đơn giản, dễ bảo hành bảo dưỡng Qua bản đồ án môn học này giúp em hiểu và làm quen với công việc thiết kế máy biến áp. Trong quá trình thiết kế không tránh khỏi sai sót, em mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn. phần i - tính sơ bộ chọn kích thước cơ bản I. Các đại lượng điện cơ bản 1. Công suất mỗi pha = = = 83,3 kVA (2-1) Trong đó : m - Số pha S - Công suất định mức 2. Công suất trên mỗi trụ (2-2) Trong đó : S - Công suất định mức T - Số trụ của mạch từ 3. Dòng điện định mức (2-3) a. Dòng điện phía hạ áp b. Dòng điện phía cao áp 4. Dòng điện pha định mức Vì tổ nối dây Y/Y - 12 nên - Dòng điện pha hạ áp : If1 = I1=360,8 (A) (2-5) - Dòng điện phía cao áp : If2 = I2=4,12 (A) 5. Điện áp pha định mức a. Điện áp pha hạ áp (2-7) b. Điện áp pha cao áp Trong đó : U1 - Điện áp dây phía hạ áp U2 - Điện áp dây phía cao áp 6. Điện áp thử nghiệm Dây quấn HA với U1 = 0,4 kV thì Uth1 = 5 kV Dây quấn CA với U2 = 35 kV thì Uth2 = 85 kV (bảng 2) 7. Các thành phần điện áp ngắn mạch - Điện áp ngắn mạch tác dụng: (2-10) - Điện áp ngắn mạch phản kháng: (2-11) Trong đó : Pn = 3700 w Un% = 6,8% II.Các số liệu xuất phát và thiết kế sơ bộ lõi thép 1. Lõi sắt. Chọn lõi sắt kiểu trụ, dây quấn cuộn hình trụ nên tiết diện ngang của trụ sắt có dạng bậc thang đối xứng nội tiếp hình tròn đường kính d. - Theo bảng 4 chọn trụ có số bậc là 6. - Vật liệu lõi sắt: Dùng tôn silíc mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35mm (bảng 8). Cườg độ từ cảm B = 1,6 T ( bảng 10) - Để ép trụ ta dùng gỗ nêm suốt giữa ống Bakêlit với trụ hay với cuộn hạ áp. - Để ép gông ta dùng xà ép với bulông liên kết ép ra ngoài gông. Xà ép gông trên và dưới được liên kết với nhau bằng những bulông thẳng đứng chạy dọc cửa sổ lõi sắt giữa hai cuộn dây. Giữa xà với gông phải lót đệm cáctông để hệ thống xà không tạo thành mạch từ kín. 2. Các hệ số và suất tổn hao, suất từ hoá trong trụ và gông. + Hệ số điền đầy: Tra bảng 10 kđ = 0,92. + Hệ số chêm kín: Tra bảng 4 kc = 0,884 + Hệ số lợi dụng lõi thép: kld = kc.kđ =0,92.0.884 = 0,813 + Hệ số tăng cường tiết diện gông: Bảng 4 kg =Tg:Tt =1,015 + Từ cảm trong gông Bg = BT/kg = 1,6/1,015 = 1,576 + Hệ số quy đổi từ trường tản: kr = 0,95 + Từ cảm không khí giữa trụ và gông + Suất tổn hao thép: Bảng 45 Trong trụ: pT= 1,295 (W/kg) Trong gông: pG = 1,251(W/kg) + Suất tổn hao thép: Bảng 45 Trong trụ: qT= 1,775 (W/kg) Trong gông: qG = 1,675(W/kg) 3. Chọn cách điện: ( bảng 18; 19) + Cách điện giữa trụ và dây quấn HA: a01 = 4 mm + Cách điện giữa dây quấn HA và CA: a12 = 27 mm + Cách điện giữa dây quấn CA và CA: a22 = 20 mm + Cách điện giữa dây quấn CA đến gông: l02 = 75 mm + Bề dây ống cách điện giữa dây quấn HA và CA: d12 = 5 mm + Tấm chắn giữa các pha: d22 = 3 mm + Đầu thừa ống cách điện: ld2 = 50 mm +. Chiều rộng quy đổi của từ trường tản giữa dây quấn hạ áp và dây quấn cao áp a12 chọn theo điện áp thử cuộn cao áp là không đổi còn là 1 loại kích thước dài nên phụ thuộc vào công suất máy biến áp (2-36) Chọn k = 0.58 (Bảng 12) Trong đó: a12 là cách điện giữa dây quấn HA và CA: a12 = 27 mm = 0,027 m III - Kích thước sơ bộ của máy biến áp Hệ thống mạch từ sử dụng hệ thống ba pha ba trụ có mối ghép chéo góc, ghép thẳng với trụ, dây quấn đồng tâm. 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 A. Tính hệ số kích thước cơ bản Hệ số biểu diễn quan hệ giữa đường kính trung bình d12 với chiều cao dây quấn l. (2-30) Để chi phí chế tạo máy là nhỏ nhất, mặt khác vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật ta cần phải tìm được giá trị tối ưu. Ta tính các hệ số: d = A . x (2-37) Trong đó : A- là hằng số được xác định bằng công thức (2-38) Để chọn b tối ưu trước hét ta xác định trọng lượng tác dụng và những tham số kỹ thuật của MBA . 1.Trọng lượng tác dụng. a. Trọng lượng tác dụng của lõi sắt: - Ta có trọng lượng sắt của trụ: (2-50) (2-43) (2-44) (2-49a) Chọn e = 0,411 đối với gông hình thang nhiều bậc = 2,4.10-21,02.0,8.0,1142 (0,027+0,02) = 19,3 (kg) (2-50a) +45,6x2 (2-42) (2-48) GT, GG là trọng lượng sắt của trụ và gông. b. Trọng lượng dây quấn đồng C1 = kdq (2-56b) Chọn kdq = 2,46 Giá thành vật liệu tác dụng: Ctd = CFe(GT+GG)+Cdq.k.Gdq (2-58) Trong đó CFe và Cdq tương ứng là giá1 kg sắt và 1 kg đồng làm dây quấn. Thường quy ước cách chọn giá thành 1 kg sắt làm đơn vị. C’td = GFe+kdqFe.k.Gdq Trong đó kdqFe = = 1,84 ( bảng 16) Xác định trị số x tương ứng với giá thành cực tiểu từ phương trình: x5 + Bx4- Cx – D = 0 (2-60) B = Thay vào pt (2-60) x5 + 0,34x4- 0,51x – 2,6 = 0 Giải pt trên tìm được x = 1,2 - Khối lượng dây quấn: (2-55) - Trọng lượng dây dẫn bằng GCu = 1,06 Gdq 2. Tham số kỹ thuật a. Tổn hao không tải Po = k’f(ptGt+pgGg) (2-61) Trong đó: pt, pg là suất tổn hao trong trụ và gông. pt = 1,295 (w/kg), pg = 1,251 (w/kg) k’f Hệ số phụ: k’f = 1,25 b. Thành phần phản kháng của dòng không tải (2-62) Q là công suất từ hoá. Q = k”f(Qc+Qf+Qd) (2-63) Trong đó k”f là hệ số kể đến sự phục hồi không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn. Lấy k”f = 1,2. Qc là công suất tổn hao chung của trụ và gông. Qc=qtGT+qgGG (2-64) qt, qg là suất tổn hao của trụ và gông qt= 1,775(VA/kg); qg= 1,675 (VA/kg) Qf là công suất từ hoá phụ đối với góc. Qf = 40qt.Go = 40.1,775 = 71Go (2-65) Go là trọng lượng của 1 góc Go = 0,486.104.kg.kld.A3.x3 (2-66a) = 0,486.104.1,015.0,8.0,1443.x3 = 11,97x3 Qd là công suất từ hoá ở những khe hở không khí giữa các lá thép. Qd = 3,2.qd.Tt (2-67) qd là suất từ hoá ở những khe hở Tt là tiết diện tác dụng của trụ: Tt = 0,875kld.A3.x3 = 0,002x2 Trong tính toán sơ bộ coi dòng không tải io=i0x c. Mật độ dòng điện trong dây quấn (2-70) K = 0,24.10-12; kf= 0,93. MBA dầu (A/m2) d. Lực cơ học Lực hướng kính tác dụng lên hai dây quấn (2-73) M= 0,244 .10-6knkfkr (2-76) mà M = 0,2453.10-6.31,032.0,93.0.95. = 0,123 (Mpa) Điều kiện: s30(MN/m2) Lập bảng tính chọn b trong khoảng = 1,2 á 3,6 b 1,2 1,8 2,4 3,0 3,6 1,048 1,18 1,245 1,32 1,38 1,096 1,34 1,55 1,734 1,9 1,148 1,56 1,93 2,29 2,62 183,9 166,16 154,63 146,24 139,73 49,93 61,15 70,61 78,95 86,48 233,82 227,32 225,25 255,19 226,21 144,42 195,74 242,88 287,13 329,21 21,14 25,89 29,9 33,43 36,62 165,56 221,64 272,78 320,56 365,82 399,38 448,96 498,03 575,75 592,03 13,73 18,61 23,09 27,29 31,29 692,35 774,73 856,72 989,9 1014,27 974,83 1321,31 1639,46 1938,1 2222,09 Tt=0,002x2 0,0021 0,0026 0,003 0,0033 0,0036 Tt 21,5 26,62 30,72 33,79 36,86 2026,42 2547,2 3032,28 3554,14 3927,87 ptGt=1,295.Gt 302,79 294,37 291,69 330,47 292,94 pgGg = 1,251Gg 207,18 277,27 341,25 401,02 457,64 Po = k’f(ptGt+pgGg) 637,39 714,56 791,18 914,36 938,23 0,81 1,02 1,21 1,42 1,57 Gdq= 227,85 186,04 161,12 144,11 134,55 444,4 362,85 314,24 381,06 256,57 843,78 811,81 812,27 856,81 848,61 2,508.106 2,776.106 2,983.106 3,154.106 3,301.106 0,14 0,19 0,237 0,28 0,32 0,151 0,167 0,179 0,19 0,198 0,221 0,234 0,251 0,266 0,277 0,552 0,408 0,329 0,279 0,242 Với giới hạn Po = 820W ta tìm được trị số , với io = 2,3 ta tìm được . Trị số = 2,068 ứng với Ctd min. Chọn trị số = 2,068 thoả mãn các điều kiện đặt ra. B - Tính kích thước chủ yếu Với b = 2,068 1. Tính đường kính trụ sắt Lấy dđm = 17 (cm) là đường kính tiêu chuẩn gần nhất Tính lại trị số b (2-76) 2. Đường kính trung bình rãnh dầu giữa hai dây quấn: d12 = ddm+ 2a01+2.a1+a12 17+2.0,4+2.2+2,7=24,5 (cm) (2-77) 3. Chiều cao dây quấn sơ bộ: l = Pd12/= 3,14.24,5/1,942=39,63cm (2-79) 4. tiết diện thuần sắt của trụ (2-80) phần ii : tính toán dây quấn I - Dây quấn hạ áp 1. Sức điện động của một vòng dây (2-81) 2. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp (vòng) (3-5) 3. Điện áp thực của mỗi vòng dây (3-6) 4.Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt là (3-7) 5. Mật dộ dòng điện trung bình (3-2) 6. Tiết diện vòng dây sơ bộ (3-10) 7. Chọn kết cấu dây quấn hạ áp Chọn dây quấn kiểu xoắn mạch đơn, dây dẫn bẹt khoảng cách các rãnh dầu lấy . ( bảng 54) 8. Chiều cao hướng trục của mỗi vòng dây (3-9) Vì hv1 < 13mm nên ta chọn kiểu dây quấn hình xoắn đơn có rãnh dầu ngang giữa các bánh dây, hoán vị phân bố đều. 9. Căn cứ vào hv1 và T’1 chọn dây dẫn theo bảng 21 - Ta chọn số sợi chập song song là 6 : mv1=6 - Tiết diện sợi dây:23,4 (mm2) Quy cách dây quấn 10. Tiết diện của mỗi vòng dây T1 = nv1.Td1 (mm2) (3-11) T1 = 6.23,4 = 140,6 (mm2) 11. Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp (3-12) 12. Chiều cao của dây quấn hạ áp Dây dẫn hình xoắn mạch đơn hoán vị 3 chỗ giữa các bánh dây đều có rãnh dầu (3-13) 13. chiều dầy của dây quấn hạ áp (3-14a) Trong đó : n = 1 với dây quấn đơn a’ = 4.2 (cm) nv1 = 6 số sợi chập 14. Đường kính trong của dây quấn hạ áp (3-15) Trong đó : a01 = 0,04 (m) d = 0,17 (m) 15. Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp (3-16) Trong đó : a1 = 1.2 (cm) 16. Bề mặt làm lạnh của dây quấn hạ áp (3-17) Trong đó : t = 3 là số trụ tác dụng; k = 0,75 là hệ số kể đến sự che khuất bề mặt dây quấn do que nêm và các chi tiết cách điện khác. 17.Trọng lượng của dây quấn hạ áp - Ta có: - Trọng lượng dây đồng HA: Gdq1 = 28.t.D1tbw1.T1.10-6 = 28.3.0,203.36.140,4 .10-6= 86,2 (kg) II - Dây quấn cao áp 1. Chọn sơ đồ điều chỉnh 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 được phân bố đều trên toàn chiều cao cuộn dây. - Điện áp làm việc : Để có những điện áp khác nhau bên cao áp cần phải nối như sau : Điện áp (v) Đấu dây 36750 A X1 35875 A X2 35000 A X3 34125 A X4 33250 A X5 2. Số vòng dây của cuộn cao áp ứng với điện áp định mức (vòng) (vòng) 3. Số vòng dây của cuộn cao áp ở 1 cấp điều chỉnh wđc = 0,025.wđm2 (3-39b) wđc = 0,025.3150 = 78075 ằ 79 (vòng) 4. Số vòng dây tương ứng trên các đầu phân nhánh - Cấp 36750V w2 = 3150 + 2.79 = 3308 (vòng) - Cấp 35875V w2 = 3150 + 79 = 3229 (vòng) - Cấp 35000V w2 = 3150 = 3150 (vòng) - Cấp 34125V w2 = 3150 - 79 = 3071(vòng) - Cấp 33250V w2 = 3150-79 = 2992 (vòng) 5. Mật độ dòng điện sơ bộ (A/mm2) (3-30) ằ 2.2,67.106 – 2,58 = 2,8 (A/m2) 6. Tiết diện vòng dây sơ bộ (3-33) Trong đó : I2 = 4,12A 7. Chọn kiểu dây quấn Theo bảng 38 trang 202 với S = 250 KVA, I2 = 4,12 A, U2 = 35 (kV),T2’ = 1,469 (mm2) ta chọn dây quấn cao áp kiểu hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn. Theo bảng 20 chọn dây dẫn tròn có quy cách như sau : Pb1.; 1,54 Trong đó : nv2 = 1 là số sợi chập 8. Tiết diện toàn phần của 1 vòng dây T2 = nv2.Td2 .(mm2) =1.1,54 = 1,54 .mm2 (3-32) Trong đó : nv2 = 1 là số sợi chập 9. Mật độ dòng điện thực (3-33) 10. Số vòng dây trên lớp: (vòng) (3-34) l1 lấy bằng l2 0,412m 11. Số lớp dây quấn: lấy tròn 14 lớp (3-35) 12. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau U12= 2.W12.Uv= 2.228.6,415 = 2925,4 (V) (3-36) 13. Chiều dầy cách điện giữa các lớp d12 = 4.0,12 = 0,48 mm Trong đó: - Số lớp giấy cáp : 4 lớp; Chiều dầy một lớp cáp: 0,12mm. ( bảng 26) 14. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp. Ta phân phối 12 lớp trong có số vòng dây W12 = 228 vòng còn 2 lớp ngoài có số vòng dây: W’12 (3150-12.228)/2 = 207 vòng. Phần dây quấn thành 2 tổ lớp, giữa 2 tổ có rãnh dâu dọc trục a’22. Tổ lớp trong có số lớp n= 5 lớp. Tổ lớp ngoài có số lớp m = n12– n = 14 – 5 = 9 lớp Kích thước rãnh dầy: a’22= 5 mm (Bảng 54) 15. Chiều dày dây quấn cao áp a2 = .10-3 a2 = Với điện áp 35 kV ta bố trí thêm màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dầy 0,5 mm ( nối điện với dây quấn cao áp) ở lớp trong cùng cuộn CA. Màn chắn có cách điện hai phía bằng cách điện lớp nên chiều dầy cuộn cao áp sẽ là: Trong đó: Đây chỉ là kích thước hình học cuộn dây, còn khi tính sđđ tản thì lấy giá trị a2= 36.10-3 m và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên: 16. Đường kính trong của dây quấn (3-39) 16. Đường kính ngoài của dây quấn (3-40) 17. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau 18. Bề mặt làm lạnh dây quấn M2 = 1,5.t.kt.P(D’2+D”2).l2 (3-42c) = 1,5.3.0,88.3,14(0,282+0,357).0,412 M2 = 3,275m2 Trong đó : k là hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết cách điện che khuất. Lấy k = 0,88 19. Trọng lượng của dây quấn cao áp - Ta có: D2tb= - Trọng lượng dây đồng CA: - Trọng lượng hai cuộn dây điều chỉnh: Gđ/c = 0,05Gdq2 = 0,05.130,2 = 6,5 (kg) Phần III: Tính toán các tham số ngắn mạch A/ Tổn hao 1. Tổn hao chính (tổn hao đồng) - Cuộn HA: (4-7a) - Cuộn CA: (4-7b) 2. Tổn hao phụ trong dây quấn - Tổn hao phụ: theo TLTK.15 chương 5 Sách TKMBA thì hệ số tổn hao phụ có thể lấy bằng 3. Tổn hao trong dây dẫn ra - Dây quấn hạ áp + Chiều dài dây dẫn theo đối với dây quấn HA: (4-14) + Trọng lượng đồng dây dẫn HA: (4-16) Trong đó : Tr1 là tiết diện dây dẫn ra của cuộn hạ áp T1 = 140,6 (mm2) gCu = 8900kg/m3 là điện trở suất của đồng + Tổn hao trong dây dẫn ra hạ áp Pdd1 = 2.4.D12.Gdd1= 2,4.2,572.3,86= 61 (w) (4-18) - Dây quấn cao áp + Chiều dài dây dẫn ra đối với dây quấn CA: + Trọng lượng đồng dây dẫn CA: Trong đó : Tr2 là tiết diện dây dẫn ra của cuộn hạ áp T2 = 1,54 (mm2) gCu = 8900 kg/m3 là điện trở suất của đồng + Tổn hao trong dây dẫn CA: (4-19) 4. Tổn hao vách thùng dầu và các chi tiết kết cấu (4-21) Trong đó : S = 250KVA k = 0,015 theo bảng 40a 5. Tổn hao ngắn mạch toàn phần (4-1) So sánh với số liệu đã cho B/ Điện áp ngắn mạch 1. Thành phần tác dụng (4-22) Trong đó : Pn = 3522 W tổn hao ngắn mạch của MBA S = 250KVA 2. Thành phần phản kháng (4-23) Trong đó: b = 3. Điện áp ngắn mạch toàn phần (4-29) Sai lệch so với tiêu chuẩn C/ Tính toán lực cơ học khi ngắn mạch 1. Dòng điện ngắn mạch xác lập (4-30b) 2. Dòng điện ngắn mạch cực đại tức thời (4-31) Trong đó: 3.Tính lực hướng kính 4. Lực theo chiều trục (4-36) 5. Nghiệm lại ứng suất của dây quấn: - ứng suất do lực hướng kính gây nên. Lực căng có tác dụng làm trương cuộn dây ngoài (tức cuộn CA) và ép cuộn dây trong (tức cuộn HA) lại. Coi như đây là một ống thành mỏng nên lực căng ở một tiết diện bằng: 172978/2.3,14. = 27544 (N)` (4-38) 6. ứng suất nén trong dây quấn - Dây quấn hạ áp = 27544/36.140.4 = 5,45 (MPa) (4-39) - Dây quấn cao áp = 27544/1,54.3150 = 5,68 (MPa) So sánh với tiêu chuẩn: 7. ứng suất do lực nén chiều trục (4-41) nhỏ hơn trị số cho phép là 18á20 Mpa.Trong công thức trên có trị số đệm , kích thước đệm: Phần IV: Tính toán hệ thống mạch từ máy biến áp 1. Tình toán lõi sắt - Ta chọn kết cấu lõi thép kiểu 3 pha 3 trụ. Dùng tôn silíc 3404 dầy 0,35mm không có cách điện mạch từ. ép trụ bằng nêm gỗ suốt giữa ống Bakêlít với trụ. Gông ép bằng xà ép với bulông xiết ra ngoài gông. Với đường kính chuẩn d =17cm, kích thước các bậc như ở bảng 41a. - Tiết diện của trụ và gông tra bảng 42b. - Số bậc thang trong trụ: nT = 6 - Số bậc thang trong gông: nG = 5 - Chiều rông tập lá thép gông ngoài cùng: ag = 85mm - Hệ số chêm kín hình tròn của bậc thang trụ: kc = 0,92 2. Tiết diện trụ: 3. Tiết diện trụ thuần sắt của trụ: 4. Tiết diện gông trong các bậc: 5. Tiết diện trụ thuần sắt của gông: 6. Thể tích góc của mạch từ: V0 = 2908 cm3 7. Tiết diện tổng các bậc thang của gông TG = (5-3) 8. Tổng chiều dầy các bậc của trụ ở 1/2 lõi sắt. 9. Chiều dầy của gông: - Trong đó chiều dầy của gông bằng chiều dầy của trụ: 10.Chiều cao của trụ: (5-7) 11. Khoảng cách giữa hai trụ: (5-8) 12. Trọng lương sắt của một góc mạch từ: Là phần chung nhau của trụ và gông, giới hạn bởi hai mặt trụ vuông góc với nhau: Go = kd.Vo.g.10-6 =0,92.2908.10-6.7650 = 20,5 (5-10) . 13. Trọng lượng sắt gông: Gồm 2 phần Phần giữa hai gông: G’G = 2.(t-1).C.TG.g = 2.(3-1).0,377.196,7 = 227,3 (kg) (5-12) Với tỷ trọng của sắt =7650 kg/m3. - Phần gông ở giữa các góc G”G= 2.G0 = 2. 20,5 = 41 kg (5-13) - Trọng lượng sắt trong gông: GG = G’G+ G”G = 227,3 + 41 = 268,3 kg (5-14) 14.Trọng lượng trụ gồm 2 phần: Phần trụ ứng với chiều cao cửa sổ mạch từ: G’T = t.TT.lT.g = 3.191,8.10-4.0,562.7650 = 247,4 (kg) (5-16a) Phần trụ nối với gông: G”T =t.(TT.a1G.g.10-3-Go) = 3.(191,8.10-4.0,16.7650-20,5) = 9 (kg) (5-16b) Trong đó a1G = 160mm. Trọng lượng sắt trụ: GT = G’T+ G”T = 247,4+9 = 256,4 (kg) 15.Trọng lượng sắt: GFe = GT+GG = 268,3 + 256,4 = 524,7 (kg) (5-17) Phần V: Tính toán tổn hao không tải 1. Trị số tự cảm trong trụ và trong gông là: (5-19) (5-20) 2. Mật độ từ thông ở khe hở rãnh chéo: - Tra bảng 45 với thép 3404: 3. Tổn hao không tải: (5-22) Trong đó: + N: Số góc nối của mạch từ: N= 4 +Kpo = 10,18 là hệ số kể đến tổn hao ở góc nối mạch từ ( Bảng 47) + kpG = 1 Hệ số tổn hao phụ ở gông + kpT = Hệ số tổn hao do tháo lắp gông để lồng dây + kpE = 1,02 Hệ số tổn hao do ép trụ để đai + kpC = 1,05 hệ số kể đến tổn hao do cắt dập lá tôn + kpB = 1 hệ số tổn hao do gấp mép hoặc khử ba via + nk = Số khe nối giữa các lá thép trong mạch từ Po = 810 (W) Sai số . 4. Dòng điện không tải 5. Công suất từ hoá không tải - Theo phụ lục 50 được các suất từ hoá: (5-30) - Trong đó: TK= với mối ghép nghiêng. TK = TT với mối ghép thẳng. + kib = 1 Là hệ số ảnh hưởng của việc cắt gọt bavia + kic = 1,18Hệ số ảnh hưởng đến việc cắt gọt lá thép. + kỉ = 1,433 Hệ số ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ + kig = Hệ số làm tăng công suất từ hoá ở gông + ki0 = 41,745 Hệ số chung (Bảng 53) 3706,2W 6. Thành phần phản kháng của dòng không tải: (5-33) 7. Dòng điện không tải toàn phần Io = (5-34) 8. Trị số dòng điện không tải của dây quấn hạ áp tương ứng là Io x = 360,8. = 5,34 (A) Io r = 360,8. = 1,17 (A) Io= 360,8. = 5,48 (A) 9. Hiệu suất máy biến áp: (5-36) Phần VI: Tính toán nhiệt A. Tính nhiệt dây quấn: 1. Nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngoài của nó. + Dây quấn HA: - Mật độ dòng điện trên bề mặt dây quấn: (6-2) M = 3,28 (m2): Tính ở phần HA (6-1) Trong đó: - Chiều dầy cách điện của dây quấn ; - Suất dẫn nhiêt ở lớp cách điện của dây dẫn: + Dây quấn CA: - Mật độ dòng điện trên bề mặt dây quấn: M = 3,275 (m2): Tính ở phần CA Đối với dây dẫn tròn. (6-3b) Trong đó: + a = 0,0375 m +P là tổn hao trong một đơn vị thể tích: P = 1,68. (6-4a) + d = 1,4.10-3m + d’ = 1,8.10-3m + P = 1,68. : Dẫn suất nhiệt trung bình. (6-5) = 6,74 oC 2. Độ tăng nhiệt bề mặt dây quấn đối với dầu: - Dây quấn HA: (6-10b) ở đây: Làm nguội bằng dầu Mặt trong của dây quấn HA Bảng (55) khi - Dây quấn CA: 3. Độ tăng nhiệt trung bình của dây quấn với dầu: - Hạ áp : (6-11) - Cao áp: 4. Tính toán nhiệt thùng dầu: a. Chọn loại thùng: + Chọn kết cấu thùng vách phẳng có ống làm lạnh cong. ( Bảng 57) b. Các kích thước của thùng dầu - Khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn CA đến dây quấn CA: S1 = 40 ( mm). Bảng 31. - Khoảng cách từ dây dẫn ra đến vách thùng dầu: S2 = 42 ( mm). Bảng 31. - Khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn HA đến dây quấn CA: S3 = 90 ( mm). Bảng 32. - Khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn HA đến vách thùng: S4 = 25 ( mm). Bảng 31. - Đường kính của dây dẫn ra không bọc cách điện của dây quấn HA: d2 = 10 (mm) - Đường kính của dây dẫn ra có bọc cách điện của dây quấn CA: d1 = 25 (mm) - Khoảng cách giữa dây quấn CA và vách thùng: S5 = S3+d2+S4 = 90+10+25 = 125 mm - Chiều rộng tối thiểu của thùng: B = D”2+( S1+S2+d1+S3+d2+S4 ).10-3 (6-14) B = 0,375+( 40+42+25+90+25+10 ).10-3 = 0,59 m - Lấy B = 0,6 - Chiều dài tối thiểu của thùng: A = 2.C + D”2+ 2.S5.10-3 (6-15) = 2.0,377+0,357+2.125.10-3 = 1,36 m - Chiều cao của ruột máy: H1 = lt+2.hg+n.10-3 = 0,562+2.0,16+40.10-3 = 0,93 m (6-19) Trong đó: + n là chiều dầy tấm lót dưới gông dưới.: n = 40 mm + Chiều cao trụ: lt = 0,412+2.0,075 = 0,562 m + Chiều cao gông: hg = 0,16 m - Chiều cao tối thiểu từ gông trên đến nắp thùng: H2=400 mm (Bảng 58). Khi bộ điều chỉnh điện áp đặt nằm ngang giữa gông trên và nắp thùng. - Chiều cao thùng: H = H1+H2 = 0,93+0,4 = 1,33 m. (6-19) 5. Diện tích bề mặt bức xạ và đối lưu của thùng. - Độ tăng nhiệt trung bình giữa dầu và thùng: (6-23) - Độ tăng nhiệt giả thiết ở mặt trên thùng dầu: (6-26) - Độ chênh nhiệt trên vách thùng: và dự trữ 2oC nên: - Chọn số dãy ống là một dãy ( Bảng 60). - Bán kính cong của ống lấy R = 0,15 m - Chọn loại ống tròn đường kính 30/27 mm dày 1,5 mm - Khoảng cách giữa 2 ống đặt cạnh nhau (Bước ống): t0= 50 mm( Bảng 60). - Lấy đoạn ống a =50mm - Khoảng cách giữa tâm 2 ống: b = H- (c+e).10-3 = 1,33-(60+70).10-3 = 1,2 m Trong đó: c= 60cm; e = 70 cm ( Bảng 61) - Chiều dài khai triển của ống dầu: l = b +( P.R- 2.R+2.a).10-3 = 1,2+(3,14.150+2.50).10-3 = 1,77 m (6-41a) - Số ống trong dãy: (6-42) Bề mặt bức xạ của thùng là: (6-43) Trong đó bề mặt bức xạ của nắp thùng 0,5Mn = 0,5.(bn(ln-bn)+Pb2n/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 = 0,008 m là chiều rộng vành nắp thùng. 0,5Mn = 0,5.(0,6+0,16)(1,36-0,6)+P = 0,52 m2 - Diện tích đối lưu: (6-44) Trong đó: Hệ số hình dáng kht = 1,4.1,15 = 1,61; kho = 1,61 ( bảng 56) Bề mặt đối lưu của thùng và nắp: Mfdl=(2.(A-B)+P.B+0,5.Mn ) = (2.(1,36-0,6)+3,14.0,6)).1.33+0,25 = 5 m2 + Bề mặt đối lưu của ống: Môdl=Mm.m.l=0,0942.68.1,77=11,4 m2 Mdl = 5.1,61+11,4.1,61 = 26,4 m2 Trong đó Mm = 0,0942 m2 là diện tích bề mặt 1 m ống. (bảng 60) Bề mặt đối lưu của thùng theo tổng tổn hao: Trong đó tổng tổn hao: SP = Po+Pn = 810 + 3808 = 4618 W + Bề mặt bức xạ: M’bx = 15,025 m2. Ta thấy M’bx< Mdl. 6. Tính toán cuối cùng về nhiệt chênh của dây quấn với dầu + Nhiệt độ chênh trung bình của mặt ngoài của ống đối với không khí: (6-47) + Nhiệt độ chênh của dầu sát vách thùng so với thùng: (6-48) + Nhiệt độ chênh trung bình của dầu đối với môi trường xung quanh: - Độ tăng nhiệt của lớp trên của dầu đối với môi trường xung quanh: (6-49) - Độ chênh nhiệt của dây quấn CA với không khí: - Độ chênh nhiệt của dây quấn HA với không khí: - Tất cả độ tăng nhiệt của dây quấn và dầu đều thoả mãn tiêu chuẩn. 7. Chỉ tiêu kinh tế của máy: + Trọng lượng đồng: + Trọng lượng tôn silích của lõi sắt: + Trọng lượng tác dụng của ruột máy: (6-52) + Thể tích thùng dầu: - Thể tích dầu trong thùng: Vd = Vt-Vr = 0,69 - 0,163 = 0,527 m3 (6-53) Trong đó: - Thể tích ruột máy: . Với gr = 5500 kg/m3 (6-54) +Trọng lượng dầu: Gd = (6-55) Trong đó Gdo: Là trọng lượng dầu trông hệ thống làm lạnh: 68 ống, mỗi ống dài 1,77 m. Trọng lượng dầu trong ống là 0,54 kg (bảng 60). + Bình dãn dầu: Bình dãn dầu làm bằng thép có chiều dày 2 mm được đặt nằm ngang trên nắp thùng. - Thể tích bình: Vgd = 0,1.Vd = 0,1.0,527 = 0,0527 m3 (6-56) - Chiều dài bình: lgd Ê B+2.a.10-3 = 0,6+2.1,298 .10-3= 0,603 m. Lấy lgd = 0,6m. - Đường kính bình giãn dầu . (6-57)