Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp

Chia sẻ: phucnguuson

Từ nguyên lý làm việc cơ bản trên ta có thể định nghĩa máy biến áp như sau: Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máy biến áp hai dây quấn. Dây quấn nối với nguồn điện để thu năng lượng vào gọi là dây quấn sơ cấp. Dây quấn nối với tải để...

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của
máy biến áp
1.1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP

3



i1 2
i2
u1
e
u2 Zt
1




φ
Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp một pha
Ta xét sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha hai dây quấn:
Dây quấn 1 có w1 vòng dây
Dây quấn 2 có w2 vòng dây
Được quấn trên lỏi thép 3
Khi đặt một điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn 1 sẽ có dòng điện i1
trong dây quấn 1, dòng điện i1 sinh ra sức từ động F=i1.w1 sức từ động này
sinh ra từ thômg φ móc vòng cả hai dây quấn 1và 2. Theo định luật cảm
ứng điện từ trong cuộn dây 1và 2 sẽ xuất hiện các sức điện động cảm ứng
e1 và e2 nếu dây quấn 2 nối với một tải bên ngoài zt thì dây quấn 2 sẽ có
dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp u2. Như vậy năng lượng của dòng điện
xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
Giả thiết điện áp đặt vào là hàm số hình sin thì từ thông do nó sinh ra
cũng là hàm số hình sin
Φ = Φ m = sin (ωt ) (1-1)
Do đó theo định luật cảm ứng điện từ, sức điện động cảm ứng trong các
cuộn dây 1và 2 sẽ là
dΦ dΦ m sin(ωt ) π π
e1 = − w1 = − w1 = − w1ωΦ m sin(ωt + ) = − E1 sin(ωt + )
dt dt 2 2

dΦ dΦ m sin(ωt ) π π
e 2 = − w2 = − w2 = − w 2 ωΦ m sin(ωt + ) = − E 2 sin(ωt + )
dt dt 2 2
Trong đó :
.ω.w1 .Φ m
E1 = = 4.44. f .w1 Φ m
2
.ω.w2 .Φ m
E2 = = 4.44. f .w2 Φ m
2
Là giá trị hiệu dụng của các sức điện động dây quấn 1 và 2. Các sức điện
π
động cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ thông một góc
2
Người ta định nghiã tỷ số biến áp của máy biến áp như sau:
E1 U 1
k= ≈
E2 U 2

Nếu bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn thì có thể coi
E1 ≈ U 1 ,
E2 ≈ U 2

do đó k được xem như là tỷ số điện áp giữa dây quấn 1và 2
1.3. ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP
Từ nguyên lý làm việc cơ bản trên ta có thể định nghĩa máy biến áp như
sau: Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý
cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này
thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không
thay đổi.
Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máy biến áp hai dây quấn. Dây quấn
nối với nguồn điện để thu năng lượng vào gọi là dây quấn sơ cấp. Dây quấn
nối với tải để đưa điện năng ra gọi là dây quấn thứ cấp. Dòng điện, điện áp,
công suất .. của từng dây quấn theo tên sơ cấp và thứ cấp tương ứng. Dây
quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp. Dây quấn có điện áp thấp gọi là
dây quấn hạ áp. Nếu điện áp thứ cấp bé hơn điện áp sơ cấp ta có máy biến
áp giảm áp, nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp
tăng áp.
Ở máy biến áp ba dây quấn, ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn có
dây quấn thứ ba với điện áp trung bình. Máy biến áp biến đổi hệ thống
dòng điện xoay chiều một pha gọi là máy biến áp một pha, máy biến áp
biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha gọi là máy biến áp ba pha.
Máy biến áp ngâm trong dầu gọi là máy biến dầu, máy biến áp không ngâm
trong dầu gọi là máy biến áp khô, máy biến áp có ba trụ nằm trong một mặt
phẳng gọi là máy biến áp mạch từ phẳng, máy biến áp với ba trụ nằm trong
không gian gọi là máy biến áp mạch từ không gian.
1.4. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC
Các đại lượng định của máy biến áp qui định điều kiện kỹ thuật của
máy. Các đại lượng này do nhà máy chế tạo qui định và thường được ghi
trên nhãn máy biến áp
- Dung lượng hay công suất định mức Sđm: là công suất toàn phần (hay
biểu kiến ) đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp, tính bằng kilô
vôn –ampe (KVA) hay vôn-ampe (VA).
- Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm: là điện áp của dây quấn sơ cấp
tính bằng kilôvôn (KV) hay vôn (V). Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân
nhánh thì người ta ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.
- Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm: là điện áp dây của dây quấn thứ
cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định
mức, tính bằng kilô vôn (KV) hay vôn(V).
- Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm: là những dòng
điện dây của dây quấn sơ cấpp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp
định mức, tính bằng kilôampe (KA) hay ampe (A).
- Tần số định mức fđm: tính bằng Hz. Thường máy biến áp điện lực có
tần số công nghiệp là 50 Hz hay 60 Hz.
Ngoài ra trên nhãn máy biến áp điện lực còn ghi những số liệu khác như;
số pha m, sơ đồ và tổ nối dây quấn, điện áp ngắn mạch un%, chế độ làm
việc (dài hạn hay ngắn hạn ), phương pháp làm mát ..
Khái niệm “ định mức “ còn bao gồm những tình trạng làm việc định
mức của máy biến áp nữa mà có thể không ghi trên nhãn máy như: hiệu
suất định mức, độ tăng nhiệt định mức, nhiệt độ định mức của môi trường
xung quanh.
1.5. CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp có các bộ phận chính sau đây: lõi thép, dây quấn và vỏ
máy.
1.5.1 Lõi thép
Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây
quấn. Theo hình dáng lõi thép người ta chia ra
- Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ: Dây quấn bao quanh trụ thép.
Loại này hiện nay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha
có dung lượng nhỏ và trung bình.




Hình 1-2: Máy biến áp kiểu lõi 1pha , 3pha
- Máy biến áp kiểu bọc
Mạch từ được phân ra hai bên và “ bọc “ lấy một phần dây quấn. Loại
này thường chỉ được dùng trong một vài nghành chuyên môn đặc biệt như
máy biến áp dùng trong lò điện, luyện kim, hay máy biến áp một pha công
suất nhỏ dùng trong kỹ thuật vô tuyến điện, âm thanh ..




Hình 1-3: Máy biến áp kiểu bọc




- Máy biến áp kiểu trụ bọc
Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn (80- 100 MVA
trên một pha ), điện áp thật cao (220-400 kV), để giảm chiều cao của trụ
thép, tiện lợi cho việc vận chuyển, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ được
phân sang hai bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ vừa kiểu
bọc
- Máy biến áp mạch từ không gian
Mạch từ của máy biến áp được phân bố trong không gian. Loại máy
biến áp này chỉ được chế tạo cho loại máy biến áp có công suất nhỏ và
trung bình.
1.5.2. Cấu tạo lõi thép
Lõi thép máy biến áp gồm hai phần: phần trụ và phần gông. Trụ là
phần lõi thép có dây quấn, gông là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau
thành mạch từ kín và không có dây quấn ( đối với máy biến áp kiểu bọc
và máy biến áp kiểu trụ – bọc thì hai trụ phía ngoài cũng đều thuộc về
gông ). Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi thép được ghép từ
những lá thép kỹ thuật điện có bề dày (0,27-0,35 mm) có phủ sơn cách
điện trên bề mặt. Trụ và gông có thể ghép với nhau bằng phương pháp
ghép nối hoặc ghép xen kẽ. Ghép nối thì trụ và gông ghép riêng, sau đó
dùng xà ép và bu lông vít chặt lại. Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải
ghép đồng thời và các lá thép được xếp xen kẽ với nhau lần lượt theo trình
tự a, b.


a b


Hình 1-4: Ghép xen kẽ lõi thép máy biến áp ba pha
Sau khi ghép, lõi thép cũng được vít chặt bằng xà ép và bu lông . Phương
pháp này tuy phức tạp song giảm được tổn hao do dòng điện xoáy gây nên
và rất bền về phương diện cơ học, vì thế hầu hết các máy biến áp hiện nay
đều dùng kiểu ghép này.
Do dây quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ thép thường làm
thành hình bậc thang gần tròn. Gông từ vì không có dây quấn, do đó, để
thuận tiện cho việc chế tạo tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản:
hình chữ nhật , hình chữ thập hoặc hình chữ T.
Để đảm bảo an toàn: toàn bộ lõi thép được nối đất với võ máy và võ máy
phải được nối đất.
1.5.3. Dây quấn
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng
lượng vào và truyền năng lượng ra. Kim loại làm dây quấn thường bằng
đồng, cũng có thể dùng dây quấn bằng nhôm nhưng không phổ biến. Theo
cách sắp xếp dây quấn cao áp và hạ áp, người ta chia ra hai loại dây quấn
chính: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
- Dây quấn đồng tâm
Dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây
quấn hạ áp thường quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn cao áp quấn
phía ngoài bọc lấy dây quấn hạ áp. Với cách quấn này có thể giảm bớt điều
kiện cách điện của dây quấn cao áp. Trong dây quấn đồng tâm lại có nhiều
kiểu khác nhau, dây quấn hình trụ, dây quấn hình xoắn, dây quấn xoáy ốc
liên tục.
- Dây quấn xen kẽ
Các bánh dây quấn cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ
thép.
1.5.. Võ máy
Võ máy gồm hai bộ phận thùng và nắp thùng.
- Thùng máy biến áp
Thùng máy làm bằng thép. Tùy theo dung lượng của máy biến áp mà
hình dáng và kết cấu thùng khác nhau. Lúc máy biến áp làm việc, một phần
năng lượng bị tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn
và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của chúng tăng lên. Để đảm bảo cho
máy biến áp vận hành liên tục với tải định mức trong thời gian qui định và
không bị sự cố, phải tăng cường làm lạnh bằng cách ngâm máy biến áp
trong thùng dầu. Đối với máy biến áp dung lượng lớn để giảm kích thứơc
của máy và tăng cường làm mát, người ta dùng loại thùng dầu có ống hoặc
thùng dầu có gắn các bộ tản nhiệt. Những máy biến áp có dung lượng trên
10000 kVA, người ta dùng những bộ tản nhiệt có thêm quạt gió để tăng
cường làm lạnh.
- Nắp thùng
Dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng như. Các
sứ đầu ra của dây quấn cao áp và hạ áp. Làm nhiệm vụ cách điện giữa dây
dẫn ra với võ máy. Bình giãn dầu, ống bảo hiểm. Ngoài ra trên nắp còn đặt
bộ phận truyền động của cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của
dây quấn cao áp.
1.6. TỔ NỐI DÂY CỦA MÁY BIẾN ÁP
Để máy biến áp có thể làm việc được các dây quấn pha sơ cấp và thứ
cấp phải được nối với nhau theo một qui luật xác định. Ngoài ra, sự phối
hợp kiểu nối dây quấn sơ cấp và thứ cấp cũng hình thành các tổ nối dây
quấn khác nhau. Hơn nữa, khi thiết kế máy biến áp, việc qui định tổ nối dây
quấn cũng phải thích ứng với kết cấu mạch từ để tránh những hiện tượng
không tốt như sức điện động pha không sin, tổn hao phụ tăng v.v ..
Trước khi nghiên cứu tổ nối dây của máy biến áp ta hãy xét cách ký
hiệu đầu dây và cách đấu các dây quấn pha với nhau.
1.6.1. Cách ký hiệu đầu dây
Các đầu tận cùng của dây quấn máy biến áp, một đầu gọi là đầu đầu,
đầu kia gọi là đầu cuối. Đối với máy biến áp một pha có thể tùy chọn đầu
đầu và đầu cuối. Đối với máy biến áp ba pha , các đầu đầu và đầu cuối
phải chọn một cách thống nhất: giả sử dây quấn pha A đã chọn đầu đầu
đến đầu cuối theo chiều kim đồng hồ ( hình vẽ ) thì dây quấn pha B, C còn
lại cũng phải chọn như vậy. Điều này rất cần thiết, bởi vì nếu một pha ký
hiệu ngược thì điện áp dây lấy ra sẽ mất tính đối xứng.




Hình 1-5: Cách qui ước các đầu đầu và đầu cuối của dây quấn máy
biến áp. Điện áp dây không đối xứng khi ký hiệu ngược.
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu người ta thường đánh dấu lên sơ
đồ dây quấn của máy biến áp với qui ước như sau.
Dây quấn cao áp Dây quấn hạ áp
Các đầu tận cùng
(CA) (HA)
Đầu đầu A,B,C a,b,c
Đầu cuối X,Y,Z x,y,z
Đầu dây trung tính
O hay N o hay n

Đối với máy biến áp ba dây quấn ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp
còn có dây quấn điện áp trung. Dây quấn này được ký hiệu như sau: đầu
đầu bằng các chữ Am, Bm, Cm; đầu cuối bằng các chữ Xm, Ym, Zm và đầu
trung tính bằng chữ Om.
1.6.2. Các kiễu đấu dây quấn
Dây quấn máy biến áp có thể đấu sao ( ký hiệu bằng dấu “ Y “ ) hay
hình tam giác ( ký hiệu bằng dấu “ D” hay “ Δ ” ). Đấu sao thì ba đầu X, Y,
Z nối lại với nhau, còn ba đầu A, B, C để tự do. Nếu đấu sao có dây trung
tính thì ký hiệu bằng dấu “ Yo”. Đấu tam giác thì đầu cuối của pha này nối
với đầu đầu của pha kia hoặc theo thứ tự AX – BY – CZ – A, hoặc theo
thứ tự AX – CZ – BY – A. Các máy biến áp công suất, thường dây quấn
cao áp được đấu Y, còn dây quấn hạ áp đấu tam giác, bởi vì làm như vậy
thì phía cao áp, điện áp pha nhỏ đi 3 lần so với điện áp dây, do đó giảm
được chi phí và điều kiện cách điện; phía hạ áp thì dòng điện pha nhỏ đi
3 lần so với dòng điện dây, do đó có thể làm nhỏ dây dẫn thuận tiện cho

việc chế tạo. Ngoài hai kiểu đấu dây trên, dây quấn máy biến áp có thể đấu
theo kiểu zic – zăc ( ký hiệu bằng chữ “ Z” ) lúc đó mỗi pha gồm hai nữa
cuộn dây trên hai trụ khác nhau nối tiếp và mắc ngược nhau. Kiếu đấu này
thường rất ít dùng vì tốn nhiều đồng hơn.
1.6.3. Tổ nối dây của máy biến áp
Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu
dây quấn sơ cấp so với kiểu đấu dây quấn thứ cấp. Nó biểu thị góc lệch
pha giữa các sức điện động dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp máy biến
áp. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố sau
- Chiều quấn dây
- Cách ký hiệu các đầu dây
- Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp
Để thuận tiện người ta không dùng “độ” để chỉ góc lệch pha đó mà
dùng phương pháp kim đồng hồ để biểu thị gọi là tổ nối dây của máy biến
áp. Cách biểu thị đó như sau: kim dài của đồng hồ chỉ sức điện động dây sơ
cấp đặt cố định ở con số 12, kim ngắn chỉ sức điện động dây thứ cấp đặt
tương ứng với các con số 1, 2, ... , 12 tùy theo góc lệch pha giữa chúng là
30, 60, ..., 360o . Như vậy theo cách ký hiệu này thì máy biến áp ba pha sẽ
có 12 tổ nối dây. Trong thực tế sản xuất nhiều máy biến áp có tổ nối dây
khác nhau rất bất tiện cho việc vận hành và chế tạo, vì thế ở nước ta chỉ sản
xuất máy biến áp điện lực có tổ nối dây như sau. Đối với máy biến áp một
pha có tổ I/I-12, đối với máy biến áp ba pha có các tổ nối dây Y/Yo-12
,Y/d-11, Yo/d-11.
1.7. Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép
Khi từ hóa lõi thép máy biến áp, do mạch từ bão hòa sẽ làm xuất hiện
những hiện tượng mà trong một số trường hợp những hiện tượng ấy có thể
ảnh hưởng đến tình trạng làm việc của máy biến áp. Khi máy biến áp làm
việc không tải ảnh hưởng của hiện tượng bão hòa mạch từ lớn nhất. Nghiã
là khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp hình sin, còn dây quấn thứ cấp hở
mạch. Sự ảnh hưởng của hiện tượng bão hòa mạch từ với máy biến áp một
pha và ba pha có sự khác nhau. Đối với máy biến áp ba pha ảnh hưởng của
hiện tượng bão hòa mạch từ còn phụ thuộc vào kiểu dáng mạch từ và tổ nối
dây của máy biến áp.
1.7.1. Máy biến áp một pha

Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp sẽ sinh ra dòng điện không tải io chạy
trong nó, dòng điện không tải io sinh ra từ thông φ chạy trong lõi thép máy
biến áp. Giả sử điện áp đặt vào hai đầu cuôn dây sơ cấp có dạng u=Umsin

ω t và bỏ qua điện áp rơi trên điện trở dây quấn, thì u=-e =w nghĩa là từ
dt
π
thông sinh ra cũng biến thiên hình sin theo thời gian. φ = φ m sin(ωt − ) .
2
Nếu không kể đến tổn hoa trong lõi thép thì dòng điện không tải io chỉ
thuần túy là thành phần dòng điện phản kháng dùng để từ hóa lõi thép io=iox
. Do đó những quan hệ φ = f (io ) cũng chính là quan hệ từ hóa B=f(H).
Theo lý thuyết cơ sở kỹ thuật điện thì do hiện tượng bão hòa mạch từ, nếu
φ là hình sin, i0 sẽ không sin mà có dạng nhọn đầu và trùng pha với φ ,
nghĩa là dòng điện io ngoài thành phần sóng cơ bản io1 còn có các thành
phần sóng điều hòa bậc cao: bậc 3, 5, 7 ,... , trong đó thành phần sóng bậc 3
io3 lớn nhất và đáng kể hơn cả, còn các thành phần khác không đáng kể có
thể bỏ qua. Nếu mạch từ càng bảo hòa thì io càng nhọn đầu do đó thành
phần sóng bậc cao càng lớn đặc biệt là thành phần sóng bậc ba.

Khi có kể đến tổn hao trong lõi thép thì quan hệ φ = f (io ) là quan hệ từ
trễ B(H). Khi đó dòng điện từ hóa gồm hai thành phần, tác dụng và phản
kháng, io có dạng nhọn đầu và vượt trước φ một góc α nào đó. Góc α lớn
hay bé tùy thuộc mức độ trể của B đối với H nhiều hay ít, nghĩa là tổn hao
từ trễ trong lõi thép nhiều hay ít, vì thế α được gọi là góc tổn hao từ trể.
Trên thực tế Ior
X 2 − X1 x 2 − x1

1,207.1,58 − 1,251.1,56 1,251 − 1,207
Pg = + 1,585 = 1,262 (W/kg)
1,58 − 1,56 1,58 − 1,56

Suất từ hóa q của tôn cán lạnh 3404 tra bảng tr617
Bt = 1,62T , qt = 1,958(VA / kg ) , Bg = 1,585T tra bảng với

B1 = 1,58T , q1 = 1,675 (VA / kg ); B 2 = 1,60T , q 2 = 1,775T , dùng phương pháp nội suy
ta có:
y 2 − y1
yt=y1+ ( x t − x1 )
x 2 − x1

1,775 − 1,675
q g = 1,675 + (1,585 − 1,58) = 1,7(VA / kg )
1,60 − 1,58



2.3.2.3. Các khoảng cách cách điện chính
Dựa vào điện áp thử của cuộn cao áp và cuộn hạ áp tra bảng XIV-1 để
tra ra khoảng cách cách điện, ta có:
- Khoảng cách cuộn hạ áp đến gông l01=l02=75mm
- Khoảng cách cuộn hạ áp đến trụ: δ 01 = 5 x0,05(cm) ; a d 1 = 13(mm)
;d01=23mm;l01=45mm
- Giữa dây quấn cao áp và gông δ d = 2(mm)
- Ống cách điện giữa dây quấn cao áp và hạ áp δ 12 = 6(mm )
-Giữa cuộn CA và cuộn HA a12 = 27 ( mm )

- Giữa các dây quấn cao áp a 22 = 30(mm )
- Tấm chắn giữa các pha(giữa hai cuộn cao áp) a22=30mm;
δ 22 = 3( mm )

- Phần đầu thừa của ống cách điện l d = 50(mm)
2.3.2.5. Tính các hệ số
Tt
a. Hệ số lợi dung lõi thép: kld=kc.kđ, kđ=
Tb

trong đó Tt(hay Tg) là tiết thuần thép hay tiết diện tác dụng của trụ hay
gông, Tg là tiết diện tác dụng toàn bộ hình bậc thang của trụ hay gông tra ở
Tb T
bảng ta có kđ=0,913, kc= = b 2 chọn kc=0,93, trong đó Tb là tiết diện
Ttr πd
4
hình bậc thang đã kể đến các chi tiết chiếm chỗ như đệm cách điện đai ép
lỗ bắt gông.
k ld = 0,93.0,913 = 0,849

Từ Sp ta tra ra được a=1,4; b=0,26; k f =0,81; β = 1,3 ÷ 1,6 ;ta thiết kế dạng máy

với gông hình thang nhiều bậc nên có e= 0,411;chọn β =1,5

S ' .a r . k r 2500.6,1.0,95
A= 164 2 2
= 164 = 34,04
fu nx B t k ld 50.7,48.1,62 2.0,849 2

A1=5,663.10-2.a.A3kld= 5,663.10 −2.1,4.0,849.34,04 3 = 2655(kg )
A2=3,6.10-2A2.kld.lo= 3,6.10 −2.34,04 2.0,849.7,5 = 265,6 (kg)
B1=2,4.10-2kg.kld.A3(a+b+e)
= 2,4.10 −21,022.0,849.34,04 3 (1,4 + 0,26 + 0,411) = 1701(kg)
B2 =
2,4.10 -2.kg.kld.A2(a12+a22)= 2,4.10 −21,022.0,849.34,04 2 (2,7 + 3,0) = 137,54 (kg)
S p .a 2 7500.1,4 2
C1 = K dq . = 2,46.10 2 = 3637(kg)
k f .k 2 ld .BT u nr . A 2
2
0,84.0,849 2.1,62 2.0,56.34,04 2
−πu nr −π 0 , 56
100 100
-Kn= 1,41 (1 + e u nx
) = 1,41 (1 + e 7 , 48
) = 33,66
un 7,5

Pn 4200
-M=0,2453.10 −4 k 2 k f k R
n =0,2453.10 −4 19,353 2 0,81.0,95 =18,85
A.a 37,66.1,4

Mpa
2 A2 + B2 2 265,6 + 137,54
B= = = 0,158
3 B1 3 1701

-Tỷ lệ giữa giá đồng PBV và thép 3404 là kFeCu=2,21
A1 2655
-C= = = 0,52
3B1 3.1701

2 C1 2 3637
-D= k FeCu .k cd = .2,21.1,06 = 3,339
3 B1 3 1701

-Ta có đẳng thức :
x 5 + Bx 4 -Cx-D= x 5 + 0,158x 4 -0,52x-3,339 =0
Khi β = 1,3 ÷ 1,6 thì hàm trên đạt cực tiểu tại β = 1,3
-Ứng với mật độ dòng điện Jvà lực điện động cho phép , tìm ra khoảng
cách hạn chế của β
2,4C1 2,4.3637
Có x j ≤ 4,5 = 4,5 = 2,28
k f Pn 0,81.42000

β j = x 4 = 2,28 4 = 27
j


60 60
xσ ≤ 3 =3 = 1,47
M 18,85

βσ = xσ = 1,47 4 = 4,68
4



-Trọng lượng tôn silíc ở các góc của gông ;
Gg=0,493.10 −2 . k l k g A 3 x 3 = 0,493 .1,022.0,849.10 −2 .34,04 3 .x 3 = 168,7x 3
C1 3637
- G dq = = 2 (kg )
x2 x
2.3.2.6. Tiết diện trụ: sơ bộ tính theo công thức
2
Tt = 0,785.k ld . A 2 .x 2 = 0,785.0,849.37,66 2 x 2 = 772,25x

2.3.2.7. Tiết diện khe hở không khí: mối nối thẳng
Tk=Tt=772,25x2,
2.3.2.8. Tổn hao không tải: xác định theo công thức
Po = k pf .( pT Gt + Gg. p g ) = 1,25(1,353Gt + Gg1,262) = 1,691Gt + Gg1,578

Pt = 1,353(W / Kg ) , pg=1,262(W/kg)



2.3.2.9. Công suất từ hóa: theo công thức 20-45 trang 203 tài liệu 2 ta có
Q=k ''f (Qc + Q f + Qk )

Qc= qT GT + qG GG = 1,958GT + 1,7GG
Qf=40q T .Gg = 40.1,958Gg = 78,32Gg

Q K = 3,2.qk .ST = 3,2.772,25.0,0956 X 2 = 236,25 X 2
lấy k ,f, = 1,25

Q o =k ''f (Qc + Q f + Qk ) =2,448G T +2,125G G +97,9G g +295,3X 2
β 1.3 1.4 1.5 1.6
x= β 4
1.06779 1.087757 1.106682 1.124683


x2 = 4
β 2

1.140175 1.183216 1.224745 1.264911
x3 = 4
β 3




A 1 / x = 2655 / x 1.217468
2486.444
1.287052
2440.802
1.355403
2399.063
1.422624
2360.665

A 2 x 2 = 265 , 6 x 2
232.9467 224.473 216.8615 209.9752
GT = ( A1 / x) + A2 x 2
2719.391 2665.275 2615.925 2570.64
B 1 x 3 = 1701 x 3
2070.913 2189.275 2305.541 2419.883
B 2 x 2 = 137 , 54 x 2
156.8197 162.7395 168.4514 173.9759
GG = B1 x 3 + B2 x 2
2227.733 2352.015 2473.992 2593.859
G Fe = GG + GT
4947.123 5017.29 5089.917 5164.5
G g = 168 , 7 x 3
205.3869 217.1257 228.6565 239.9967
P0 = 1, 691 G t + Gg 1,578
Q0 = 2,448G + 2,125G
T G
8113.852 8218.46 8327.488 8440.063
2
+ 97,9G + 295,3X
g 31835.07 33128.63 34408.15 35674.08
i ox = Q 0 / 10 S p

= Q 0 / 7500 4.244676 4.417151 4.587754 4.756544

G dq = C1 / x 2

3189.861 3073.826 2969.598 2875.301
= 3637 / x 2
GCu = 1,66Gdq
5295.17 5102.551 4929.532 4773
K CuFe GCu = 2,21GCu
11702.32 11276.64 10894.27 10548.33
Ctd = GFe + K CuFe GCu
'

16649.45 16293.93 15984.18 15712.83
k f Pn 0,81.42000
J= =
KGdq 2,4Gdq
2.106983 2.146384 2.183726 2.219245
= 119 / Gdq
σ cp = Mx3 = 18.85x
22.94927 24.26093 25.54935 26.81646
d = A . x = 34 , 04 x
36.34757 37.02725 37.67146 38.28421

d12 = ad = 1,4d
50.8866 51.83815 52.74004 53.59789
122.9107 116.2656 110.4025 105.1859



5.154086 5.250464 5.341812 5.428701

61.74069 62.78861 63.78185 64.72659




2.3.2.11. Dòng điện không tải
- Dòng điện không tải tác dụng
po
ior= %
10.S

- Dòng điện không tải phản kháng
Q0
i0x= %
10.S

- Dòng điện không tải toàn phần
io = i 2 or + i 2 0 x %
Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa GFe=f( β ):

5200
5150
trọng lượng sắt




5100
5050
5000 Series1
4950
4900
4850
4800
1.3 1.4 1.5 1.6
beta
Đồ thị biểu diển mối quan hệ : Po=f( β )

8500
8400
tổn hao ko tải 8300
8200 Series1
8100
8000
7900
1.3 1.4 1.5 1.6
bê ta




Đồ thị biểu diễn mối quan hệ io=f( β )

4.8
4.6
Dòng I0x




4.4
Series1
4.2
4
3.8
1.3 1.4 1.5 1.6
Bêta


Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ct’=f( β )



17000

16500
Giá thành




16000 Series1

15500

15000
1.3 1.4 1.5 1.6
Bêta
2.3.2.12. Lựa chọn phương án
Theo bảng đã tính và đồ thị đã vẽ thì các đại lượng được quan tâm theo
β , GFe, Gdq, po, io, Ctd’=f( β ).Từ đồ thị ta chọn được β để Ctd’ tác dụng
đạt min
Vậy ta chọn β = 1,6
Từ đó suy ra đường kính trụ sắt lõi thép: d = A4 β = 34,04 4 1,6 =38,28(cm)
d12=1,4.38,28=53,59cm
- Chiều cao cuộn dây


π .d12 π .0,5359
l= = = 1,05(m)
β 1,6

-Tiết diện lõi sắt:S T=772,25x2=976,8cm2
-Chiều cao trụ lõi sắt lT=l+2lo=105+2.7,5=120cm
-Khoảng cách giữa các trụ lõi sắt C=64,73cm
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP


3.1. CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI DÂY QUẤN
Yêu cầu chung về dây quấn có thể chia thành hai loại yêu cầu sau
đây: yêu cầu về vận hành và yêu cầu về chế tạo.
3.1.1. Yêu cầu về vận hành
Có thể chia thành yêu cầu về mặt điện và mặt cơ
a) Về mặt điện
Khi vận hành dây quấn máy biến áp có điện áp, do đó cách điện của
máy biến áp phải tốt, nghĩa là phải chịu được điện áp làm việc bình thường
và quá điện áp do đóng cắt mạch trong lưới điện hay do quá điện áp thiên
nhiên gây nên. Quá điện áp do đóng cắt với điện áp làm việc bình thường,
thường chủ yếu là đối với cách điện chính của máy biến áp, 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 cách điện dọc của
máy biến áp. Tức là giữa các vòng dây, lớp dây hay giữa các bánh dây của
từng dây quấn.
b) Về mặt 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) Về mặt chịu nhiệt
Khi vận hành bình thường cũng như trong trường hợp ngắn mạch, trong
một thời gian nhất định, dây quấn không được nóng quá nhiệt độ cho
phép. Vì lúc đó chất cách điện sẽ bị nóng qúa mà chóng hư hỏng hoặc bị
già hóa làm cho nó mất tính đàn hồi, hóa giòn và mất tính chất cách điện.
Vì vậy khi thiết kế phải đảm bảo sao cho tuổi thọ của chất cách điện đạt
từ 15 đến 20 năm.
3.1.2. Yêu cầu về chế tạo
Yêu cầu sao cho kết cấu đơn giản, tốn ít nguyên liệu và nhân công, thời
gian chế tạo ngắn và giá thành hạ nhưng vẫn đảm bảo được các yêu cầu về
mặt vận hành.
3.2. THIẾT KẾ DÂY QUẤN HẠ ÁP
3.2.1. Lựa chọn kết cấu dây quấn hạ áp
Việc lựa chọn kết cấu dây quấn kiểu nào là phải tùy thuộc vào yêu cầu về
vận hành và chế tạo trong nhiệm vụ thiết kế. Những yêu cầu chính là: đảm
bảo độ bền về mặt điện, cơ, nhiệt, đồng thời chế tạo đơn giản và rẻ tiền.
Chủ yếu phụ thuộc vào những đại lượng điện của chúng : dòng điện tải trên
một trụ It, công suất trên trụ S’ , điện áp định mức và tiết diện ngang một
vòng dây s.
Trước hết ta phải xác định tiết diện của mỗi vòng dây của dây quấn hạ áp
theo biểu thức:
It
s= ( m 2 ) (3-1)
Δ tb

Δ tb : mật độ dòng điện trung bình trong dây quấn được xác định theo

biểu thức:
p n .u v
Δ tb = 0,746.k f . .10 4 ( A / m 2 )
S .d 12

Trong đó uv là điện áp của một vòng dây được xác định theo công thức:
uv=4,44.f.St.Bt.10-4=4,44.50.976,8.1,62.10-4 =35,13(V)
-Trọng lượng sắtGFe=5164kg ,trọng lượng đồng GCu=4773kg
-mật độ dòng điện j=2,2192A/mm2,ứng suất dây quấn cho phép là σ
cp=26,82 Mpa, Tổn hao không tải Po=8440,1W
Ta có số vòng dây của một pha dây quấn hạ áp
U f2 12700
w2 = = = 361,5(vòng)
uv 35,13

ta chọn w2 là 362vòng
U f2 12700
Tính lại điện áp của một vòng dây uv= = = 35,08(V)
w2 362



p n .u v 42000 .35,08
Δ tb = 0,746.k f . . = 0,746.0,84 =2,3(A/mm2)
S .d 12 7500.53,59



It I f 2 196,83
Tiết diện sơ bộ vòng dây: s2’= = = =85,54(mm2)
Δ tb Δ tb 2,3

Theo bảng 38 tài liệu 1 với S=7500(KVA), It=196,83(A), U=22(KV), ,
chọn dây quấn hình ống, dây dẫn hình chữ nhật, s2’=84,82(mm2)với
a=5,1mm;b=16,8mm. Với dây quấn hình ống kép hai lớp quấn nối tiếp với
nhau. Quấn lớp trong từ trên xuống dưới sau đó quấn lớp ngoài quấn ngược
từ dưới lên. Như vậy đầu dây lớp trong và đuôi dây lớp ngoài có điện áp
bằng điện áp pha dây quấn. Giữa hai lớp dây quấn có rãnh dầu làm mát dày
6 (mm)Dây quấn đứng
3.2.2. Tính toán dây quấn hạ áp
-Số vòng dây của 1 lớp: l2=lv2(wl2+1)+(0,5-1,5).(cm)
105=0,51(wl2+1)+1 wl2=203
- Chiều cao hướng trục mỗi vòng dây: kể cả cách điện, sơ bộ có thể tính
l2 105
hv2= = =0,515 (cm)
wl 2 + 1 203 + 1

Số vòng dây được tăng thêm 1là vì muốn quấn thành ống phải chuyển
sang vòng sau đó mới quấn được tuy mới được một vòng nhưng chiều cao
phải được tăng thêm 1 vòng ở chỗ chuyển vòng
Căn cứ vào hv2 và s2’ ta chọn dây dẫn, theo bảng 44-10 tài liệu 2 ta chọn
kích thứơc dây dẫn cuộn hạ áp như sau:
- Mật độ dòng điện thực của sây quấn
If2 196,83
Δ2 = = =2,32(A/mm2)
s2 84,82

-Số lớp dây:n=362/203=1,78 vây ta quấn thành 2lớp, mỗi lớp có 181vòng
- Chiều cao tính toán của dây quấn hạ áp
l2=hv2(w22+1)+(0,005-0,015)(m)
l2=lv2(w22+1)+(0,005-0,015).103 =0,51(181+1).+1 =94(cm)
trị số 0,005-0,015 m là chiều cao tăng lên kể đến việc quấn không chặt lấy
bằng 7,6 mm:

a 01 a2

a'
a
d
D'
b b'
2

D'' 2
h


a
21




Hình 3-1: Dùng để xác định kích thước của dây quấn hạ áp
- Bề dày của dây quấn hạ áp: đối với dây quấn hình ống kép ta có
a2=(4.a’+3a22)=(4.16,1+3.5)= 79,4(mm), trong đó a’ bề dày một lớp kể cả
cách điện a22 là bề rộng rãnh dầu ở giữa hai lớp:
- Đường kình trong của dây quấn hạ áp
D2’=d+2.a01=38,28+2.0,23=38,74 (cm)
- Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp
D2’’=D2’+2.a2=38,74+2.0,794=40,328 (cm)
- Bề mặt làm lạnh của dây quấn hạ áp: theo cộng thức 3-17
M2=n.t.k. π (D2’+D2’’)l2
trong đó n là số rãnh dầu dọc trục của dây quấn hạ áp: n=1, 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
--> M2=1.3.0,75. π (0,3874+0,40328).0,94=5,254 (m2)
-Trọng lượng của dây quấn hạ áp: tính theo công thức 4-4a trang 103 tài
liệu 1
D ' 2 + D '' 2 D'2 + D22
GCu 2 = tπ w2 .s 2 .γ Cu = 28.10 3.t. w2 s 2
2 2
0,3874 + 0,40328
= 28.10 3.3 626.84,82.10 − 6
2
=>GCu2=1763,3(kg), theo bảng 24 tài liệu 1 cần phải tăng trọng lượng dây
dẫn do cách điện lên 2% nên trọng lượng của dây dẫn là
Gdd2=1,02 .GCu2=1,02.1763,3=1798,55 (kg)
3.2.3. Bố trí dây quấn hạ áp
Dây quấn hạ áp được quấn thành bốn lớp. Vì dây quấn hạ áp làm bằng
dây dẫn hình chữ nhật nên để quấn được dây dọc theo đường tròn trụ ta bố
trí 12 căn dọc bằng gỗ. Kích thước của căn dọc cụ thể như sau 4x20x454
mm . Căn dọc được đặt trên lớp cách điện dày 1 mm quấn quanh trụ . Quấn
xong lớp thứ nhất ta lại đặt 12 căn dọc với kích thước 6x20x 454 mm để
làm rãnh dầu dọc trục làm mát dây quấn.




Hình 3-2: Dây quấn hạ áp




3.3. THIẾT KẾ DÂY QUẤN CAO ÁP
- Số vòng dây của dây quấn cao áp ứng với điện áp định mức
U f1 35
w1đm=w2 = 362 =576(vòng )
Uf2 22

- Sơ bộ chọn mật độ dòng điện: theo công thức 3-30 tài liệu 1
2
Δ1 = 2.Δ tb − Δ 2 =2. 2,3-2,32=2,28(A/mm )
- Sơ bộ chọn tiết diện dây dẫn
I f1 123,72
s1’= = =54,26(mm2)
Δ1 2,28

- Theo bảng VI.1 chọn dây quấn cao áp: với S=7500(KVA),
Uf1=35(KV), If1=123,72 (A) ta chọn kiểu dây quấn tiết diện chữ nhật có các
kích thước a=3,28;b=16,8mm;s=54,62mm2 Cách điện hai phía của dây
dẫn là 2. δ =3.2=6 (mm), chỉ dùng một sợi dây n=1
- Mật độ dòng điện thực
I f1 123,72
Δ1 = = =2,265(A/mm2)
s1 54,62

- Số vòng dây trong một lớp: theo công thức 13-44a tài liệu 1
l1=lv1(wl1+1)+1 105=0,328(wl1+1)+1 wl1=316vòng
576
-Số lớp dây cuộn cao áp:n= =1,82
316
Vậy ta quấn thành 2 lớp , mỗi lớp có 288 vòng
- Bề dàydây quấn cao áp
a1=2a’+a11
a11=3cm là cách điện giữa 2 lớp dây cao áp
a’ là chiều dày 1 sợi dây cao áp a1=2.1,68+3=6,63cm

- Bố trí dây quấn

Dây quấn cao áp được bố trí làm hai nữa có rãnh dầu ở giữa để tăng
cường làm mát cho dây quấn. Vì nữa bên trong tản nhiệt và làm mát khó
hơn nên ta chia số lớp ít hơn, a
01 a a a
2 12 1




d
Hình 3-4: Bố trí dây quấn để xác D' 2

D'' 2
định kích thước dây quấn D' 1

D'' 1



a
21 a
11
- Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau:
U11=2.w11.uv=2.288.35,13=20205(V)
Căn cứ vào U11 tra bảng 26 tài liệu 1 ta tra ra cách điện giữa các lớp
U11=3554 ⊂ (3501-4000)V cách điện giữa các lớp gồm 40 lớp giấy cáp
chiều dày của mỗi lớp δ = 0,12 mm. Đầu thừa cách điện lớp ở một đầu dây
quấn lđl=30 mm
Kích thước rãnh dầu dọc giữa dây quấn cao áp tra bảng 44b tài liệu 1 ta có
a11=6mm
- Đường kính trong của dây quấn cao áp
D1’=D2’’+2.a12=40,328+2.2,7=45,728 cm; a12 là bề rộng rãnh dầu giữa dây
quấn cao áp và hạ áp a12=27mm tra theo điện áp thử của cuộn cao áp D2’’
đường kính ngoài của cuộn hạ áp
- Đường kính ngoài của dây quấn cao áp
D1’’=D1’+2.a1=45,728+2. 6,63=58,988 cm
- Trọng lượng của dây quấn cao áp
Trọng lượng của dây quấn cao áp tính theo công thức 4-4a trang 103 tài
liệu 1
D ' 1 + D '' 2 D ' 1 + D '' 1
GCu1 = tπ w1 .s1 .γ Cu = 28.10 .t.
3
w1 s1
2 2
45,728 + 58,988
= 28.3 576.54,62.10 −5
2
=>GCu1= 1383,68 (kg), cần phải tăng trọng lượng dây dẫn do cách điện lên
4% nên trọng lượng của dây dẫn là:
Gdd2=1,04 .GCu2=1,04.1383,68=1439 (kg)
- Bề mặt làm lạnh của dây quấn cao áp


L1=lv1(wl1+1)+(0,005-0,015).103=0,328(288+1)+1=95,79cm
Đối với dây quấn cao áp có hai tổ lớp , giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh tổ
lớp trong quấn trực tiếp lên ống cách điện thì có ba mặt làm lạnh bề mặt
làm lạnh được tính theo công thức 3-42c trang 94 tài liệu 1
M1=1,5.t.k. π ( D1’+D1’’)l1=
=1,5.3.0,88. π (0,45728+0,58988).0,9579= 12,48 m2
Hình 3-5: Dây quấn cao áp :

a1



vành đệm bằng cách điện
2- dây quấn
3- tấm lót cách điện lớp



a11


Đối với dây quấn cao áp dây dẫn tròn, nên dây quấn được quấn trên ống nhựa
bakelit chiều dày ống bakelit là 3 mm chiều cao là 454 mm để tăng cường làm
mát giữa dây quấn cao áp ta làm rãnh dầu dọc trục để tạo rãnh dầu ta bố trí 12
căn dọc bằng gỗ để định dạng dây quấn kích thước căn dọc như sau 6x20x454
mm.
Sau khi thiết kế xong dây quấn ta phải tính toán kiểm tra xem dây quấn
thiết kế có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra như tổn hao ngắn mạch, điện
áp ngắn mạch. Dây quấn có chịu được lực cơ học khi ngắn mạch
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

4.1. XÁC ĐỊNH TỔN HAO NGẮN MẠCH
Tổn hao ngắn mạch của máy biến áp là tổn hao trong dây quấn khi ngắn
mạch một dây quấn còn dây quấn kia đặt điện áp ngắn mạch Un để cho
dòng điện trong cả hai dây quấn đều bằng định mức.
+ Tổn hao ngắn mạch có thể chia ra các thành phần như sau
- Tổn hao chính, tức là tổn hao đồng trong dây quấn cao áp và hạ áp do
dòng điên gây ra pCu1 và pCu2
- 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 gây ra pf1và pf2
- Tổn hao chính trong dây dẫn ra pr1, pr2
- Tổn hao phụ trong dây dẫn ra. Tổn hao này rất nhỏ ta có thể bỏ qua
- Tổn hao trong vách thùng dầu và các kết cấu kim loại khác pt do từ trường
tản gây nên
Thường tổn hao phụ được gộp vào trong tổn hao chính bằng cách thêm
vào hệ số tổn hao phụ. Vậy tổn hao ngắn mạch sẽ được tính theo biểu thức:
pn=pCu1.kf1+pCu2.kf2+pr1+pr2+pt (W)
4.1.1. Tổn hao chính
- Tổn hao trong dây quấn hạ áp
pCu2=2,4 Δ2 2 GCu2=2,4.2,322. 1763,3=22777,89(W)
- Tổn hao trong dây quấn cao áp
pCu1=2,4 Δ21 GCu1=2,4. 2,2652. 1383,68=17036,62(W)
4.1.2 . Tổn hao phụ trong dây quấn
Như trên đã nói tổn hao phụ thường được ghép vào tổn hao chính bằng
cách thêm hệ số kf vào tổn hao chính: pCu+pf=pCu.kf
Do đó việc xác định tổn hao phụ là xác định trị số kf. Trị số này đôi với
mỗi loại dây quấn sẽ khác nhau. Nó phụ thuộc vào kích thước hình học của
mỗi loại dây dẫn, vào sự sắp xếp của dây dẫn trong từ trường tản ... Người
ta đã tìm ra biểu thức tính toán của kf như sau:
B

- Dây quấn hạ áp


n dây dẫn

m dây dẫn
n k 2 1



Hình 4-1 : Dùng để xác định tổn hao l
b




trong dây quấn hạ áp

a φδ




Đối với dây dẫn hạ áp với dây quấn hình chữ nhật với n=2 theo công thức
4-10a
b.m
kf2=1+0,095.108. β 2 a4.(n2-0,2), trong đó β = .k r , m=39 số thanh dẫn
l
song song với từ trường tản, b=8,6mm kích thước thanh dẫn song song với
từ trường tản , kr=0,95 hệ số Ragovski. Thay số vào ta được
8,6.39
β= 0,95 =0,85127
394
n=2 số thanh dẫn thẳng góc với từ trường tản, a=6,5 mm kích thước của
thanh dẫn thẳng góc với từ trường tản
kf2=1+0,095.108. β 2 a4.(n2-0,2)=1+0,095(0,85127)2.6,54(22-0,2).10-4=
1,0467
- Dây quấn cao áp




n dây dẫn

Hình 4-2: Dùng để xác định tổn hao trong m l
dây
dây quấn cao áp dẫn

φδ



Đối với dây quấn cao áp dùng dây dẫn tròn theo công thức 4-10c trang
105 tài liệu 1 ta có
kf1=1+0,044.108 β d4.n2
2




d .m
trong đó β = .k r , d=1,56 mm là đường kính dây dẫn tròn, m=200
l
d .m 1,56.200
β= .k r = .0,95 =0,7523
l 394

2
kf1=1+0,044.10 d .n =1+0,044.(0,7523)21,564132= 1,0025
4 2


- Tổn hao đồng trong dây quấn
pCu1.kf1+pCu2.kf2=pCu+pf=17036,62. 1,0025+22777,9. 1,0467=40920,84
(W)
4.1.3. Tổn hao chính trong dây dẫn ra
Tương tự như tổn hao trong dây quấn tổn hao trong dây dẫn ra xác định
bằng biểu thức
- Đối với dây quấn hạ áp
pr2=2,4. Δ2 2 .Gr2 (W)
2
Δ 2 =2,32(A/mm ) lấy bằng mật độ dòng điện trong dây dẫn hạ áp

Gr2=lr2.sr2. γ (kg) , lr2 chiều dài của dây dẫn ra gần đúng có thể lấy như sau
đối với dây quấn hạ áp nối sao theo 4-14 trang 106 tài liệu1 ta có:
lr2=7,5l=7,5.94= 705cm , sr2 tiết diện của dây dẫn ra lấy bằng tiết diện vòng
dây của cuộn hạ áp sr2=84,82 mm2, γ = 8900 (kg/m3) trọng lượng riêng của
đồng
Gr2=lr2.sr2. γ = 705. 84,82. 8900.10-8= 5,322(kg)
pr2=2,4. Δ2 2 .Gr2=2,4.2,322. 5,322=68,75(W)
- Đối với dây quấn cao áp


pr1=2,4. Δ21 .Gr1 (W)
2
Δ 1 =2,265 (A/mm ) lấy bằng mật độ dòng điện trong dây dẫn cao áp

Gr1=lr1.sr1. γ (kg), lr1 chiều dài của dây dẫn ra gần đúng có thể lấy như sau
đối với dây quấn cao áp nối tam giác theo 4-15 trang 106 tài liệu1 ta có:
lr1= lr2 =705cm, sr1 tiết diện của dây dẫn ra lấy bằng tiết diện vòng dây của
cuộn hạ áp sr1=54,62 mm2 , γ = 8900 (kg/m3) trọng lượng riêng của đồng
Gr1=lr1.sr1. γ = 705. 54,62. 8900.10-8=3,427 (kg)


pr1=2,4. Δ21 .Gr1=2,4. 2,2652. 3,427=42,195 (W)
4.1.4. Tổn hao vách thùng và các chi tiết kim loại khác
Như đã biết, một phần từ thông tản của máy biến áp khép mạch qua vách
thùng dầu, các xà ép gông, các bu lông và các chi tiết bằng sắt khác. Tổn
hao phát sinh trong các bộ phận này chủ yếu là vách thùng dầu có liên quan
đến tổn hao ngắn mạch.
Tổn hao này khó tính chính xác được. Vì kích thước thùng dầu chưa biết
thì đối với máy biến áp hai dây quấn ta tính gần đúng theo công thức sau 4-
21 tài liệu 1 pt=10.k.S, trong đó k là hệ số xác định theo bảng 40a tài liệu 1
k=0,03-0,04 ta chọn k=0,03
pt=10.k.S=10.0,03.7500= 2250 (W)
4.1.5. Tổng tổn hao ngắn mạch của máy biến áp
pn=pCu1.kf1+pCu2.kf2+pr1+pr2+pt
=40920,84+42,195+68,75+2250= 43281,785(W)
4.1.6. Tổn hao ngắn mạch khi điện áp là định mức
pnđm=pn-0,05.pCu1.kf1=43281,785-0,05.17036,62. 1,0025=42427,82 (W)
4.1.7. Sai số của tổn hao ngắn mạch so với yêu cầu đặt ra
p ndm − p ntc 42427 ,82 − 42000
Δp n = = .100 =1,01%kr=1-0,043=0,957
πl π .940
là hệ số kể đến từ thông tản thực tế không hoàn toàn đi theo dọc trục. Thay
số vào ta dược
7,9.S , . f .β .a r .k r 7,9.7500.50.1,438.60.0,957 − 4
unx = 2
.10 −1 (%) = .10 = 8,41%
u v 3.31,13 2



4.2.3. Điện áp ngắn mạch toàn phần
Sau khi đã xác định được unr, unx ta có thể tính được un theo biểu thức
un= u 2 nr + u 2 nx = 0,577 2 + 8,412 = 8,43%
4.2.4. Sai lệch của điện áp ngắn mạch so với tiêu chuẩn
u n − u ntc 8,43 − 7,5
Δu n = = .100= 0,125%
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản