Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu

Chia sẻ: phucnguuson

Chúng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu . Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó. Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan trọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện. Khi...

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

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp điện
lực 3 pha ngâm dầu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu


LỜI MỞ ĐẦU

húng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của
khoa học kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa
được đặt lên hàng đầu .

Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được
ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó.

Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng
quan trọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới
được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện. Khi điện đã được sản xuất ra
thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện
năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và
giảm điện áp lưới sao cho phù hợp nhất đối với việc tăng điện áp lên cao
để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũng như giảm điện áp cho phù
hợp với nơi tiêu thụ .

Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) là một bộ phận rất
quan trọng trong hệ thống điện .MBAĐL ngâm dầu là loại máy được sử
dụng rất phổ biến hiện nay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này
có được .Nhờ đó mà MBAĐL ngâm dầu ngày càng dược sử dụng rộng rãi
hơn và không ngừng được cải tiến sao cho phục vụ nhu cầu của người sử
dụng đươc tốt nhất .

Bằng tất cả cố gắng của mình ,với những kiến thức nhận được từ thầy
cô và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đức Sỹ ,mà tôi đã làm
nên bài thiết kế tốt nghiệp này.




1
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của tôi là:

THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU

Bài thiết kế tốt nghiệp của tôi gồm 2 phần:

Phần 1 : Tổng quan về máy biến áp.

Phần 2 : Thiết kế.

Các bản vẽ :

Bản vẽ tổng lắp ráp A0.

Bản vẽ quấn dây và sơ đồ nối dây A0.

Bản vẽ mạch từ lắp ráp A0.

Kết luận .

Các tài liệu tham khảo .

Mục lục .




PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP

1.1 VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP

2
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường
dây tải điện (Hình 1.1) Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi
tiêu thụ điện lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc
truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất và đảm bảo được các
chỉ tiêu kĩ thuật.



Máy phát điện Hộ tiêu thụ
Đường dây tải



Máy biến áp Máy biến áp
tăng áp giảm áp


Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản

Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu
điện áp được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống,
như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây
dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tổn hao năng lượng trên đường dây cũng sẽ
giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và tiết
kiệm kim loại mầu trên đường dây người ta phải dùng điện áp cao,dẫn
điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35,110,220 và 500 KV. Trên
thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy
vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra điện áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết
bị để tăng điện áp đầu đường dây lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường
chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay cùng lắm đến 6KV, do đó
trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện áp
xuống. Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tức đầu



3
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêu thụ
gọi là các máy biến áp (MBA).

Thực ra trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công
suất từ nhà máy điện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lí, thường phải
qua ba, bốn lần tăng và giảm điện áp như vậy. Do đó tổng công suất của
các MBA trong hệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất của
trạm phát điện. Những MBA dùng trong hệ thống điện lực gọi là MBA
điện lực hay MBA công suất. Từ đó ta cũng thấy rõ, MBA chỉ làm nhiệm
vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hóa năng
lượng.

Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực là thiết kế chế
tạo những MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên
liệu mới chế tạo để giảm trọng lượng và kích thước máy.

Nước ta hiện nay ngành chế tạo MBA đã thực sự có một chỗ đứng
trong việc đáp ứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa
nước nhà. Hiện nay chúng ta đã sản xuất được những MBA có dung
lượng 63000KVA với điện áp 110KV.

1.2 ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên
nguyên lí 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. Kí hiệu một MBA đơn giản như hình 1.2




4
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Hình 1.2 Kí hiệu MBA

Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện ,được gọi là sơ cấp
(SC).Đầu ra của MBA được nối với tải gọi là thứ cấp (TC)

Khi điện áp đầu ra TC lớn hơn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp

Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp .

Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp .

+ U1 : Điện áp sơ cấp .

+ I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp .

+ P1 : Công suất sơ cấp .

+ W1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp .

Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp .

+ U2 : Điện áp thứ cấp .

+ I2 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp .

+ P2 : Công suất thứ cấp .

+ W2 : Số vòng dây cuộn thứ cấp .

1.3 CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC

Các lượng định mức của MBA do mỗi nhà chế tạo qui định sao cho
phù hợp với từng loại máy .

Có 3 đại lượng định mức cơ bản của MBA .

a. Điện áp định mức

Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U1đm ,là điện áp qui định cho dây quấn
sơ cấp .
5
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm ,là điện áp giữa các cực của
dây quấn sơ cấp Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây
quấn sơ cấp là định mức ,người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định
mức là điện áp pha ,với MBA 3 pha là điện áp dây .Đơn vị của điện áp
ghi trên nhãn máy thường là KV .

b. Dòng điện định mức

Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của
MBA ,ứng với công suất định mức và điện áp định mức .Đối với MBA 1
pha dòng điện định mức là dòng điện pha .Đối với MBA 3 pha dòng điện
định mức là dòng điện dây .

c. Công suất định mức

Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức .Công
suất định mức kí hiệu là Sđm ,đơn vị là VA,KVA .

Đối với MBA 1 pha công suất định mức là :

Sđm=U2đ.I2đm =U1đm.I1đm.

Đối với MBA 3 pha công suất định mức là :

Sđm= 3 .U2đm.I2đm= 3 .U1đm.I1đm.

1.4 CÔNG DỤNG CỦA MBA

MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống ,phục vụ
chúng ta trong việc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau như

+ Trong các thiết bị lò nung có MBA lò .

+ Trong hàn điện có MBA hàn .

+ Làm nguồn cho các thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất .

6
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

+ Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp…)

+ Máy biến áp thử nghiêm .

+ Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ
thống điện .

Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng , dùng để
truyền tải và phân phối điện năng ,vì các nhà máy điện công suất lớn
thường ở xa các trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ
tiêu thụ…) vì thế cần phải xây dựng các hệ thống truyền tải điện
năng .

Điện áp do nhà máy phát ra thường là : 6.3;10.5;15.75;38.5 KV.Để
nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây
phải giảm dòng điện chạy trên đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp
truyền ,vì vậy ở đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV
;220KV ;500 KV v..v.và ở cuối đường dây cần đặt MBA hạ áp để cung
cấp điện cho nơi tiêu thụ ,thường là 127V đến 500V và các động cơ
công suất lớn thường là 3 đến 6KV .

1.5 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp có 2 bộ phận chính đó là : Lõi sắt và Dây quấn. Ngoài ra
còn có các bộ phận khác như vỏ máy và hệ thống làm mát.

1.5.1 Lõi sắt máy biến áp

Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo
từ những vật liệu dẫn từ tốt như thép lá kĩ thuật điện. Ngày nay loại tôn cán
lạnh được sử dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo lõi sắt, do tôn cán lạnh
là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ

7
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

định hướng, do đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng. Độ
từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian, dùng tôn cán lạnh cho phép tăng
cường độ từ cảm trong lõi sắt lên tới 1,6 đến 1,65 T (Tesla), trong khi đó tôn
cán nóng chỉ tăng được từ 1,3 đến 1,45T. từ đó giảm được tổn hao trong
máy, dẫn đến giảm được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt
đáng kể chiều cao của MBA, rất thuận tiện cho việc chuyên trở. Tuy nhiên
tôn cán lạnh giá thành có đắt hơn, nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng
lượng máy nên người ta tính rằng những MBA được chế tạo bằng loại tôn
này trong vận hành vẫn kinh tế hơn MBA được làm bằng tôn cán nóng.

Hiện nay ở các nước, tất cả các MBA điện lực đều được thiết kế bởi tôn
các lạnh, (như các loại tôn cán lạnh của Nga, Nhật, Mỹ, CHLB Đức…v..v)

Lõi sắt gồm 2 bộ phận chính đó là trụ(T) và gông(G) .

Trụ là nơi để đặt dây quấn.

Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.

Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín.

Lá thép kĩ thuật điện được sử dụng thường có độ dày từ(0,30 tới
0,5)mm hai mặt được sơn cách điện.

Trong MBA dầu thì toàn bộ lõi sắt và dây quấn đều được ngâm trong
dầu biến áp.

Theo sự phân bố sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn mà ta có
các loại lõi sắt như sau :

a.Lõi sắt kiểu trụ:

Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ chỉ giáp phía trên và phía dưới dây
quấn mà không bao lấy mặt ngoài của dây quấn, trụ sắt thường bố trí đứng,
8
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

tiết diện trụ có dạng gần hình tròn, kết cấu này đơn giản, làm việc bảo đảm,
dùng ít vật liệu, vì vậy hiện nay hầu hết các MBA điện lực đều sử dụng kiểu
lõi sắt này(Hình 1.3)




Hình 1.3: Kết cấu mạch từ kiểu trụ
a. Một pha; b. Ba pha;


b.Lõi sắt kiểu bọc:

Kiểu này gông từ không những bao lấy phần trên và phần dưới dây
quấn mà còn bao cả mặt bên của dây quấn. Lõi sắt như bọc lấy dây quấn, trụ
thường để nằm ngang, tiết diện trụ có dạng hình chữ nhật. MBA loại này có
ưu điểm là không cao nên vận chuyển dễ dàng, giảm được chiều dài của dây
dẫn từ dây quấn đến sứ ra, chống sét tốt vì dùng dây quấn sen kẽ nên điện
dung dây quấn Cdq lớn, điện dung đối với đất Cđ nhỏ nên sự phân bố điện áp
sét trên dây quấn đều hơn. nhưng kiểu lõi sắt này có nhược điểm là chế tạo
phức tạp cả lõi sắt và dây quấn, các lá thép kĩ thuật điện nhiều loại kích
thước khác nhau khi dây quấn quấn thành ống tiết diện tròn, trong trường
hợp dây quấn quấn thành ống chữ nhật thì độ bền về cơ kém vì các lực cơ
tác dụng lên dây quấn không đều, tốn nguyên vật liệu. Lõi sắt loại này
thường được sử dụng chế tạo cho các MBA lò điện (Hình 1.4)

9
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu




H×nh 1.4 KÕt cÊu m¹ch tõ kiÓu bäc.
a. Mét pha ; b. Ba pha ;




c.Lõi sắt kiểu trụ – bọc ( Hình 1.5):

Là kiểu lõi sắt có sự liên hệ giữa kiểu trụ và kiểu bọc. Kiểu này hay
dùng trong các MBA một pha hay ba pha với công suất lớn (hơn
100000KVA /1 pha)và để giảm bớt chiều cao của trụ ta có thể san gông sang
hai bên.

Đối với MBA có lõi sắt kiểu bọc và kiểu trụ – bọc thì hai trụ sắt phía
ngoài cũng thuộc về gông. Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi
sắt được ghép từ những lá thép kĩ thuật điện có độ dày 0,35mm có phủ sơn
cách điện trên bề mặt.




10
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu




Hình 1.5 Mạch từ kiểu trụ –bọc
1 :Trụ ;2 :Gông ;3 :Dây quấn

Các kiểu ghép trụ và gông với nhau: Theo các phương pháp ghép trụ và
gông vào nhau ta có thể chia lõi sắt thành 2 kiểu đó là lõi ghép nối và ghép
xen kẽ.

*Ghép nối: là kiểu ghép mà gông và trụ ghép riêng sau đó được đem
nối với nhau nhờ những xà và bulong ép ( hình 1.6a). kiểu ghép này ghép
đơn giản nhưng khe hở không khí giữa trụ và gông lớn nên tổn hao và dòng
điện không tải lớn, vì thế mà kiểu này ít được sử dụng.

*Ghép xen kẽ: là từng lớp lá thép của trụ và gông lần lượt đặt xen kẽ (
hình 1.6b) sau đó dùng xà ép và bulong ép chặt. Muốn lồng dây vào thì dở
hết phần gông trên ra, cho dây quấn đã được quấn trên ống bakelit lồng vào
trụ, trụ được nêm chặt với ống bakelit bằng cách nêm cách điện ( gỗ,bakelit)
sau đó xếp lá thép vào gông như cũ và ép gông lại.




11
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Để giảm bớt tổn hao do tính dẫn từ không đẳng hướng khi ghép các lá
thép ta có thể thêm những mối nối nghiêng giữa trụ và bốn góc, hay có thể
cắt vát góc lá thép kĩ thuật điện như (hình 1.6.c.d.e).

Do dây quấn thường quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ
sắt thường làm thành hình bậc thang gần tròn.

Gông từ vì không quấn dây do đó để thuận tiện cho việc chế tạo tiết
diện ngang của gông có thể làm đơn giản, hình vuông hình chữ nhật hay chữ
T. Tuy nhiên hiện nay hầu hết các MBA điện lực người ta hay dùng tiết diện
gông hình bậc thang có số bậc gần bằng số bậc của tiết diện trụ.

Lượt 1




a b
Lượt 1 Lượt 2




c
Lượt 1 Lượt 2




d
L−ît 1 L−ît 2




12
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
e
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu




Hình 1.6 Thứ tự ghép lõi sắt ba pha.

a. Ghép nối; b. Ghép xen kẽ mối nối thẳng; c. Ghép xen kẽ mối nối
nghiêng 4 góc;

d. Ghép xen kẽ mối nối nghiêng 6 góc; e. ghép xen kẽ hỗn hợp.

1.5.2 Dây quấn máy biến áp.

Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA, làm nhiệm vụ thu năng lượng
vào và truyền năng lượng ra. Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng,
cũng có thể bằng nhôm ( ít phổ biến).

Dây quấn gồm nhiều vòng dây và được lồng vào trụ lõi sắt giữa các
vòng dây, dây quấn có cách điện với nhau và các cuộn dây được cách điện
với lõi.

Dây quấn MBA gồm có 2 cuộn cuộn cao áp (CA) cuộn hạ áp (HA) đôi
khi còn có cuộn trung áp (TA).

Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA , người ta chia ra hai loại dây
quấn chính đó là : Dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

a. Dây quấn đồng tâm: thước rãnh cách điện giữa các

(Hình 1.7): Cuộn CA và HA là cuộn dây và giữa cuộn dây với

những hình ống đồng tâm ,bố trụ sắt.

trí cuộn HA đặt sát trụ còn
cuộn CA đặt ngoài .Bố trí cuộn
CA đặt ngoài sẽ đơn giản đuợc
việc rút đầu dây điều chỉnh điện
áp cũng như giảm được kích
13
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu




H 1.7D quÊn®ång t©m
×nh ©y H 1.7D quÊnxenkÏ
×nh ©y




b. Dây quấn xen kẽ (Hình1.8) :
Cuộn CA và HA được quấn thành
từng bánh có chiều cao thấp và
quấn xen kẽ, do đó giảm được lực
dọc trục khi ngắn mạch. Dây quấn
xen kẽ có nhiều rãnh dầu ngang
nên tản nhiệt tốt nhưng về mặt cơ H 1.7 D quÊn xen kÏ
×nh ©y


thi kém vững chắc so với dây quấn
đồng âm. Dây quấn kiểu này có
nhiều mối hàn giữa các bánh dây.



1.5.3 Vỏ máy biến áp:

Vỏ MBA là bộ phận bảo vệ lõi MBA tránh tác động của các điều kiện
ngoại cảnh như môi trường khí hậu. Vỏ MBA gồm hai bộ phận thùng và nắp
thùng.

a. Thùng MBA:

14
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Thùng máy làm bằng thép, thường là hình bầu dục. Lúc MBA làm việc,
một phần năng lượng bị tiêu hao, thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi
thép, dây cuốn và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của MBA tăng lên.
Do đó giữa MBA và môi trường xung quanh có một hiệu số nhiệt độ gọi
là nhiệt độ chênh. Nếu nhiệt độ chênh vượt quá qui định thì sẽ làm giảm
tuổi thọ cách điện và có thể gây sự cố đối với MBA.

Trong các MBA để tăng cường làm nguội MBA khi vận hành thì lõi
MBA được ngâm trong môi trường dầu. Nhờ sự đối lưu trong dầu, nhiệt
truyền từ các bộ phận bên trong MBA sang dầu rồi từ dầu qua vách thùng và
truyền ra môi trường xung quanh. Lớp dầu sát vách thùng nguội dần sẽ
chuyển dần xuống phía dưới và lại tiếp tục làm nguội một cách tuần hòan
các bộ phận bên trong MBA. Mặt khác dầu MBA còn làm nhiệm vụ tăng
cường cách điện.

Tùy theo dung lượng MBA, mà hình dáng và kết cấu thùng dầu khác
nhau. Loại thùng dầu đơn giản nhất là thùng dầu phẳng thường dùng cho các
MBA dung lượng từ 30KVA trở xuống.

Đối với các MBA cỡ trung bình và lớn, người ta dùng loại thùng dầu có
ống hay loại thùng có bộ tản nhiệt.




Hình 1.9 Thùng dầu kiểu ống Hình 1.10 Thùng dầu có bộ tản nhiệt

15
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Ở những MBA có dung lượng đến 10.000KVA. Ta dùng những bộ tản
nhiệt có thêm quạt gió để tăng cường làm nguội MBA.

Ở những MBA dùng trong trạm thủy điện, dầu được bơm qua một hệ
thống ống nước để tăng cường làm nguội máy.

b. Nắp thùng:

Nắp thùng MBA dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy
quan trọng như: Các sứ ra của đầu dây CA và HA, bình giãn dầu, ống bảo
hiểm, hệ thống rơle bảo vệ, bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu điều
chỉnh điện áp của dây quấn CA.

• Các sứ ra của dây cuốn CA và HA làm nhiệm vụ cách điện giữa
dây dẫn ra với vỏ máy. Điện áp càng cao thì kích thước và trọng
lượng sứ ra càng lớn.

• Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ bằng thép đặt nằm ngang
trên nắp thùng và nối với thùng bằng một ống dẫn dầu. Để bảo
đảm dầu trong thùng luôn luôn đầy, phải duy trì dầu ở một mức
nhất định. Đần trong thùng MBA thông qua bình giãn dầu giãn
nở tự do. Ống chỉ mức dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu để theo
dõi mức đầu bên trong.

• Ống bảo hiểm: Làm bằng thép thường là trụ nghiêng, một đầu
nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh. Nếu vì lí do
nào đó mà áp suất dầu trong thùng cao quá mức cho phép thì đĩa
thủy tinh sẽ vỡ để dầu thoát ra lối đó tránh hư hỏng MBA. Chú ý
ống bảo hiểm đầu đặt đĩa thủy tinh quay về phía ít người qua lại
hay những vị trí ít nguy hiểm nhất.


16
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

1.6 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA

Nguyên lý làm việc của MBA dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và
sử dụng từ thông biến thiên của lõi thép sinh ra.

Các cuộn dấy sơ cấp và thứ cấp trong một MBA không có liên hệ với
nhau về điện mà chỉ có liên hệ với nhau về từ.

Xét sơ dồ nguyên lý của một MBA1 pha(hình1.11).




I I

U Z
U1 W W2




Hình 1.11 Nguyên lý làm việc của MBA

Đây là sơ đồ MBA 1 pha 2 dây quấn, máy gồm có 2 cuộn dây. Cuộn sơ
cấp có W1 vòng dây và có cuộn thứ cấp có W2 vòng dây được quấn trên lõi
thép.

Khi đặt một điện áp xoay chiều v1 vào dây cuốn sơ cấp trong đó sẽ có
dòng điện i1. Trong lõi thép và sinh ra từ thông móc vòng với cả hai cuộn
dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2. ở cuộn sơ cấp
có sức điện động sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp là u2.

Giả thiết điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì từ thông
do nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin.

= m. sin t

17
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Do đó theo định luật cảm ứng điện từ, sức điện động cảm ứng trong các
dây quấn sơ cấp và thứ cấp là:

dφ dφm sin ωt
e1= W 1 =- 1 = -W mcos t
dt dt

π
= 2 E 1sin( t-
2

dφ dφm sin ωt π
e W =-W = -W mcos t 2 E 2sin(Wt
dt dt 2



Trong đó:

ωW1φm 2πfW1φm ωW 2φm
E1= = =4,44fW1 m E2= =
2 2 2
2πfW 2 φm
=4,44fW2 m
2

Là giá trị hiệu dụng của các sức điện động của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Dựa vào biểu thức(1-3a,b) ta có thể đưa ra tỉ số biến đổi của MBA như sau.

E1 W1
k= =
E 2 W2



Nếu không kể điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi U1 ≈ E1, U2 ≈
E2 do đó k có thể coi như tỉ số điện áp giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp.

E1 U 1
k= ≈
E2 U 2



1.7 TIÊU CHUẨN HÓA TRONG VIỆC CHẾ TẠO MBA ĐIỆN LỰC:



18
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

MBA điện lực được chế tạo với tính năng được qui định theo tiêu
chuẩn nhà nước như sau.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6391-1-1998 có các qui dịnh.

+Điều kiện làm việc của MBA. Độ cao không quá 100m so với mực
nước biển, nhiệt độ của không khí xung quanh nằm trong phạm vi -20o C đến
-40o C. Trong trường hợp này biến áp được làm nguội bằng nước thì nhiệt độ
nước đầu vào không vượt quá 25o C.

+ Về dòng công suất: Các giá trị ưu tiên của công suất định mức đối
với MBA công suất đến 10MVA được chọn theo dãy R10 của 10; 16; 25;
63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300;1 0.000 KVA.
Nếu là MBA một pha thì công suất lấy bằng 1/3 số liệu tâm.

+ Về điện áp có các mức sau: 0,22; 0,38; 3,6; 10; 22; 35; 110; 220;
500kV. Tiêu chuẩn cũng có qui định ký hiệu về cách đấu nối với góc lệch
pha trong MBA 3 pha như sau: Kiểu nối sao, tam giác hoặc zic-zac các dây
pha của MBA 3 pha và được đánh dấu bằng các chũ Y, D và Z cho các cuộn
dây cao áp và y, d,z cho các cộn dây hạ áp. Nếu điểm trung tính của cuộn
dây nói với Y(y) hoặc Z (z) được đưa ra ngoài thì vực đánh dấu phải là YN
(yn) hoặc ZN(zn) cho các phía CA và HA [2]

Các ký hiệu bằng chữ liên quan đến các cuộn dây khác nhau của một
MBA đều được ghi theo thứ tự giảm dần của điện áp định mức.

Sự lệch pha của cuộn dây 3 pha giữa điện áp dây thứ cấp MBA 3 pha
so với điện áp dây so cấp thường được chỉ thị bằng chỉ số của đồng hồ giờ ,
trong đó vectơ điẹn áp sơ cấp luôn chỉ số 12 trên mặt đồng hồ tượng trưng
cho kim phút. Vectơ điện áp thứ cấp sẽ lệh pha tương ứng ở các vị trí lần


19
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

lượt chỉ các giờ trong đó só 12 có thể coi là số 0 (chỉ số càng cao thì sự
chậm pha càng lớn)

1.8 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ:

Để đảm bảo về tính toán hợp lý tốn it thời gian, việc tính toán MBA sẽ
lần lượt tiến hành theo trình tự như sau:

1. Xác định các đại lượng cơ bản:

• Tính dòng điện pha, điện áp pha của các dây quấn

• Xác định điện áp thử của các dây quấn

• Xác định các thành phần của điện áp ngắn mạnh

2. Tính toán các kích thước chủ yếu

• Chọn sơ đồ và kết cấu lõi sắt

• Chọn loại và mã hiệu tôn Silic, cách điện của chúng, chọn
cường độ tự cảm của lõi sắt

• Chọn các kết cấu và xác định các khỏang cách cách điện
chính của cuộn dây

• Tính toán sơ bộ MBA chọn quan hệ kích thước chủ yếu
theo đại số io, Po, θ m, Pn đã cho.

• Xác định đường kính trụ, chiều cao dây quấn, tính tóan sơ bộ
lõi sắt.

3. Tính toán dây quấn CA và HA

• Chọn dây quấn CA và HA

• Tính cuộn dây HA

20
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

• Tính cuộn dây CA

4. Tính toán ngắn mạch

• Xác dịnh tổn hao ngắn mạch

• Tính toàn điện áp ngắn mạch

• Tính lực cơ của dây quấn khi MBA bị ngắn mạch

5. Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ và tham số không tải của
máy MBA

• Xác định kích thước cụ thể của lõi sắt

• Xác định tổn hao không tải

• Xác định dòng điện không tải và hiệu suất

6. Tính toán nhiệt và hệ thống làm nguội MBA

• Tiêu chuẩn về nhiệt độ chênh

• Tính toán nhiệt MBA

• Tính tóan gần đúng trọng lượng và thể tích bộ giãn dầu




PHẦN II: THIẾT KẾ

Chương 1: Tính toán kích thước chủ yếu của máy biến áp.

21
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Chương 2: Thiết kế mạch từ.

Chương 3: Tính toán dây quấn.

Chương 4: Tính toán tham số không tải.

Chương 5: Tính toán cuối cùng mạch từ.

Chương 6: Tính toán nhiệt máy biến áp.




PHẦN II: THIẾT KẾ

Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 400KVA.

Các số liệu ban đầu:

Dung lượng S = 400KVA.

Điện áp UCA/UHA=22/0.4KV(+-) 2*2.5%

Tần số f=50 Hz.

Tổ nối dây Y/Y0-12.

Tổn hao không tải : P0 = 840 W

22
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Tổn hao ngắn mạch: Pn=5750 W.

Điện áp ngắn mạch : Un=4%.




CHƯƠNG 1:

TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP

BÀI 1: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MBA.

Dựa vào các số liệu ban đầu của nhiệm vụ thiết kế đã cho ta phải xác
định các đại lượng điện cơ bản sau đây.

Tất cả các công thức trong đồ án đều lấy trong tài liệu ( thết kế máy biến
áp của thày phan tử thụ – tài liệu 1 )

1.Dung lượng một pha.

S 400
S f= = =133,3 (KVA)
m 3

2.Dung lượng trong mỗi trụ.

S 400
S’ = = =133,3 (KVA)
t 3

Trong đó :


23
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

S= 400KVA: công suất định mức máy biến áp

m=3 :số pha

t=3 : số trụ tác dụng của m.b.a

3. Dòng điện dây định mức.

- Phía cao áp (CA)

S dm 400
I2= = =10,479 (A)
3.U 2 dm 3. 22

U2đm=22.103(V) : là điện áp phía cao áp.

- Phía hạ áp (HA)

S dm 400
I 1= = =577,35(A).
3.U 1dm 3. 0,4

U1đm= 0,4.103(V) : là điện áp phía hạ áp.

4.Dòng điện pha định mức.

Vì dây quấn nối Y/Y0 nên dòng điện pha định mức là :

- Phía CA nối Y: Nên ta có If2=I2=10,479(A).

- Phía HA nối Y: Nên ta có If1=I1=577,35(A).

5. Điện áp pha định mức.

U CA 22
- Phía cao áp nối Y: Uf2= = =12,7(KV)
3 3.

U HA 0,4
- Phía hạ áp nối Y: Uf1= = =0,231(KV)
3 3.

6. Điện áp thử các dây quấn.(tra bảng 2 trang 185 [Tài liệu 1])


24
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Đối với máy biến áp dầu theo cấp điện áp của dây quấn ta tra điện áp thử
tương ứng :

- Dây quấn CA: Ut2=55(KV)

- Dây quấn HA: Ut1=5(KV)

7. Các thành phần đện áp ngắn mạch.

- Thành phần tác dụng của điện áp ngán mạch.

Pn 5750
Unr%= = =1,44%
10.S dm 10.400

-Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch.

Unx%= U n % − U ñn %
2 2




Unx% = 4 2 − 1,44 2
n ñn =3,73%



BÀI 1.2 :THIẾT KẾ SƠ BỘ LÕI SẮT , CHỌN CÁC SỐ LIỆU XUẤT
PHÁT ,CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC
CHỦ YẾU.

8. Chọn kiểu dáng lõi sắt :

Lõi sắt có rất nhiều kiểu , nhưng hầu hết máy biến áp điện lực hiện
nay đều dùng kiểu trụ . do đó để đơn giản ta chọn lõi sắt kiểu trụ :

9. Chọn các số liệu xuất phát :

Để đáp ứng yêu cầu thiết kế và đơn giản khi tính toán ta chọn máy biến
áp 3pha , 2 dây quấn kiêu trụ phẳng , dây quấn đồng tâm .

10. Chiều rộng của rãnh từ tản giữa dây quấn CA và HA.( ar)

25
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

a1 + a 2
ar = a12+ theo 2-33 TL1
3

hay : ar = a12 + k. 4
s theo 2-36 TL1

Trong đó :

a12= 0,9(cm): là khoảng cách cách điện giữa dây quấn hạ
áp và cao áp

(tra bảng 19 theo điện áp thử và công suất S = 400 KVA)

* a1 : là chiều dầy dây quấn hạ áp

* a2 : là chiều dầy dây quấn cao áp

* k = 0,5 : là hệ số tra bảng 12 theo điện áp và công suất

* S’=133,3(KVA): dung lượng trên mỗi trụ

=> ar = 0,9 + 2,2 = 3,1 ( cm)

11. Hệ số qui đổi từ trường tản: KR=0,95.

CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ MẠCH TỪ

12. Chọn tôn silic.

Lõi sắt là phần mạch từ của MBA, là phần dẫn từ thông chính của MBA.
Do đó khi thiết kế cần phải đảm bảo làm sao cho thỏa mãn những yêu cầu
như, tổn hao sắt chính và phụ nhỏ, dòng điện không tải nhỏ, lượng tôn silic
sử dụng làm sao cho ít nhất và hệ số điền đầy của lõi sắt lớn. Mặt khác lõi
sắt cũng là nơi mà trên đó gắn nhiều bộ phận khác như: Dây quấn, giá đỡ
dây dẫn ra, đối với một số MBA còn gắn cả nắp máy để có thể nâng cẩu toàn
bộ lõi sắt ra khỏi vỏ khi sửa chữa. Hơn thế nữa lõi sắt còn có thể chịu được
ứng lực cơ học lớn khi bị ngắn mạch dây quấn.

26
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Để các yêu cầu đối với mạch từ như trên được thoả mãn thị việc chọn
loại tôn siclic như thế nào là rất quan trọng, với silic có độ dày bao nhiêu,
thành phần silic bao nhiêu là được. Khi tôn silic có thành phần silic trong lá
tôn cao quá thì lá tôn sẽ bị giòn, độ đàn hồi kém đi.

Ở đây ta chọn loại tôn cán lạnh là vì loại tôn này có ưu điểm vượt trội
về khả năng dẫn từ và giảm hao mòn so với tôn cán mỏng. Tôn cán lạnh là
loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ
không đẳng hướng, do đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán
nóng. Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian dùng tôn cán lạnh cho phép
tăng cường độ từ cảm trong lõi thép lên tới (1,6->1,65)T trong khi đó tôn
cán nóng chỉ là (1,4->1,45)T Từ đó giảm được tổn hao trong máy, giảm
được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt được đáng kể chiều cao
của MBA, rất thuận lợi cho việc chuyên chở. Tuy nhiên giá thành tôn cán
lạnh có hơi cao nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng nên người
ta tính rằng vẫn kinh tế hơn những loại MBA được chế tạo bởi tôn cán nóng.

13. Cắt lá thép.

Do ta sử dụng loại tôn cán lạnh mà do loại tôn cán lạnh có tính dẫn từ
không đẳng hướng nên việc ghép nối giữa trụ và gông không thể thực hiện
kiểu mối nối vuông góc như tôn cán nóng được vì như vậy góc ghép nối α≠0
khá lớn làm tăng tổn hao sắt (hình 2.1a) mà ta phải dùng mối nối nghiêng
hay là phải cắt vát lá tôn như (hình 2.2) khi đó góc α ≠ 0 sẽ nhỏ đi và tổn
hao sắt sẽ giảm đáng kể (hình 2.1b)




27
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu



Huãng c¸ n




Hình 2.1 Mối nối giữa gông và trụ

a.Mối nối thẳng. b.Mối nối chéo.




Hình 2.2 Lá tôn cắt vát.

Khi cắt tôn xong ta sẽ phải xử lí cho tốt bavia, và ta phải ủ lại những
lá tôn vừa cắt xong để cho những tinh thể kim loại trong vết cắt trở lại định
hướng ban đầu. Các lá thép kĩ thuật điện sau đó được sơn phủ cách điện mặt
ngoài trước khi ghép chúng lại với nhau.

14. Tính chọn sơ bộ mạch từ.




28
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

* Do xu thế hiện nay trong việc chế tạo m.b.a người ta đều dùng tôn
cán lạnh có chất lượng cao của các nước phát triển sản xuất . nên ở đây ta
chọn tôn cán lạnh của Nga sản xuất , mã hiệu 3405 có chiều dầy 0,30 mm

* Trị số tự cảm trong trụ m.b.a ( Bt ) theo bảng 11 , với mã hiệu tôn
3405 , công suất m.b.a dầu S= 400 KVA , chọn Bt =1,6 ( T)

Hệ số tăng cường tiết diện gông ( kg )

TT
kg = = 1.015 tra bảng 6 theo công suất
TG

* Để giảm bớt tổn hao do tính dẫn từ không đẳng hướng đối với tôn
cán lạnh ta dùng lõi thép với cách ghép xen kẽ có 4 mối ghép xiên ở 4 góc
của lõi , còn mối nối giữa dùng mối ghép thẳng . phương pháp này vừa đơn
giản vừa kết cấu vững chắc nên được dùng phổ biến .

* theo bảng 4 ta chọn số bậc thang trong trụ là 6 đối với các tấm tôn
có tấm sắt ép , ép trụ bằng nêm với dây quấn , tiết diện trụ không có rãnh
dầu , hệ số chêm kín kc = 0,93

* đường kính trụ khoảng 18cm

*chọn số bậc thang của gông nhỏ hơn số bậc thang của trụ một bậc là 5

* theo bảng 10 , ta chọn hệ số lấp đầy k đ =0,97 : đối với lá tôn dầy

0,30 mm , mã hiệu 3405 phủ sơn cách điện chịu nhiệt

*Như vậy hệ số lợi dụng của lõi sắt là: Kl=Kc.Kđ=0,93.0.97=0.902.




29
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu




d: §êng kÝnh trô




Hình vẽ tiết diện trụ với số bậc thang trong trụ là 7

15. Từ cảm trong của gông.

BT 1,6
BG= = =1,576(T).
K G 1,015

KG: Hệ số tăng cường gông(Tra bảng 6 trang 187 [1]).

16. Suất tổn hao trong trụ và gông.

Theo bảng 45 trang 216 [ TL1] : Suất tổn hao trong trụ và gông.

PT=1,15(W/Kg). PG=1,112(W/Kg).

17. Suất từ hóa trong trụ và gông.

Theo bảng 50 trang 220[ TL1]

qT=1,602(VA/Kg). qG=1,526(VA/Kg).

Suất từ hóa khe hở không khí với BT=1,6T.

qK=19200(VA/m2).

18. Khoảng cách cách điện chính tra bảng 18,19 TL1:


30
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

C: Khoảng cách cách giữa 2 trụ cạch nhau.

d: Đường kính đường tròn ngoại tiếp tiết diện ngang của trụ.
d12: Đường kính trung bình giữa 2 dây quấn.

a1: Bề dày cuộn HA.

a2: Bề dày cuộn CA.

l: Chiều cao dây quấn.

δ12 =5 mm : ống cách điện giữa cao áp và hạ áp

δ22 = 3 mm: ống cách điện giữa các pha

l02 = 50 mm: cao áp với gông

lđ2 = 30 mm : phần đầu thừa các ống cách điện CA

lđ1 = 40 mm: phần đầu thừa các ống cách điện HA

δ01 = 5.0,5 mm: ống cách điện giữa HA và trụ

l01 = 15( mm): khoảng cách từ dây quấn đến gông.

a01 = 20( mm) :Khoảng cách cách điện điện giữa trụ và dây

quấn HA.

a12 = 0,9( cm) :Khoảng cách cách điện giữa dây quấn HA và CA.

a22 = 20( mm) : Khoảng cách cách điện giữa 2 cuộn CA.

19. Các hằng số tính toán. ( a,b )

Tra bảng 12,13 trang 191 [1] ta được a=1,36. ; b=0,4.

Đối với dây quấn đồng công suất 400KVA , tổn hao ngắn mạch theo
tiêu chuẩn , và cấp điện áp cac áp 22 KV


31
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

20.Hệ số Kf=0,95 (Tra bảng 15 trang 191 [TL1])

21Chọn hệ số tối ưu β.

Chọn phương án tối ưu là phương pháp xác định hệ số hính dáng β
hợp lý nhất trong các phương án đặt ra khi trị số β thường biến thiên trong
phạm vi rất rộng từ 1,0 – 3,6 ; β là ttị số dùng để chỉ quan hệ giữa đường
kính trung bình của các dây quấn d12 và chiều cao l của dây quấn . được gọi
là tỉ số kích thước cơ bản của máy biến áp cũng là ( quan hệ chiều rộng và
chiều cao của máy )

d 12
β = л
l

Hệ số βcó ảnh hưởng rất lớn tới đặc tính kỹ thuật và kinh tế của máy
biến áp :

Thật vậy :

Về mặt kinh tế : Nếu máy biến áp có cùng công suất , điện áp , các số
liệu xuất phát và các tham số kỹ thuật thì : khi β nhỏ m.b.a gầy và cao , nếu
β lớn thì máy biến áp béo và thấp . với những trị số khác nhau thì tỷ lệ trọng
lượng sắt và đồng trong m.b.a cũng khác nhau :β nhỏ thì sắt ít lượng đồng
nhiều , nếu β tăng lên thì trọng lượng sắt tăng lên và đồng lại giảm bớt đi .
như vậyviệc chọn β thích hợp không chỉ ảnh hưởng đến kích thước mà còn
ảnh hưởng đến vật liệu tác dụng chế tạo m.b.a , đến các vật liệu khác và dẫn
đến ảnh hưởng đến giá thành của nó .

Về mặt kỹ thuật : Thị hệ số β ảnh hưởng trực tiếp đến các tham số kỹ
thuật của m.b.a như tổn hao và dòng không tải , độ bền cơ , sự phát nóng của
dây quấn ... ví dụ khi β tăng thì đường kính d12 sẽ lớn lên , dẫn đến trọng
lượng sắt tăng , do đó tổn hao sắt tăng , dong điện không tải cũng tăng .
32
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

muốn giữ cho tổng tổn hao không đổi khi β tăng thì trọng lượng đồng phải
giảm xuống , nhưng lúc đó sẽ làm cho mật độ dòng địên và lực cơ giới tác
dụng lên dây quấn lại tăng lên .

Vì thế mà việc chọn hệ số β sao cho m.b.a thiết kế ra có những đặc điểm
tối ưu , kinh tế nhất , mặt khác vẫn đảm bảo được những tham số kỹ thuật
như tổn hao ngắn mạch pn , không tải p0 , dòng không tải i0 , điện áp ngắn
mạch phần trăm un% ... đòi hỏi nhà thiết kế phải tính toán chọn lựa hợp lý

Để chọn phương án được chính xác ta cần phải lập bảng xét các trị số β
trong phạm vi 1.2 – 2,6: tra bảng 17 đối với m.b.a dầu công suất 400KVA
dây đồng điện áp 22kv

Trước khi lập ta cần xác định các hệ số sau :

S ' aR K R
A=0,507 4 theo ( 2-38) TL1
f .U nx .BT .K l2
2




Trong đó:

S’=133,3(KVA): Công suất trên mỗi trụ

KR=0,95: hệ số rogovski

f=50 Hz : tần số

Unx=3,73. %: điện áp ngắn mạch

BT=1,6.( T) : Từ cảm trong trụ

Kl=0,902 : hệ số lợi dụng

133,3.0,031.0,95
=> A=0.507 4 =0,16
50.3,73.1,6 2.0.902

* Hệ số :

33
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

A1=5,633.10-2.A3.Kl. ( kg) ( 2.43 TL1)
A1=5,633.104.0,163.0,902.1,36=284,55 (KG)

* Hệ số :

A2=3,6.A2.Kl.l02. ( 2.44 TL1)

A2=3,605.104.0,163.0,902.0,05=41,62(KG)

Trong đó:

a=1,36 : Trị số hướng dẫn

Kl=0,902 : hệ số lợi dụng

l01=50 mm : cách điện giữa hạ áp và gông

A=0,16 : hệ số

* Hệ số :

B1=2,4.104.Kl.KG.A3.(a+b+e) (KG) (2.49a TL1)

B1=2,4.104.0,902.1,015.0,163.(1,36+0,4+0,4).=194.4(KG)



*Hệ số :

B2=2,4.104.Kl.Kg.A2.(a12+a22) (KG) (2.50 TL1)

B2=2,4.104.0,902.1,015.0,163.(9+20).10-3=16,3(KG)

Trong đó :

KG=1,015 : hệ số tăng cường tiết diện gông

b=0,4 : hệ số

a=1,36 : hệ số


34
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

e=0,4(MBA ba pha) : hệ số quy đổi 1/2 tiết diện trụ

a12+a22=9+20=29 mm

*Hệ số :

S .a 2
C1=Kdq. (2.56 TL1)
K f .K l2 .BT .U nr . A 2
2




400.1,36 2
C1=2,46.102. =249,5(KG)
0,95.0,902 2 .1,6 2 .1,44.0,16 2

Trong đó :



Kdq=2,46.10-2

Kl=0,902

Kf=0,95

BT=1,6

Unr=1,43

A=0,16

a=1,36

22.Tính sơ bộ các đại lượng có liên quan.

-Trọng lượng 1 góc của lõi.

G’= 0,468.104.KG.Kl.A3.x3 theo 2-66 TL1

G’ = 0,468.104.1.015.0,902.0,163.x3 = 17,6x3

-Tiết diện trụ tính sơ bộ.

Tt=0,785.klđ.A2.x2.=0,785.0,902.0,162.x2=0,018x2
35
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

* Các giá trị trong bảng được xác định theo công thức sau :

A1
- Trọng lượng sắt : G fe = GT +G G = + ( A2 + B 2 ). x2 +B1
x
.x3

A1
Trong đó : GT = + A2 .x2 : là trọng lượng trụ
x

GG = B1 . x3 + B2 .x2 : là trọng lượng gông

-Tổn hao không tải của MBA.

P0=PT+PG=k’f.Pt.GT+kf’.Pg.GG

kf’ : là hệ số phụ thuộc chủ yếu đến các đặc điểm của vật liệu làm lõi
sắt đối với tôn cán lạnh do từ tính không phục hồi đầy đủ sau khi ủ , hoặc do
có thể có mối ghép vuông góc , hoặc do có sự uốn nắn lá tôn lúc nắp ghép
làm cho suất tổn hao tăng lên , ta có thể lấy kf’ = 1,25

Trong đó :

. Pt.GT = P T : Tổn hao trong trụ.

.Pg.GG = PG :Tổn hao trong gông.

. K’f: Hệ số phụ :(Đối với tôn cán lạnh có thể lấy K’f=1,25)

. PT=1,15(W/Kg) ;PG=1,112(W/Kg): Là suất tổn hao trong trụ và gông

-Công suất từ hóa lõi thép MBA.

Q0=K ''f (QC+Qf+Qδ) (VA)

Trong đó :

QC=qt.GT+qg.GG=1,602.GT+1,526.GG : công suất từ hoá chung của

trụ và gông
36
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

. qT,qG : Suất từ hóa trong trụ và gông

Qf=40.qf.G’ : Suất từ hóa phụ đối với góc có mối nối nghiêng

Qδ=3,2.qδ.TT : Công suất từ hoá khe hở không khí chỗ nỗi giữa các

lá tôn
. qδ: Suất từ hóa khe hở không khí ứng với
BT

- Trọng lượng tác dụng của lõi sắt biến áp.

GFe=GT+GG (KG)

-Trọng lượng dây quấn đồng

C1
Gdq= (KG)
x2

-Trọng lượng dây dẫn.

Gđ = Kcđ .Gdq (KG)

Kcđ : Hệ số kể đến cách điện của dây quấn. Chọn Kcđ=1,06

=> Ctd = CFe + Cdq

Trong đó:

. CFe= cfe ( GT + GG) Giá thành của phần lõi sắt.CFe=GFe

Cfe : là giá trị của 1 kg sắt

c dq
. Cdq:= .k.Gdq : Giá thành của dây dẫn.
c fe

Cdq : : là giá trị tương ứng 1kg đồng

Cdq = kdqfe . k . Gdq = kdqfe . Gdd


37
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Với kdqfe = 1.84 là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm lõi sắt và làm
kim loại dây quấn . tra bảng 16 vói cách làm mát bằng dầu , điều chỉnh dưới
tải điện áp 22kv công suất 400kva , kim loại làm dây quấn bằng đồng , thép
lá mã hiệu 3405

-Thành phần phản kháng của dòng điện không tải.

Q0
i0x= (%)
10S

-Mật độ dòng điện trong dây quấn.

K f .Pn
Δ= A/mm2
K .Gdq

Trong đó:

. Pn: Công suất tổn hao ngắn mạch(Pn=5750 W)

. K: Hệ số phụ thuộc vào điện trở suất của dây quấn. Chọn K=2,4

0,95.5750 2276,04
Δ= = A/mm2
2,4.Gdq Gdq


Ta tính toán được các số liệu ghi trong bảng dưới đây với 5 trị số β
trong phạm vi từ 1,2 đến 3,6. Trong đó x= 4 β ; x2= 4 β 2 ; x3= 4 β 3

Các giá trị x được giới hạn bởi.

2,4.C1 2,4.249,5
x ≤ 4,5 => x ≤ 4,5 =1,49
K f .Pn 0,95.5750




38
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu




BẢNG TÍNH TOÁN MBA S=400KVA(22/0,4KV)

β 1,2 1,5 1,6 2,4 3,6

X= 4 β 1.046 1.107 1.24 1.245 1.3774

X2= 4 β 2 1.095 1.225 1.264 1.55 1.8973

X3= 4 β 3 1.146 1.355 1.422 1,93 2.6135

A1/x=284,55/x 272,1 257,1 253,16 228,554 206,196
A2.x2=41,62.x2 45,58 50,985 52,61 64,51 79,08
GT=A1/x+A2.x2 317,67 308,1 305,77 293,07 285,27
B1.x3=194,4.x3 222,78 263,412 276,44 375,192 509,328
B2.x2=16,3.x2 17,85 19,97 20,61 25,265 30,97
3 2
GG= B1.x + B2.x 240,63 283,38 297,1 400,457 540,298
GFe= GT+ GG 558,299 591,48 602,87 693,527 825,568
PT=1,15.GT 365,321 354,315 351,636 337,031 328,061
PG=1,11.GG 267,581 315,119 330,375 445,308 600,811
Qc=1,602GT+1,52GG 874,7 924,32 941,44 1078,19 1278,26
Qf =40.1,602G’ 1292,468 1528,179 1603,743 2176,66 2954,457
Qδ=3,2.19200TT 1210,982 1528,179 1397,883 1714,17 2101,248
Q0=1,25(Qc+Qf+Qδ) 4222,686 4759,064 4928,883 6211,29 7917,456
I0x=Q0/10.S 1,056 1,189 1,232 1,553 1,979
TT=0,018x2 0,0197 0.0221 0.0228 0.0279 0.0342
Gdq=C1/x2=264,3/x2 227,854 203,673 197,389 160,968 131,316
Gdd=1,06Gdq 241,525 215,894 209,232 170,626 139,195
Δ= 2276, / G dq 3,161 3,343 3,395 3,76 4,16

CFe=GFe 588,299 591,48 602,87 693,527 825,568
Cdq=1,84 Gdd 444,406 397,245 384,986 313,925 256,119
Ctd=CFe+Cdq 1032,71 988,73 987,856 1007,479 1081,69

39
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

P0= 1,25(PT+PG ) 791,128 836,793 851,514 977,924 1161,1

Với các số liệu mà ta đã tính toán được trong bảng từ đó ta vẽ đồ thị
quan hệ giữa các đại lượng: tổn hao không tải P0(W) dòng không tải i0 ;
trọng lượng sắt ;GFe; trọng lượng dây quấn Gdq; mật độ dòng điện ; giá
thành vật liệu tác dụng Ctd(%) với β.

Từ đó ta xác định được Ctdmin ứng với giá trị β nào đó

a. Quan hệ tổn hao không tải P0 và dòng không tải i0 theo β.

b. Quan hệ trọng lượng lõi sắt GFe,trọng lượng dây quấn Gdqvới β.

c. Quan hệ giá thành vật liệu tác dụng theo β.

* Xét trực quan trên đồ thị ta thấy tại giá trị β =1,5 thì giá thành tác
dụng là nhỏ nhất Ctdmin = 836,793 ( đơn vị quy ước )

23 Đường kính trụ sắt.tính theo 2-37; 2-39 TL1

d=A. 4 β =0,16.1,107 =0,177(m)

Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất là: ddm = 0,18 m

* Ta tính lại hệ số βdm ứng với ddm

d 4 0,18 4
βdm = ( ) = ( ) = 1,6
A 0,16

* Với giá trị β = 1,6 thì x= 4
1,6 =1,124

* Mật độ dòng đện khi đó là :

k f . pn 0,95.5750.1,124 2
Δ= . = = 3,39 A/ mm2
k cu. .G dq 2,4.294,5

+Trọng lượng dây quấn đồng:

40
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

C1 249,5
Gdq= 2
= =197,5 ( kg)
x 1,124 2

+ Trọng lượng sắt : G fe = G T + GG

A1
G fe = + A2 .x2 + B1 . x3 + B2 .x2
x

284,55
Gfe = + 41,62.( 1,1242)+194,4.(1,1243) +16,3.1,1242
1,124

Gfe = 602,87(kg)

Q0
-Dòng điện không tải : i0 =
10.S

Trong đó : Q0 = 1,25 . ( QC + QF + Qδ)

QC = qt . QT + qg . QG

QC = 1,602.( 253,16 + 52,61 ) + 1,52 . ( 276,44 + 20,61)

= 941,44 ( VA)

QF = 40.qt . G = 40. 1,602 . 17,6. 1,1243 = 1603,75 ( VA)

Qδ = 3,2.qδ .TT = 3,2.19200.0,018 . 1,1242 = 1397,88 ( VA)

=> Q0 = 1,25. ( 941,44 + 1603, 75 + 1397, 88)

= 4928,84 ( VA)

4928,84
=> i0 = = 1,23 ( %)
10.400

* Giá thành vật liệu tác dụng :

C td = C fe +C dq = 602,87 + 384,986 = 987,856 (
dvqu)


41
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Trong đó : C fe = Gfe = 602,87 ( dvqu)

C dq = 1,84.Gdq = 384,986 ( dvqu)



24Đường kính trung bình của rãnh dầu sơ bộ giữa hai dây quấn là.

d12 = d + 2.a 01 + 2.a1 +a12 (m) theo 2-77TL1

= 0,18 +2.20.10-3 +2.0.0187 +0.0090

= 0, 267 ( m)

Trong đó : d = 0,18 m

a01 = 20 mm

a12 = 9 mm

a1 = k1 . k . 4 S = 1,1 . 5,0 . 4 133,3 . 10 -2 = 0,0187 ( m
Là bề dầy cuộn dây hạ áp có thể tính theo ( 2-78 TL1) đối với máy công
suất 400 KVA lấy k1 = 1,1 . 25. Chiều cao dây quấn sơ bộ là.

Π.d 12 3,14.0,267
l= = = 0,524 m
β 1,6

Làm tròn lấy l = 0,53 m

26.Tiết diện hữu hiệu của lõi sắt
2
d dm
Tf= kđ.Tb = kđ . kc .л
4

0,18 2
= 0,902.3,14. = 0,0229 m2 theo 2-80 TL1
4

27 . điện áp một vòng dây :

UV = 4,44. f . BT . TT . (V) theo 2-81 TL1
42
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

= 4,44.50.1,6.0,0229 = 8,13 (V)

28Tính lại cường độ tự cảm trong trụ sắt :

U V .10 4 8,13.10 4
BT = = = 1,599 ( T )
4,44. f .TT 4,44.50.229

Làm tròn lấy BT = 1,6 ( T)

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP

29.Yêu cầu vận hành

a.Yêu cầu về điện.

Khi vận hành thường dây quấn MBA có điện áp làm việc bình thường
và quá điện áp do đóng ngắt mạch trong lưới điện hay sét đánh gây nên.
Ảnh hưởng của quá điện áp do đóng ngắt mạch với điện áp làm việc bình
thường, thường chủ yếu là đối với cách điện chính của MBA, tức là cách
điện giữa các dây quấn với nhau và giữa dây quấn với vỏ máy, còn quá
điện áp do sét đánh lên đường dây thường ảnh hưởng đến cách điện dọc
của MBA, tức là giữa các vòng dây, lớp dây hay giữa các bánh dây của
tổng dây quấn.

b.Yêu cầu về cơ học.

Dây quấn không bị biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của kực cơ
học do dòng điện ngắn mạch gây nên.

c.Yêu cầu về nhiệt.

Khi vận hành bình thường cũng như trong trường hợp ngắn mạch,
trong thời gian nhất định dây quấn không được có nhiệt độ quá cao vì lúc


43
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

đó chất cách điện sẽ bị nóng mất tính đàn hồi, hóa giòn và mất tính chất
cách điện. Vì vậy khi thiết kế phải bảo đảm sao cho tuổi thọ của chất cách
điện là 15 đến 20 năm.

30. Yêu cầu về chế tạo.

Làm sao cho kết cấu đơn giản tốn ít nguyên vật liệu và nhân công,
thời gian chế tạo ngắn, giá thành hạ và phải đảm bảo về mặt vận hành. Như
vậy yêu cầu đối với thiết kế là.

+Phải có quan điểm toàn diện: Kết hợp một cách hợp lí giữa hai yêu
cầu về chế tạo và vận hành để sản phẩm có chất lượng tốt mà giá thành
chấp nhận được.

+ Phải chú ý đến kết cấu chế tạo dây quấn sao cho thích hợp với trình
độ kĩ thuật của xưởng sản xuất.

+ Phải nắm vững những lí luận có liên quan đến dây quấn CA, vật
liệu cách điện.

Quá trình thiết kế của dây quấn có thể tiến hành theo 3 bước.

+ Chon kiểu và kết cấu dây quấn.

+ Tính toán sắp xếp và bố trí dây quấn.

+ Tính toán tính năng của MBA.

I. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP.

Trong trường hợp MBA này là loại 2 dây quấn, cuộn HA quấn trong,
cuộn CA quấn ngoài, như vậy ta sẽ tính toán cuộn dây HA trước, sau đó tính
đến cuộn dây CA.

31.Số vòng dây một pha của dây quấn HA.

44
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

U f1
W1= (3.1 TL1)
Uv

Trong đó : Uf1= 231 (V) : Điện áp định mức phía HA.

231
=> W1 = = 28,4 (vòng)
8,13

Làm tròn số W1 = 29 (vòng)

32.Mật độ dòng điện trung bình.

Pn .U v
Δtb = 0,746. kf. (3.2 TL1)
S .d12

5750.8,13
= 0,746. 0,95. = 3,1 ( MA/m2 )
400.0,267

Trị số Δtb là tị số gần đúng cho các dây quấn CA và HA trị số Δtb thực
tế trong các dây quấn phải làm sao cho gần sát với trị số này

33.Tiết diện mỗi vòng dây sơ bộ.

I f1
THA = mm2
Δ tb

Trong đó : If1 : là dòng điện định mức phía HA.

If1 = 577,35 (A);

Δtb= 3,1 .106 A/ mm2

577,35
THA = 6
= 186,24 (mm2)
3,1.10

34.Chọn kết cấu dây quấn HA.

Theo bảng 38, với S=400K VA


45
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

I1= 5,77,35 (A) ; U1 = 231(V) ; T1’ = 186,24 (mm2)

Ta chọn dây quấn hình ống hai lớp dây dẫn chữ nhật . vật liệu dây
quấn là đồng và số sợi chập song song là 4 sợi .

Sử dụng loại dây quấn này có kết cấu đơn giản , dễ chế tạo , khả
năng làm mát tốt , độ bền cơ cao , giá thành rẻ ...

35.Số vòng dây trong 1 lớp

w1 29
Wl1= = =14,5(vòng)
n 2

36.Chiều cao hướng trục của mỗi vòng dây kể cả cách điện .

l 0,53
hv1= = = 0,034 ( m)
w l 1 +1 14,5 + 1

Trong đó : l = 0,53 m chiều cao dây quấn sơ bộ hạ áp

w1 : là số vòng dây trong một lớp hạ áp

37.Tiết diện sơ bộ mỗi vòng dây của mỗi sợi chập

T HA 186,24
Td1 = = = 46,56 ( mm2 )
4 4

Theo bảng 21: ta chọn dây quấn hạ áp có kích thước tiêu
chuẩn , với quy cách như sau :

a.b
Mã hiệu dây quấn – nv1 . . ; Td1
a ' .b '

5,6.8,5
Hay : лв .4 . ;46,7
6,1.9,0

Trong đó :

лв : là mã hiệu dây dẫn đồng tiết diện chữ nhật tiêu chuẩn

46
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

nv1 = 4 : là số sợi chập

Td1 = 46,7 : là tiết diện tiêu chuẩn của mỗi sợi chập

a: chiều dầy dây dẫn tiêu chuẩn

b: chiều rộng dây dẫn

a’ = a + 2.δ = 5,6 + 0,5 = 6,1 mm

b’ = b + 2δ = 8,5 + 0,5 = 9,0 mm

2.δ = 0,5 mm :là chiều dầy cách điện hai phía , theo tiêu chuẩn

38.Từ đó ta có tiết diện mỗi vòng dây

THA = 4. Td1 = 4.46,7 =186,8 mm2

39.Chiều cao thực của mỗi vòng dây

hv1 = 4. b’ = 4. 9,0 = 36 mm

40.Mật độ dòng diện thực của dây quấn hạ áp

I1 577,35
Δ1 = = = 3,1(A/mm2)
T1 186,8

41.Chiều cao dây quấn hạ áp

l1= hv1(Wl1+1) + 5 = 36. ( 14,5 +1) +5 = 563 mm = 0,563 m

Làm tròn : l1 = 0,5 63 m ; theo 3-13TL1

Trong đó trị só 5 mm kể đến việc quấn dây không chặt.

42.Chiều dày dây quấn HA

a1=2.a’+a11=2.5,25+5=15,5mm (3.14b TL1)

a11 = 5 mm :là khoảng cách giữa hai lớp của dây quấn


47
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

43.Đường kính trong của dây quấn HA

D1’ = d + 2.a01= 0,18 + 2.20.10-3

D1’ = 0,22 ( m) (3.15 TL1)

Làm tròn: D1’ =22(cm)

44.Đường kính ngòai của dây quấn HA

D1’’= D1’+2a1= 0,22 +2.15,5 .10-3

D1’’= 0,251 (m ) (3.16TL1)

45.Trọng lượng đồng của dây quấn HA

D1' + D1''
GCu1=28. t . .W1 .T1 .10 −5 (4-4b TL1)
2

Với : D 1 =22;
'




t=3: Số trụ của MBA

W1=29

T1= 0,186 m2

0,22 + 0,251
GCu1=28.3. .29.0,186. =106,85 (KG)
2

46.Theo bảng 24 , Ta cần phải tăng trọng lượng dây do cách điện lên 2%

Nên lúc này ta có trọng lượng dây dẫn là :

Gdd1= 1,02.106.85 =108.98 (KG)

47Bề mặt làm lạnh của dây quấn HA.

M1=(n+1).t.k. π .(D 1 +D '2' ).l1.10-4
'
m 2 (3.25c TL1)

Trong đó :

48
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

n=1: Là số rãnh dầu dọc trục dây quấn HA.

t=3: Số trục của MBA.

D 1 =22 cm
'




D 1'' = 25,1cm

K=0,75

l1=5 63 cm

Hệ số k: Hệ số kể đến sự che khuất bề mặt dây quấn do que nêm và
các chi tiết cách điện khác.

M1=(1+1).3.0,75.3,14.( 22+25,1) 5 63. 10-4= 3,75(m2)

II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP.

48. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp .

Ta chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp 4 cấp cuộn CA như hình vẽ . để tránh
lực cơ học tác dụng lên các vòng dây khi ngắn mạch ta bố trí các đoạn dây
điều chỉnh nằm ở lớp ngoài cùng , mỗi nấc điều chỉnh được bố trí thành 2
nhóm trên dưới dây quấn nối tiếp với nhau và phân bố đều trên toàn chiều
cao dây quấn , nên không xuất hiện lực chiều trục . hai nửa phân đoạn dây
quấn điều chỉnh phải được quấn cùng chiều .




49
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

A




X1

X2

X3

X4

X5

(s¬ ®å ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cuén cao ¸p khi kh«ng cã ®iÖn)

* Ưng với mỗi đầu phân áp là một cấp điều chỉnh điện áp :

. Đầu phân áp X1 ứng với cấp điều chỉnh điện áp tăng :5%

. nt X2 nt : 2,5 %

. nt X3 nt bằng điện áp định mức

. nt X4 nt : giảm -2,5%

. nt X5 nt : giảm -5%

Các đầu phân áp trên được nối váo các cực của bộ đổi nối :

* Dòng điện làm việc qua các cực của bộ đổi nối khi đó chính bằng
dòng điện cao áp định mức :

I2 =I CA = 10,479 ( A)

* Để có được những điện áp khácnhau theo 4 cấp điều chỉnh phía cac
áp ta cần phải nối :

. Cấp điều chỉnh +5% : 23750V tương ứng X1Y1Z1

. Cấp điều chỉnh +2,5% : 22875V tương ứng X2 Y2 Z2

. Cấp điều chỉnh định mức : 22000V tương ứng X3Y3Z3

50
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

. Cấp điều chỉnh -2,5%: 21125V tưong ứng X4Y4Z4

. Cấp điều chỉnh -5% : 20250V tưong ứng X5Y5Z5

49.Số vòng dây cuôn CA ứng với điện áp định mức.

Uf2
W2đm= .W1 (3.28TL1)
U f1

12,7
W2đm= .29 = 1594,6 (vòng)
0,231

Làm tròn : W2đm=1595 (vòng)

50.Số vòng dây CA ở một lớp điều chỉnh.

Do có 4 cấp điều chỉnh nên.

Wđc=0,025.W2đm

Wđc=0,025.1594,6=39,9 (vòng)

51. Số vòng dây tương ứng trên các đầu phân nhánh.

Ta có 4 cấp điều chỉnh ±5 % và ±2,5 %

W1 *1=W2đm+2.Wđc= 1594,6 +2.39,9 = 1674,33 (vòng)

W1*2=W2đm+Wđc= 1594,6+ 39,9 = 1634,43 (vòng)

W1*3= W2đm= 1594,6 (vòng)

W1*4=W2đm-Wđc=1594,6 - 39,9 = 1554,7 (vòng)

W1*5=W2đm-2.Wđc= 1594,6 - 2.39,9 = 1514,8(vòng)

52. Mật độ dòng điện phía CA.

Δ '2 =2.Δ tb - Δ 1 A/mm2 (3-30 TL1)



51
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Trong đó : Δ tb =3,1 (A/mm2)

Δ 1 =3,1 (A/mm2)

=>Δ '2 =2.3,1 - 3,1 = 3,1 (A/mm2)

53.Sơ bộ tính tiết diện vòng dây CA.
'
I2
T '2 =
Δ'2

Trong đó: I '2 =I2=10,479 (A)

Δ '2 =3,1 (A/mm2)

10,479
=> T '2 = =3,38 (mm2)
3,1

54.Chọn kết cấu dây quấn CA.

Dựa vào các thông số S=400 (KVA)

T '2 =3,38(mm2)

Uđm=22 (KV)

Theo bảng 38 trang 207 [TL1] ta chọn kết cấu dây đồng hình ống
nhiều lớp dây dẫn tròn.có ưu điểm của kiểu dây này là có thể quấn được
nhiều lớp , chế tạo đơn giản , tuy nhiên không tránh khỏi nhược điểm là khi
công suất tăng thì độ bền cơ giảm

Căn cứ vào tiết diện dây dẫn theo bảng 20 tacó kích thước dây dẫn
tròn , với quy cách như sau :

d2
mã hiệu dây dẫn – nv2 . '
; Td2
d2



52
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

2,24
лв-1. ; 3,94
2,64

Trong đó :

Лв : mã hiệu dây dẫn chọn

d2 = 2,24 mm: Đường kính dây dẫn tiêu chuẩn

d '2 = 2,64 mm: Đường kính dây có cách điện.

2.δ = 0,4 (mm): Chiều dày cách điện

T2=3,94 (mm) :Tiết diện dây tiêu chuẩn

55.Tiết diện toàn phần của mỗi vòng dây :

TCA = nV2 .Td2 = 1.3,94 =3,94 mm2

56.Mật độ dòng điện thực của dây quấn CA.

I 2 10,479
Δ2 = = = 2,67 (A/mm2)
T2 3,94

57.Số vòng dây một lớp.

Ở đây ta coi l1=l2=5 63 (cm). Tức là coi chiều cao dây quấn CA
bằng chiều cao dây quấn HA.

l2 563
Wl2= '
-1 = - 1= 213 (vòng) theo ( 3.34TL1)
d2 0,264

58.Số lớp trong cuộn CA.

W1CA 1674,33
nl2= = = 7,89(lớp) (3-35TL1)
Wlca 213

Làm tròn: nl2 = 8 (lớp)

59.Điện áp giữa 2 lớp kề nhau.

53
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Ul2=2.Wl2.Uv=2. 213. 8.13 = 3463,88 (V) (3-36 TL1)

Trong đó : Uv= 8,13 (V) : Điện áp trên 1 vòng dây.

Dựa vào Ul2 chon chiều dày cách điện giữa các lớp (Theo bảng 26
trang 200 [1]) ta chọn cách điện ở mỗi lớp là bìa cách điện, 5 lớp bìa cách
điện*chiều dày của một lớp (mm) là 0,12(mm) đầu thừa cách điện ở một đầu
dây quấn là lđ2=1,6 (mm)

60.Phân phối lại các lớp dây quấn.

• Do số lớp của dây quấn được lấy tròn thành số nguyên nên
số vòng dây trong mỗi lớp không đúng bằng 213 vòng đã xác
định ở trên , do đó cần phải phân phối lại sao cho số vòng dây
giữa các lớp gần xấp xỉ với số đó . ta có thể phân phối như
sau

5 lớp . 213 vòng = 1065 vòng

2 lớp . 180 vòng = 360 vòng

1 lớp . 249,33 vòng = 249,33vòng

Tổng : 8lớp = 1674,33 vòng

* Để tăng điều kiện làm mát dây quấn CA ta phân thành 2 tổ lớp .
tổ lớp trong làm nguội khó khăn hơn nên bố trí 3 lớp có số vòng dây trong 1
lớp ít hơn

2 lớp . 180 vòng = 360 vòng

1 lớp . 249,33 vòng = 249,33vòng

Tổ lớp ngoài bồ trí 5 lớp . 213 vòng =1065 vòng

Giữa hai lớp ta cần đặt một rãnh dầu dọc trục rộng a’22

54
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

61. Chiều dày dây quấn CA.

a '2 =d '2 (n+m)+δ l 2 [(n-1)+(m-1)]+ a '22 (3.37a TL1)

Trong đó : m,n: Là số lớp của mỗi tổ lớp.

m=5: Số lớp của tổ lớp trong dây quấn CA.

n=3 Số lớp của tổ lớp ngoài dây quấn CA.

a '2 =0,7 (cm)

δ l 2 = 0,5 (cm) : Chiều dày lớp cách điện giữa CA và HA

d’2 =2,64 mm

=> a '2 =2,64. 8+5[(3-1)+(5-1)]+7= 58,12 mm

62.Đường kính trong của dây quấn CA.

D '2 =D 1'' +2.a12 (3.56 TL1)

Trong đó: D 1'' = 0,251 ( m) : Là đường kính ngoài của dây quấn HA

D '2' = 0,251 + 2.0.009 = 0,269 ( m)

63.Đường kính ngoài của dây quấn CA.

D’ '2' = D '2 +2.a2 (3.57 TL1)

D’ '2' = 0,269 + 2.58,12.103 = 0,386 ( m)

64.Khoảng cách giữa 2 trục cạnh nhau.

C= D '2' +a22 (3.58)

C = 0,386+ 20.10-3 = 0,406 ( m )

65.Bề mặt làm lạnh của dây quấn CA.


55
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Vì dây quấn CA có 2 tổ lớp, giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh và tổ lớp
dây quấn lên hình trụ, có que nêm thì có 4 mặt làm lạnh.

Ta có bề mặt làm lạnh dây quấn CA là.

M2= n.t.k. π .(D '2 +D '2' ).l1.10-4 (m2) (3.59b TL1)

Trong đó :

k=0,8 là hệ số kể đến sự che khuất bề mặt dây quấn do que
nêm và các chi tiết cách điện khác



n=2 : Số tổ lớp.

t=3: Số trụ của MBA.

l1=l2= 5 63(cm)

D '2 =0,269( m)

D '2' = 0,386( m)

=> M2=2.3.0,8.3,14.( 0,269 + 0,386). 0,5 63= 5,56 (m2)

66.Trọng lượng dây quấn CA.

D2 + D2'
' '
GCu2=28.t. .W2đm.T2.10-5 ( kg) (4-5)
2

Trong đó :

W2đm= 1594,6 (vòng)

T2= 3,94 (mm2): Tiết diện dây quấn CA

0,269 + 0,386
=> GCu2=28.3. . 1594,6 .3,94 .10-3 = 172,84(KG)
2


56
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Theo bảng 23 ta cần phải tăng trọng lượng do cách điện của dây đồng lên
10% đối với dây dẫn đồng tròn , mã hiệu лв. Khi đó trọng lượng dây quấn
đồng CA kể cả cách điện :

Nên lúc này ta có Gdd2= 1,01 .172,84 = 174,57(KG).

67.Toàn bộ trọng lượng dây quấn bằng đồng của cuộn CA& HA.

GCu= GCu1+ GCu2= 106,85 + 172,84 = 279,69 (Kg)

68.Toàn bộ trọng lượng dây quấn kể cả cách điện.

Gd d = Gdd1+ Gdd2= 108,98 + 174,57 =283,55(KG)

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN THAM SỐ KHÔNG TẢI NGẮN MẠCH

Tính toán ngắn mạch liên quan đến việc tính toán tổn hao ngắn mạchPn,
điện áp ngắn mạch, dòng điện cực đại khi ngắn mạch In, lực cơ giới trong
dây quấn và sự phát nóng của dây quấn khi ngắn mạch.

I .XÁC ĐỊNH TỔN HAO NGẮN MẠCH.

Tổn hao ngắn mạch của MBA hai dây quấn là tổn hao tổng MBA khi
ngắn mạch một dây quấn còn dây quấn kia đặt vào điện áp Un để cho dòng
điện trong hai dây quấn đều bằng định mức.

Tổn hao ngắn mạch gồm các thành phần sau:

Tổn hao chính: Là tổn hao đồng trong dây quấn HA & CA do dòng điện
gây ra PCu2,PCu1.

Tổn hao phụ trong hai dây quấn: Do từ thông tản xuyên qua dây quấn
làm cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra Pr1,Pr2.



57
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Tổn hao phụ trong dây dẫn ra: Prf1,Prf2: Thường tổn hao này rất nhỏ có
thể bỏ qua.

Tổn hao chính trong dây dẫn ra pr1 , p r2 :

Tổn hao trong vách thùng dầu và kết cấu kim loại khác Pt: do từ thông
tản gây nên, thường thì tổn hao phụ được tính gộp vào trong tổn hao chính
bằng cách thêm vào hệ số tổn hao phụ Kf

Vậy tổn hao ngắn mạch là:

Pn=kf(KCu2+PCu1)+Pr1+Pr2+Pt (W)

II.Tổn hao chính

69.Tổn hao đồng trong dây quấn HA

*Như ta đã biết PCU tỉ lệ bình phương của mật độ dòng điện vì vậy khi
bảo đảm cho PCU bằng hằng số, nếu ΔTăng thì GCU phải giảm. Nhưng ta sẽ
không đặt vấn đề tăng nhiều Δ để giảm trọng lượng đồng GCU . Vì vậy trọng
lượng đồng khồng giảm được bao nhiêu mà tổn hao đồng sẽ tăng lên nhiều (
Có thể quá mức qui định ). Đồng thời dây quấn sẽ phát nóng nhiều và ta phải
dùng nhiều dầu và phải tính toán thêm cho phần tản nhiệt.

PCU1 = 2,4. Δ12.GCU1 =2,4 .( 3,1)2 .106,85 = 2464,4 (W) ( 4.3TL1 )

Với : Δ 1 = 3,1 A/ mm2 : mật độ dòng điện thực của dây quấn HA

GCU1 = 106,85 kg : trọng lượng dây quấn HA

70.Tổn hao đồng trong dây quấn CA

PCU2= 2,4.Δ22.GCU2 = 2,4.( 2,67)2.172,84 = 2957,195 (W) (4.57 TL1)

Với : Δ 2 = 2,67 A/mm2 : mật độ dòng điện thực trong dây quấn CA


58
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

GCU2 = 172,87 kg : trọng lượng dây quấn CA

III.Tổn hao phụ

Tổn hao phụ trong hai dây quấn: Do từ thông tản xuyên qua dây quấn
làm cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra :pf

Tổn hao phụ được ghép vào tổn hao chính bằng cách thêm vào một hệ số
kf vào tổn hao chính :

Pf + p cu = pcu . kf theo 4-9 TL1

Do đó việc xác định tổn hao phụ là xác định trị số kf . trị số này đối với
mỗi loại dây quấn thì khác nhau . nó phụ thuộc vào kích thước hình học của
dây quấn , vào sự xắp xếp của dây dẫn trong từ trường tản

71.xác định hệ số k f 1 trong dây quấn HA.

Đối với dây quấn đồng tiết diện chữ nhật , và n= 2 là số thanh dẫn của
dây quấn thẳng góc với từ thông tản , ta có công thức 4-10b TL1

KF1= 1+ 0,095β2.a4. n2

Trong đó:

a= 0,56 cm : là kích thước của dây dẫn theo hướng thẳng
góc với từ thông tản

b.m
β=( .KR)2 theo 4-11b TL1
l

Với :

b = 8,5 mm : là kích thước dây dẫn theo hướng song song
với từ thông tản



59
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

m = wlHA = 14,5 là số thanh dẫn của dây quấn song song
với từ thông tản

KR =0,95 : Hệ số qui đổi từ trường tản

l= l1 = 56,3 (cm)

0,85.14,5
=> β2 =( .0,95)2 = 0,043
56,3

=> Kf1= 1+0,095.0,0432.(0,56)4.(2)2= 1,0002

72.Xác định hệ số kf2 trong dây quấn CA.

Đối với dây đồng tiết diện tròn và n=8 > 2 là số thanh dẫn thẳng góc với
từ thông tản . áp dụng 4-10c ta có :

kf2 = 1+ 0,044 . β2 . d42 .n2

Trong đó :

d2 =2,24 mm= 0,224 cm : là đường kính của dây dẫn tròn dây
quấn CA

d 2 .Wl 2
β ’= ( .k R ) 2
l

Với :

Wl 2 = 213 : là số thanh dẫn của dây quấn CA song song với từ
thông tản

l=l1=56,3 (cm) : chiều cao dây quấn CA

kr =0,95. Hệ số qui đổi từ trường tản

0,224.213
=> β’ =( .0,95)2 = 0,65
563


60
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

=> Kf2= 1+0,044 . 0,65 2 . .0,2244 . 82 = 1,003

73.Tổn hao chính trong dây dẫn ra.pr1 pr2n

Để xác định được tổn hao trong dây dẫn ra ta lần lượt đi xác định
trọng lượng đồng và chiều dài dây dẫn ra trong dây quấn CA và HA :

74.Tổn hao chính trong dây dẫn ra dây quấn HA.

lr1=7,5.l1=7,5. 56,3 = 422,25 (cm) :

Chiều dài dây dẫn ra đối với dây quấn nối Y . theo 4-18 TL1

Tr1= T HA =186,4 mm2 : Tiết diện dây dẫn ra của cuộn HA

δ =8900 kg/ m3 : điện trở suất của đồng

+ Trọng lượng dây dẫn ra.

Gr1= lr1.Tr1γ.10-8 (4.60 TL1)

Gr1= 422,5 . 186,4 .8900.10-8 = 7,01 (kg)

+ Tổn hao đồng trong dây dẫn ra.

Pr1= 2,4. Δ12.Gr1 =2,4.(3,1)2. 7,01 = 161,679 (W) theo 4-18 TL1

75.Tổn hao chính trong dây dẫn ra dây quấn CA.

Pr2=2,4.Δ22.Gr2

Với :

Gr2=lr2.Tr2.γ.10-8

Trong đó :

Chiều dài dây dẫn ra:



61
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

lr2 =7,5.l2=7,5.56,3=422,25 (cm) theo 4-14 TL1 đối với dây quấn nối
Y

Tr2=T CA = 3,94 mm2 : Tiết diện dây dẫn ra quấn CA

δ = 8900 kg / m3 : điện trở suất của đồng

=> Gr2=422,25. 3,94 .8900.10-8= 0,15 kg

+ Tổn hao đồng trong dây dẫn ra cuộn CA.

Pr2=2,4.Δ22.Gr2 =2,4. 2,672 . 0,15 = 2,57 (W) (4.63 TL1)

76.tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác pt

Ta đã biết , một phần từ thông tản của máy biến áp khép 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 trong vách thùng dầu và có liên quan
đến tổn hao ngắn mạch . ta có thể xác định p t theo công thức kinh nghiệm

pt = 10 . k .s ( W) theo 4-21 TL1

Trong đó :

k= 0.015 : tra bảng 40a TL1

=> pt = 10.400.0015 = 60 ( W)



77.Tổng tổn hao ngắn mạch.

Pn =PCu1.Kf1+PCu2.Kf2+Pr1+Pr2 + pt (4.64 TL1)

Pn = 2464.1,0002 + 2957,19 .1,003 + 161,679 + 2,57 +60 ( W)

Pn = 5654,4 ( W)

Vậy tổn hao tính toán vượt quá tổn hao bài cho là:

62
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

5654,4 − 5750
.100% = - 1,66
5750

Nằm trong phạm vi cho phép + - 5%

IV.XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP NGẮN MẠCH.(Un)

Điện áp ngắn mạch của m.b.a hai dây quấn un % là điện áp đặt vào
một dây quấn với tần số định mức , còn dây quấn kia nối ngắn mạch sao cho
dòng điện hai phía đều bằng các dòng điện định mức tương ứng . Un % là
một tham số rất quan trọng ảnh hưởng tới những dặc tính vận hành cũng như
kết cấu của máy.Thật vậy :

Khi Un% bé thì dòng điện ngắn mạch In lớn gây nên lực cơ học trong
MBA lớn.

Khi Un% lớn thì điện áp giáng ΔU ở trong MBA tăng lên ảnh hưởng
đến các hộ dùng điện.( đèn tối , mở máy động cơ không đồng bộ khó khăn
...)

Sự phân phối tải giữa các MBA làm việc song song với Un khác nhau
sẽ không hợp lí. Không tỉ lệ với dung lượng của máy mà tỉ lệ nghịch với
điện áp ngắn mạch Un%.

Ta đã biết điện áp ngắn mạch toàn phần : Un= U nr + U nx
2 2
( %)

Trong đó :

Unr : là thành phần tác dụng của un

U nx : là thành phần phản kháng của un

78. Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng.

Pn 5654,4
Unr= = =1,414 % theo 4-22 TL1
10.S 10.400

63
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Trong đó :

pn = 5654,4 ( w) tổn hao ngắn mạch m.b.a

S = 400 KVA dung lượng định mức m.b.a

79.Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng unx

Ở đây ta thiết kế m.b.a dùng dây quấn đồng tâm và hai dây quấn có
chiều cao bằng nhau :.

7,29. f .S '.β .a R .K R .10 −3
Unx= ( %) theo 4-23 TL1
U v2

Trong đó:

Π.d12 3,14.26,7
β= = = 1,49
l 56,3

S’= 133,3 KVA : công suất trên mỗi trụ

a1 + a 2
aR= a12 + = 0,031( m)
3

Uv=8,13 (V)

Kr = 0,95 : hệ số

7,92.50.133,3.1,49.0,031
Unx= 2
. 0,95 . 10-1 = 3,5%
8,13

80 Điện áp ngắn mạch toán phần là.

Un= U nr + U nx = 1,414 2 + 3,5 2 = 3,775 %
2 2




Như vậy điện áp ngắn mạch nhỏ hơn tiêu chuẩn là

3,775 − 4
. 100 = - 5,63 %
4


64
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Thoả mãn điều kiện sai lệch +, - 5% cho phép

V.TÍNH TOÁN LỰC CƠ HỌC CỦA DÂY QUẤN M.B.AKHI NGẮN
MẠCH

Khi m.b.a bị sự cố ngắn mạch thì dòng điện ngắn mạch rất lớn sẽ gây
lên lực cơ học rất nguy hiểm đối với dây quấn m.b.a . Bởi vậy để đảm bảo
cho m.b.a làm việc an toàn , khi thiết kế máy ta phải xét đến lực cơ học tác
dụng lên dây quấn khi ngắn mạch xem độ bền điện của dây quấn m.b.a có đủ
hay không . do đó ta phải xác định :

Trị số dòng điện cực dại của dòng điện ngắn mạch

Xác định lực cơ giới giữa các dây quấn

Tính ứng suất cơ của các đệm cách điện giữa các dây quấn và bản
thân dây quấn

81.Xác định trị số hiêu dụng của dòng điện ngắn mạch cực đại

a.Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xác lập

Tiêu chuẩn của quốc tế quy định , tính toán trị số hiệu dụng của dòng
điện ngắn mạch xáclập phải kể đến tổng trở của mạng cung cấp cho đầu
phân áp chính của dây quấn . theo 4-30a TL1 :

100.I dm
In = ( A)
100.S dm
u n (1 + )
un Sn

Trong đó :

Iđm = 10,479 A : là dòng điện định mức của đầu phân áp

Un = 3,775 %


65
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Sđm = 400 KVA : dung lượng định mức của m.b.a

Sn = là công suất ngắn mạch của mạng cung cấp

Sn = 2500.103 ( KVA) ( 40-b TL1)

100.10,479
=> In = = 276,42( A)
100.400
3,775.(1 + )
3,775.2500.10 3




b.Trị số dòng điện ngắn mạch cực đại tức thời:

Trong quá trình ngắn mạch đột nhiên thì dòng điện ngắn mạch gồm 2
phần : một thành phần chu kì và một thành phần tự do không chu kỳ , chính
thành phần tự do không chu kỳ làm trị số dòng điện ngắn mạch tức thời tăng
lên rất lớn :

− π .u ñn
imax = 2. . In . ( 1+ e ) (A) theo 4-31 TL1
u òn

− π .1,414
=> imax = 2 . 276,42 . ( 1+ e ) = 500,85 ( A)
3,5

VI.TÍNH LỰC CƠ GIỚI GIỮA CÁC DÂY QUẤN LÚC NGẮN
MẠCH.

Lúc ngắn mạch dây quấn chịu lực cơ giới rất lớn . nếu không xét kỹ
có thể lực cơ giới làm hỏng dây quấn . Lực cơ giới sinh ra do tác dụng của
dòng điện trong dây quấn với từ thông tản

Ở đây trong trường hợp hai dây quấn cùng chiều cao và các vòng dây
phân bố đều đặn trên toàn chiều cao . Nên từ trường tản gồm có thành phần

66
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

dọc trục với từ cảm B và thành phần ngang trục với từ cảm B’ . Ưng với mỗi
từ trường tản sẽ có lực tác dụng tương ứng

82.Lực hướng kính.Fk :

Do từ trường tản dọc B tác dụng với dòng điện gây nên :

FK=0,628(imax.W)2.β.KR.10-6 ( N) theo 4-34 TL1

Fk = 0,628 .( 500,85 . 1594,6)2 .1,49 . 0,95. 10 -6 = 565201( N)

Lực Fk đối với hai dây quấn là trực đối với nhau , có tác dụng ép , nén
đối với dây quấn trong và có tác dụng đẩy đối với dây quấn ngoài . Lực này
phân bố đều theo chu vi của hai dây quấn

83.Lực hướng trục F’T :

Do từ trường tản ngang tác dụng với dòng điện sinh ra

aR
F T =FK.
'
( N) theo 4-36 TL1
2.l

0,031
F ’T =565201. = 15560,59 ( N)
2.0,563

F T là lực tác dụng ép của 2 dây quấn theo chiều trục và như vậy F T
' '



lớn nhất là ở giữa 2 dây quấn vì hai đầu ép lại và có khuynh hướng làm sập
những vòng dây ngoài cùng nếu quấn không chặt.

Do cuộn dây phân bố đều theo chiều quấn nên không có từ trường tản
ngang => không có lực hướng trục thứ hai : F’’T = 0

Dựa vào sự phân bố lực ép vào dây quấn ( hình vẽ)




67
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu


F'T F''T = 0 F''T = 0
FG = 0 FG = 0
1 2
Fe = F'T Fe = F'T
l



FG = 0 FG = 0
d©y quÊn 1 d©y quÊn 2
(C¸c lôc Ðp chiÒu trôc ®èi víi vÞ trÝ tu¬ng hç giòa 2 d©y quÊn kh¸c nhau)



Ta thấy lực ép cực đại ở giữa chiều cao dây quấn :

Fe = F’T - F’’T = F’T

Còn lực đẩy lên gông FG = 0

VII. TÍNH ỨNG SUẤT CỦA DÂY QUẤN

Ứng suất của dây quấn là chỉ sự chịu đựng của dây quấn đối với lực cơ
giới

84.Ứng suất lực căng trong dây quấn CA

Ứng suất này do lực hướng kính FK gây nên

Fk 2
σk= ( MN/m2) theo 4-38 và 4-39 TL1
2π .T2 .W2

Trong đó :

T = TCA = 3,49 mm2 : tiết diện một vòng dây cuộn CA

W = WCA đm =1594,6 vòng : số vòng dây của dây quấn tương
ứng



68
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

565201
σ k= = 14,33 ( MN/ m2 )
2.3,14.3,94.1594,6

Trị số này phù hợp với tiêu chuẩn đối với m.b.a dưới 1600 KVA ,

30 ÷ 40 MN/m2.

85.Ứng suất giữa các vòng dây trongcuộn HA

Ứng suất này chủ yếu do lực chiều trục ép F e gây nên :

Fe
σe = MN/ m2 ) theo 4-40 TL1
π
[(D1 '+ D1 ' ')] (a − a ) (
1 11
2

Trong đó :

Fe = F’T1=15560,59 ( N) : Là tổng hợp lực lớn nhất

D1’= 22(cm) : đường kính trong của dây quấn HA chịu lực ép lớn nhất

D1’’= 25,1cm : đường kính ngoài dây quấn HA

a1-a11= 2.a’ = 2.6,1 = 12,2 mm

15560,59
=> σe = = 1,75 MN/m2
3,14
(22 + 25,1) (1,22).10 −2
2

Tại số σe = 1,7 5MN/m2 đạt tiêu chuẩn với máy có công suất
S,6300KVA (σe ≤ 18 ÷ 20 MN/m2)

Chương V

TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG MẠCH TỪ

5.1. CHỌN KẾT CẤU LÕI THÉP :

Để đảm bảo tính kinh tế cũng như đơn giản trong việc chế tạo , tính
toán . ta chọn kết cấu lõi thép kiểu 3 pha 3 trụ , lá thép gép xen kẽ làm bằng

69
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

tôn cán lạnh mã hiệu 3405 dày 0,3 mm , có 4 mối nối nghiêng ở 4 góc , còn
ở giữa ta dùng mối ghép thẳng lá tôn như hình vẽ

Tra bảng 4 theo đường kính trụ sắt d = 0,18 m và công suất S =400
KVA ta có số bậc của trụ là 6 với ép trụ bằng nêm và dây quấn

Số bậc thang của gông ta chọn nhỏ hơn số bậc thang của trụ là 5 ( 4
bậc đầu của gông trùng với 4 bậc của trụ , còn 1 bậc ngoài cùng thì tương
ứng với 2 bậc ngoài cùng của trụ )

5.2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỤ THỂ CỦA LÕI SẮT

86.Chiều rộng và chiều dày của tập lá thép ( mm) của mạch từ

Tra bảng 41a theo đường kính trụ d=18cm ta có kích thước cụ thể các
tập lá thép tiết diện trụ có 6 bậc , gông 5 bậc


Thứ tự tập Kích thước các tập trong Kích thước các tập trong gông
trụ
1 175×21 175×21
2 155×25 155×25
3 135×13 135×13
4 120×8 120×8
5 95×9 95×17
6 65×8



87.Xác định tiết diện của một nửa trụ

1
TT = ( 17,5 . 2,1) + ( 15,5 . 2,5) +( 13,5 .1,3 ) +
2


70
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

+ ( 1,2 .0,8 ) +( 9,5.0,9)+ ( 6,5 .0,8 )

= 116,4 cm2

88.Tính tổng chiều dày các lá thép của nửa tiết diện trụ :

2,1 + 2,5 +1,3 +0,8 + 0,9 + 0,8 = 8,4 cm

89.Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ :

1
T bt = 2.( Tt ) = 2. 116,4 = 232 ,8 cm2
2

90. Tiết diện hữu hiệu của trụ :

TT= Kd.TbT = 0,97 . 232,8 = 225,816 ( cm2 )

91.Xác định tiết diện của một nửa gông

Vì gông có 5 bậc ( 4 bậc đầu trùng với 4 bậc của trụ , còn một trùng
với 2 bậc ngoài của trụ ) tức là ở bậc thứ 5 của gông thì bề dày của gông sẽ
bằng bề dày của trụ ở ( bậc 5 + bậc 6 )

1
TG = ( 17,5.2,1) +( 15,5 . 2,5 ) + ( 13,5 .1,3 ) +
2

+ ( 12 .0,8 ) + ( 9,5 .1,7)

= 118,8 cm2

92. Toàn bộ tiết diện bậc thang của gông

TbG = 2. 118,8 = 237,6(cm2)

93. Tiết diện hữu hiệu của gông

TG= 0,97. 237,6 = 230,42 (cm2)

94.Chiều rộng của gông bG


71
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Bằng tổng chiều dày các lá thép của trụ

bG = 2.8,4 = 16,8 cm

95.Chiều dài trụ

lT = l1 + l01 cm

Trong đó : l1 = l2 = 56,3cm : chiều cao dây quấn CA, HA

l01 = l02 = 1,5 cm : khoảng cách cách điện từ cuộn CA,
HA đến gông

lT = 56,3 +2.1,5 = 59,3 cm

96. Khoảng cách tâm trục của 2 cạnh bằng nhau

C= D2”+ a22 = 38,6 + 0,9 = 39,5 cm

Trong đó : D2’’ = 38,6 cm : đường kính ngoài dây quấn CA

a22 = 0,9 cm : khoảng cách cách điện giữa hai dây quấn
CA cạnh nhau

97. Trọng lượng sắt toàn phần của gông là

GG= G’G + G”G (kg)

. Trọng lượng gông (Trọng lượng sắt)

G’G = 2(t-1)c. TG.γ. 10-6 (5.82 TL1)

Trong đó:

t=3 : là số trụ tác dụng

γ=7650kg/m3 : tỷ trọng của thép cán lạnh

TG=230,47(cm2) : tiết diện hữu hiệu của gông


72
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

c= 39,5 (cm) : khoảng cách giữa 2 tâm trụ cạnh nhau

=> G’G = 2(3-1).39,5 .230,4757650.10-6(kg)

G’G = 277,95 ( kg)

Gg:Trọng lượng thép một góc mạch từ. Đó là phần chung nhau của
trụ và gông giới hạn bởi 2 trụ vuông góc nhau

Gg= 2Kd. γ.10-6(a1T.a1G.b1T+a2T.a2G.b2T+...+anT.anG.bnT) (5.83
TL1)

a1T, a1G... là chiều rộng của từng tệp lá thép trụ và gông ở mối nối

b1T, b2G... là chiều dày của các tệp lá thép trụ

a1G = a1T = 17,5 cm b 1T = 2,1 cm

a2G = a2T = 15,5 cm b2T = 2,5 cm

a3G = a 3T = 13,5 cm b3T = 1,3 cm

a4G = a4T = 12cm b4T = 0,8 cm

a5G =a5T =9,5 cm b5T = 0,9cm

a6T = 6,5 cm b6T = 0,8 cm

a6G = 9,5 cm

Gg= 2.0,97.7650.10-6(17,5.17,5.2,1+15,5.15,5.2,5 +

+ 13,5.13,5.1,3+ 12.12.0,8+9,5.9,5.0,9+ 6,5.9,5.0,8)

Gg = 25,63(g)

98. Trọng lượng sắt ở 4 mối nối góc là

Gg
G”G = 4. = 2.Gg = 2. 25,6 = 51,26 (kg)
2

73
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

G G = G’G + G’’G = 277,95 +51,26 = 329,21 ( kg)

99 Trọng lượng thép ở trụ

G’T = t.TT. lT. γ.10-6 (5.85 TL1)

Trong đó:

TT= 225,816 (cm2) : tiết diện hữu hiệu của trụ

lT = 59,3(cm) : chiều dài trụ

t=3 : số trụ tác dụng của dây quấn

=> G’T= 3.225,816 . 59,3.7650.10-6 = 296,33 (kg)

100. Trọng lượng sắt của phần nối trụ với gông

G”T= t .(TT.a1G. γ.10- 6 - Gg) (5.86 TL1)

Trong đó :

t= 3

TT= 225,816(cm2)

a1G= 17,5 cm

Gg= 25,6(kg)

=> G”T= 3(225,816 . 17,5 .7650.10-6-25,6) = 13,47(kg)

101. Trọng lượng sắt toàn bộ của trụ

GT= G’T+ G”T= 296,3 +13,47 = 309,8 (kg)

102. Trọng lượng sắt toàn phần của lõi thép:

GFe= GG + GT= 329,21+ 309,8 = 639,01( kg) (5.88 TL1)

5.3 TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ KHÔNG TẢI

74
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Khi cấp điện áp xoay chiều định mức ta có tần số định mức vào cuộn
dây sơ cấp và các cuộn dây khác hở mạch gọi là chế độ không tải . tổn hao
ứng với chế độ đó gọi là tổn hao không tải

Xác định trị số tự cảm trong lõi sắt

Từ cảm trong trụ

UV 104
BT= (T) Theo 5-16TL1
4,44. f .TT

Trong đó: UV= 8,13(V)

TT= 225,816(mm2)

8,13.10 4
=> BT= = 1,62 (T)
4,44.50.225,8

- Tự cảm trong gông

TT 225,816
BG= BT. = 1,62 = 1,589 (T) (5.90 TL1 )
TG 230,472

- Tự cảm mối nối nghiêng là:

BT 1,62
Bn= = =1,146 (T)
2 2

*Dựa vào các trị số từ cảm trên , cùng với mã hiệu tôn3405 dày 0,30
mm . theo bảng 45 ta tìm được

- Suất tổn hao trong thép :

- Suất tổn hao trong trụ: PT= 1,194(W/kg)

- Suất tổn hao trong gông: PG = 1,113 (W/kg)

- suất tổn hao ngoài khe hở không khí


75
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

. Đối với trụ :PKT= 0,0661 ( W/cm2)

. Đối với gông :PKG= 0,063 ( w/cm2 )

. Đối với mối nối nghiêng :PKn= 0,030 ( w/cm2)

103.Xác định tổn hao không tải trong m.b.a( P0)

Tổn hao không tải của m.b.a bao gồm : tổn hao trong lá thép silic , tổn
hao trong vỏ máy , và các chi tiết bằng sắt khác , tổn hao đồng trong dây
quấn do dòng điện không tải io gây ra , tổn hao do dòng điện rò trong các
chất cách điện

Vì m.b.a có mạch từ phẳng , làm bằng tôn cán lạnh , ép trụ và gông bằng
đai , có xà ép gông , có nêm dây quấn ép trụ , không làm bulông xuyên lõi
và khi xét đến tất cả những ảnh hưởng thì tổn hao không tải được tính :




PO = kgp . ktp .kep . kcpkbp. .
⎡ pt + p g ⎤
( )
⎢ pt .GT + PG . GG − k d .G g +
'

2
( '
)
.G g k n .k gp + k t .k gp + ∑ p k .nk .TK ⎥ ( W)
''

⎣ ⎦



Theo5-19

Trong đó:

kgp: là hệ số tăng cường tổn hao ở gông . đối với gông có số bậc ít hơn
một bậc so với trụ , ta lấy : kgp = 1 ,0



76
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

ktp : là hệ số tổn hao do tháo nắp gông trên để lồng dây quấn vào trụ
làm chất lượng lá thép gỉam tổn hao tăng lên , lấy ktp = 1,01

kep : hệ số tổn hao do ép trụ để đai, đối với m.b.a công suất 400 KVA
ta lấy kep = 1,0

kcp : hệ số kể đến tổn hao do cắt dập lá tôn thành tấm . do tôn sau khi
cắt dập có ủ , lấy kcp= 1,01

kbp : hệ số kể đến tổn hao do gấp mép hoặc cắt bavia . do tôn có ủ lại
sau khi gấp mép hoặc cắt bavia , lấy kbp = 1,0

kd : hệ số biểu thị số lượng góc nối của mạch từ cần phải tính đến ảnh
hưởng của tổn hao sắt, đổi với m.b.a 3 pha thì kd = 4

kn .k’gp + kt .k’’gp = kgp :

Là hệ số kể đến tổn hao phụ ở các góc nối của mạch từ tuỳ theo sự
phối hợp số lượng mối nối thẳng và nghiêng khác nhau . ta lấy kgp = 8,85

nk : là số khe hở không khí giữa các lá thép trong mạch từ ghép thẳng
và nghiêng

Ghép thẳng :

Đối với trụ : nKT = 1

Đối với gông : nKG =2

Ghép nghiêng : nKn = 4

TK : là tiết diện khe hở không khí

Ghép thẳng : TKT = T T = 225,8 cm2

TKG = TG = 230,4 cm


77
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Ghép nghiêng : TKN = 2 .TT =319,3 cm2

GT = 309,8 ( kg)

G’G = 277,96 ( kg)

Gg = 25,6 ( kg)

P0 = 1,0.1,01. 1,0 .1,01 .1,0 .{1,194.309,8+1,113(277,95-4.25,6)+

1,194 + 1,113
+ .25,63.8,85+0,0661.225,8+0,063.2.230,4+0,028.4.319,3}
2
P0 = 895,36 ( w)

895,36 − 840
Sai lệch so với tiêu chuẩn là: .100 = + 6,59%
840

Nằm trong phạm vi cho phép: ± 7,5 %

P0 như vậy là thoả mãn

104. Công suất từ hoá không tải Q0

Do m.b.a có kết cấu lõi thép trụ phẳng làm bằng thép cán lạnh , ép trụ
và gông bằng nêm và dây quấn , không có bu lông xuyên lõi công nghệ chế
tạo mạch từ có ủ lá tôn sau khi cắt dập theo 5-27

qT + qG
Q0= KGi. Kti. Kei.[ Kbi.Kci. (qT.GT + qG.(G’G –Kd.Gg) + .Gg
2

.(Kn.K’gi + Kt . K”gi) ) +Σqk.nk. TK] (VA)

Trong đó:

- Kb. K’gi + K.K”gi= Kgi= 42,45:

Là hệ số kể đến ảnh hưởng của góc nối do sự phối hợp khác nhau về
số lượng mối nối nghiêng và thẳng, tra bảng 53 theo khe hở không khí với
số lượng góc nối nghiêng và thẳng và từ cảm ta được kgi = 42,45

78
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

- KGi=1,08 :là hệ số làm tăng công suất từ hoá ở gông, khi số bậc trong
gông gần bằng số bậc thang trong trụ

- Kti= 1,02: Hệ số kể đến sự tăng công suất khi tháo lắp gông trên để
cho dây quấn vao trụ

- Kbi = 1,05: Hệ số kể đến việc cắt gọt bavia với lá thép ủ

- Kci= 1,18: Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc cắt dập lá tôn có ủ

- Kei=1,04: Hệ số ảnh hưởng của việc ép mạch từ

nk : là số khe hở không khí giữa các lá thép trong mạch từ ghép
thẳng và nghiêng

- Ghép thẳng : . Đối với trụ : nKT = 1

. Đối với gông : nKG =2

- Ghép nghiêng : nKN = 4

. TK : là tiết diện khe hở không khí

- Ghép thẳng : TKT =T T = 225,8 cm2

TKG = TG = 230,4 cm2

- Ghép nghiêng : TKN = 2 .TT =319,3 cm2

. GT = 309,8 ( kg)

. G’G = 277,96 ( kg)

. qt = 1,645( VA/ kg)

. qg = 1,48 ( VA/ kg)

. kd =4



79
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu




QO=1,08.1,02.1,04.{1,05.1,18.[1,645.309,8+1,48(277,954.25,6)+

1,645 + 1,48
.25,6.42,45] +2,048.225,89+1,892.230,4+0,3.4.319,3}
2

=> Q0 = 5185,77( VA)

105. Tính toán dòng điện không tải toàn phần.

i0%= i02x % + i02r % theo 5-32 TL1

Trong đó : i0x : là thành phần phản kháng dòng điện không tải.

Q0 5185,77
i0x%= = = 1,3 % (5.96 TL1)
10.S 10.400

.i0r :là thành phần tác dụng của dòng điện không tải.

P0 895,36
i0r%= = = 0,224% (5.97 TL1)
10.S 10.400

=> Dòng điện không tải toàn phần.

i0%= i02x % + i02r % = 1,3 2 + 0,224 2 =1,32%

Sai lệch so với tiêu chuẩn :

1,32 − 1,4
.100 = - 5,7%
1,4

Thoả mãn điều kiện : i0 % tính toán không vượt quá 15%so với dòng
không tải tiêu chuẩn . i0 =1,4

106. Trị số dòng điện không tải của dây quấn HA.

0,224
I0x=IHA. I 0 x =577,35. = 1,293 (A)
100 100


80
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

I 0r 1,3
I0r=IHA. =577,35. =7,51(A)
100 100

I0 1,32
I0=IHA. =577,35. =7,62 (A)
100 100

5.4 HIỆU SUẤT CỦA MBA KHI TẢI ĐỊNH MỨC .

P0 + Pn
η%=[1- ].100 % theo 5-23 TL1
Pdm + P0 + Pn

Trong đó: P0=895,36 (W)

Pn=5654,4 (W)

Pđm= S = 400.103 (W)

895,36 + 5654,4
=> η%=[1- ].100=98,36%
400.10 3 + 895,36 + 5654,4

Vậy hiệu suất của máy là 98,36 %.

CHƯƠNG 6

TÍNH TOÁN NHIỆT,VỎ THÙNG MÁY BIẾN ÁP

6.1 ĐẠI CƯƠNG.

Tính toán nhiệt là tính toán về nhiệt ở trạng thái xác lập ,nghĩa là khi
MBA làm việc liên tục với tải định mức. ở trạng thái xác lập này toàn bộ
nhiệt lượng do dây quấn và lõi sắt phát ra đều khuếch tán ra xung
quanh.Đường khuếch tán của dây điện có thể phân ra làm các loại sau.

a. Từ dây quấn hay lõi sắt ra một cuộn ngoài tiếp xúc với dầu bằng
truyền dẫn

b. Quá độ từ mặt ngoài dây quấn hay lõi sắt vào dầu


81
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

c. Từ dầu ở mặt ngoài dây quấn hay lõi sắt truyền tới mặt trong thùng
dầu đối lưu

d. Quá độ truyền từ dầu vào trong vách thùng dầu

e. Cuối cùng là nhiệt từ vách thùng truyền ra không khí xung quanh
bằng bức xạ và đối lưu.

Nói chung trong phần tính toán nhiệt của MBA gồm các phần sau:

+ Tính nhiệt độ chênh qua từng phần gồm:

• Nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngoài
của nó

• Qua mỗi lần truyền nhiệt để nhiệt độ giảm dần nghĩa là nó gây
nên một lượng sụy nhiệt độ, kết quả là so với môi trường
không khí xung quanh thì các bộ phận trong MBA có nhiệt độ
chênh nào đó

• Trị số dòng nhiệt càng liệt càng lớn thì nhiệt độ chênh càng lớn
θ0

• Nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn với đầu θ0

• Nhiệt độ chênh giữa dầu với vênh thùng θdt

• Nhiệt độ vênh giữa vách thùng và không khí θtk

+ Chọn kích thước thùng dầu bảo đảm tỏa nhiệt tốt, nghĩa là làm
sao cho nhiệt độ dây quấn lõi sắt và dầu không quá mức quy định.

+ Kiểm tra nhiệt độ chênh của dây quấn, lõi sắt và dầu đối với
không khí.


82
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Như vậy việc tính toán nhiệt của MBA khá phức tạp, nó ảnh hưởng
rất nhiều tới tuổi thọ của MBA và chế độ làm việc định mức của MBA. Việc
tính toán nhiệt này cũng còn liên quan tới việc thiết kế thùng dầu và các bộ
phận tản nhiệt khác.

6.2 TÍNH TOÁN CỤ THỂ VỀ NHIỆT CỦA MBA.

I. Tính toán nhiệt độ chênh qua từng phần

107,Nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngoài của nó.

Gọi θ0 là nhiệt độ chênh.

108.Với dây quấn hạ áp :

Làm bằng dây dẫn chữ nhật nên theo ( 6-1 TL1 ) ta có độ chênh nhiệt

q.δ
θ0HA = .10-4
λcd

Trong đó :

δ : Là cách điện một phía dây quấn hạ áp .

2δ=0,5 (mm)=0,05 (cm) vậy δ=0,025 (cm)

λcd: Là suất dẫn nhiệt của lớp cách điện của dây quấn, tra bảng 54theo
vật liệu cách điện bằng giấy cáp dầu ta chọn λcd=0,0017 (W/cm0C)

q: Mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn HA .đối với dây quấn hình
ống có rãnh dầu làm lạnh tiếp xúc với cả hai mặt , theo( 6-2a)đối với dây
đồng ta có

107 a
q1 = 10-10 .b. ' Δ2HA .kf ( w/m2)
k a
2
Δ HA = 3,1 A /mm : mật độ dòng điện dây quấn HA

83
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

a = 5,6 mm : chiều dầy dây dẫn tiêu chuẩn

b = 8,5 mm : chiều rộng dây quấn tiêu chuẩn

a’ = a+2.δ = 6,1 mm : chiều dầy kể cả cách điện

k = 0,75 : là hệ số kể đến sự che khuất của các chi
tiết cách điện đối với bề mặt làm lạnh của dây quấn

107 5,6
=> q1 = . 10-10 . 8,5 . . ( 3,1)2.1,02 = 1091,25 ( w/m2)
0,75 6,1

1091,25.0,025
=> θHA= .10-4=1,61 0C
0,0017

• Nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn HA ( θ0tbHA )

2 2
θ0tbHA = .θoHA = .1,61 = 1,07 0C
3 3

109 Đối với dây quấn CA : là dây dẫn tròn

Ta coi dây quấn CA như một khối có hai mặt tiếp xúc với dầu và qua
tính toán cho thấy nhiệt độ phân bố trên dây quấn có dạng parabol

Với chỗ nóng nhất là ở giữa dây quấn có nhiệt độ θ1 , mặt ngoài dây
quấn được xác định là hiệu ( θ1 –θ2)

θ0CA =θ1 -θ2

Ở đây dây quấn không có rãnh dầu ngang và khi dây quấn có rãnh
dầu dọc đối với ống cách điện , theo ( 6-3b TL1)

p.a 2 0
θ0CA = θ1 - θ2 = C
8.λtb

Trong đó :


84
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

a: là chiều dày dây quấn CA : a = a2 = 58,12 m

p : là tổn hao trong đơn vị thể tích dây quấn

- Đối với dây đồng :

Δ22 .d 2 .10 −4
p = p cu = 1,68 . ' ( w/cm3) theo 6-4a
(
d + δ .d ) '



2
Với : Δ 2 = 2,67 A/mm : mật độ dòng điện trong dây quấn CA

d = d2 = 2,24 mm : đường kính dây dẫn

d’ = d +2δ = 2,64 mm: đường kính dây dẫn kể cả cách điện 2 phía

δl = 5.0,12 cm : là chiều dày cách điện lớp

2,67.(0,224 2 )
=> pcu = 1,68 . .10-4 = 0,986 .10- 4 ( w/cm3)
(0,264 + 5.0,12).0,264
* λtb : là sủât dẫn nhiệt trung bình tính theo (6-5 TL1)

λ.λl .(d ' + δ l )
λtb = (w/cm3 0C )
λ.λl + λl . d '

. λl: là suất dẫn nhiệt của cách điện giữa các lớp điện , tra bảng 54
theo vật liệu cách điện lớp bằng giấy cáp tẩm dầu : λl = 0,0017 (w/cm3 0C )

. λ: là suất dẫn nhiệt bình quân quy ước của dây quấn ,theo(6-6
λcd
TL1) λ = (w/cm3 0C )
0,7. α

λcđ : là suất dẫn nhiệtcủa lớp cách điện dây dẫn .dây dẫn dùng
băng vải tẩm sơn cách điện

λcđ = 0,0025 (w/cm3 0C )



85
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

d' −d 2,64 − 2,24
α = = = 0,179
d 2,24

0,0025
=> λ = = 8,45 .10-3 (w/cm3 0C )
0,7. 0,179

8,45.10 −3.0.0017.(0,264 + 5.0,12)
λtb = −3
= 2,25 .10-3 (w/cm3 0C )
8,45.10 .5.0,12 + 0.0017.0,264

0,587.10 −4.5,812 2
θ0CA = 1,68. −3
= 0,185 0C
8.2,25.10

• Trên thực tế đối với dây dẫn tròn người ta thường không quan tam
đến điểm có nhiệt độ nóng nhất mà quan tâm chủ yếu đến nhiệt độ
trung bình , thường bằng khoảng 2/3 nhiệt độ chênh toàn phần

2 2
θ0tbCA= θ0CA = .0,185 = 0,1230C
3 3

110.Nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn với dầu θ0d.

a. Đối với dây quấn HA :

Hiệu số của nhiệt độ này phụ thuộc vào tổn hao của dây quấn và
thường được xác định theo công thức kinh nghiệm gần đúng. ở đây dây quấn
dùng dây chữ nhật có rãnh dầu ngang nên

θod = k1.k2.k3. 0,35. q0,6 0
C (6.10b TL1)

-k1: Hệ số kể đến tốc độ chuyển động của dầu trong dây quấn
phụ thuộc vào hệ thống làm lạnh. Đây làm lạnh tự nhiên nên k1=1

-k2: Hệ số chiếu cố đến trường hợp do dây quấn HA ở trong
nên dầu đối lưu khó khăn làm dây quấn HA nóng hơn, do đó: k2=1:
Đối với dây quấn CA nằm ngoài, HA nằm trong


86
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

-k3: Hệ số chiếu cố đến sự đối lưu khó khăn của dầu do bề rộng
(hay làm chiều cao) tương đối của rãnh dầu ngang Ta chọn k3=0,8

- q = 1091,25 ( w/m2): là mật dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn HA

θ0d1=1. 1. 0,8. 0,35. (1091,25)0,6=18,617 o C

b.Tính cho phía CA:

Dùng dây dẫn tròn không có rãnh dầu ngang

θ0d2= k.q20.6 o
C theo (6-10a TL1)

. k = 0,285 : là hệ số

. 0,6 : là chỉ số luỹ thừa kinh nghiệm

. q2: là mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn CA:theo (6-2 TL1)

p cu 2 .k f 2 2957,195.1,003
q2 = = 5,56 = 532,5 W/m2
M2

=> θ0d2 = 0,285 .532,50,6 = 12,32 o C

c Nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn với dầu

. D ây quấn HA:

θ0 dtbHA = θ0 tbHA + θ0d1 = 1,07 +18,687 = 19,687 o C

. Dây quấn CA :

θ0 dtbCA = θ0 tbCA + θ0d2 = 0,123 +12,32 = 12,443 o C

111.Nhiệt độ chênh giữa dầu và vách thùng θtb:

Thông thường thì nhiệt độ chêng này không quá 3-6 o C . Do đó sơ bộ
ta chọn θtb=3 o C


87
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

112.Nhiệt độ chênh giữa vách thùng và không khí θt.k

Nhiệt lượng từ vách thùng truyền qua không khí xung quanh theo hai
đường : một bộ phận truyền ra theo hiện tượng đối lưu , một bộ phận truyền
ra theo phương pháp bức xạ .Như vậy việc tính toán nhiệt độ chênh giữa
vách thùng và không khí liên quan đến việc tính toán bề mặt bức xạ và đối
lưu của thùng

II. Tính toán nhiệt của thùng dầu

Như ta đã biết, thùng dầu đồng thời là vỏ máy của MBA, trên đó có
đặt các chi tiết máy rất quan trọng như sứ ra của dây quấn CA va HA, ống
phóng nổ, bình giãn dầu… Vì vậy thùng dầu ngoài yêu cầu đảm bảo tản
nhiệt tốt còn phải đảm bảo các tính năng về điện (như đảm bảo khoảng cách
cho phép giữa dây quấn với thùng), có độ bền cơ học đảm bảo, chế tạo đơn
giản và có khả năng rút gọn được kích thước bên ngoài. Việc tính toán ở đây
là căn cứ yêu cầu tản nhiệt, sau đó kiểm tra lại xem về yêu cầu cần tản nhiệt.

113Chọn loại thùng dầu:

Căn cứ vào bảng 57 và dung lượng MBA S =400 KVA. Ta chọn
loại thùngvách thẳng và có bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng ( kiểu ống góp )có
kích thước như hình vẽ




88
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu


B C 60




A




(Bé t¶n nhiÖt kiÓu èng th¼ng)




Để đảm bảo cho m.b.a tản nhiệt tốt thì loại thùng có các bộ tản nhiệt
kiểu ống , đặc biệt là kiểu ống thẳng được sử dụng phổ biến trong thực tế
hiện nay. Mục đích của việc chế tạo thùng có các bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng
là vừa chế tạo đơn giản , vừa bố trí trên chu vi thùng dầu thuận tiện hơn
cácloại tản nhiệt khác là không phải tốn công uốn , khoan lỗ ở vách thùng ,
có thể hàn trực tiếp hay bắt vào thùng bằng mặt bích tuỳ theo công suất .Mặt
khác loại thùng này vẫn dảm bảo làm tăng diện tích bề mặt toả nhiệt để giảm
bớt nhiệt độ từ dây quấn , dầu ra ngoài không khí qua vách thùng nhờ
phương pháp bức xạ và đối lưu .

114.Chọn kích thước tối thiểu bên trong của thùng

a.chiều rộng tối thiểu của thùng là:

B = D2″ + S1 + S2 + d1 + S3 + S4 + d2 (6.14 TL1)

Đối với m.b.a 3pha cấp điện áp từ 6-35KV

Trong đó :

+ D2″ =36,8cm : đường kính ngoài của dây quấn CA

89
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

+ S1 =3,5 (cm): khoảng cách dây dẫn ra đến vách thùng của cuộn CA.

+ S2 = 3,7 (cm) : khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn CA đến bộ
phận nối đất

+ S3 = 5(cm) : khoảng cách dây dẫn ra không bọc cách điện của dây
quấn HA đến mặt dây quấn CA

+ S4 = 2 (cm) : khoảng cách từ dây quấn ra của dây quấn HA không
cách điện đến vách thùng.

+ d1: bề dày 1 lớp dây quấn HA :

d1 = a1 = 15,5 mm

+ d2: là bề dày 1 lớp dây quấn CA cả cách điện

d2 = d’2 = 0,269 cm

=> B = 38,6 + 3,5 +3,7 +1,15 +5 +2 +0,269 = 54,619 cm

Để tâm trụ m.b.a. ở giữa ta lấy B = 58 cm

b.Chiều dài tối thiểu của thùng

A = 2.C + D2″ + 2.S5 (6.15 TL1)

Trong đó :

S5 : Là khoảng cách giữa dây quấn CA và vách thùng

S5 = S3 + d2 + S4 = 0,269 +5 +2 = 7,269 cm

C = 40 cm : khoảng cách giữa hai tâm trụ cạnh nhau

D″ = 38,6 cm

=> A = 2.40 + 38,6 + 2.7,269 =133,138 cm


90
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

c.Chiều cao của thùng

H = H1 + H2 (6.18 TL1)

H1: Là chiều dài từ đáy thùng đến hết chiều cao lõi sắt

H1 = LT + 2hG + n (6.19 TL1)

LT = 59,3 (cm)

n = 4: Chiều dày tấm lót dưới gông dưới

hG : là chiều cao của gông gần đúng có thể tính

TG
hG =
bG

TG = 237,6 mm2

bG = 1,68 (cm)

237,6
hG = = 14,14 (cm)
16,8

=> H1 = 59,3 +2.14,14 +4 = 91,58 (cm).

H2 : Là khoảng cách tối thiểu từ gông đến nắp thùng theo bảng 58 ta
chọn H2 = 32 cm . Nhưng để đảm báo tản nhiệt thì H2 tăng lên 1,5 lần: H2 =
1,5.32 = 48 cm



=> H = 91,58 +48 = 139,58 cm

Chọn bộ tản nhiệt :

115.Chọn số bộ tản nhiệt :




91
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Để phù hợp với kích thước của thùng cũng như tăng diện tích bức xạ
và đối lưu ta chọn 6 bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng có kích thước như hình vẽ

116.Sơ bộ tính diện tích bề mặt bức xạ và đối lưu của thùng

a) Tính bề mặt Mbx bức xạ của thùng

Đối với thùng có đáy ô van

Mbx = Mfôv . K . 10-4 (6.21 TL1)

Trong đó :

Mfôv = [2.(A-B) + Π.B].H cm2 : là diện tích phẳng thùng
phẳng đáy ôvan

Mfôv=[2.(133,13854,619)+3,14.54,619].139,58=45875,84(cm2)

K = 1,5 : Hệ số ảnh hưởng đến hình đáy mặt ngoài thùng.

=> Mbx = 4587,84.1,510-4 = 6,88(m2)

b) Bề mặt đối lưu của thùngtính sơ bộ

1,05. ∑ p
M′đl = - 1,12.Mbx (m2) (6.22TL1)
2,5.θ tk
1, 25




Trong đó:

. ∑p = p0 + pn = 5654,4 +895,76 = 6549,76 (W) : là
tổng tổn hao không tải và ngắn mạch m.b.a

. Mbx =7,2 m2 : là diện tích bề mặt bức xạ

. θtk : Là nhiệt độ chênh của thùng dầu so với không
khí xung quanh.



92
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Ta căn cứ vào những điều kiện sau để chọn cho hợp lý .Ta biết nhiệt
độ chênh lâu dài cho phép của dây quấn so với môi trường xung quanh khi
tải định mức là 600C do đó độ chênh trung bình của dầu đối với không khí
không được quá :

. θdk = 600C - θ0dtb = 600 – 19,6870= 40,3130

Với θ0dtb là nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn HA( ta lấy giá trị
lớn nhất trong hai dây quấn )

Do đó nhiệt độ chênh của thùng đối với không khí được tính như sau:

. θtk = θdk - θdt= 40,313 - 6 =34,3130C

θdt : là nhiệt độ chênh của dầu đối với thùng , ta lấy bằng 60C

Ta kiểm tra điều kiện

σ.(θdl + θtk) ≤ 500C

σ.θdk ≤ 500C

Với σ = 1,2: là hệ số xác định tỷ số giữa nhiệt độ chênh của dầu đối
với không khí lúc lớn nhất với trị số trung bình

1,2 . 40,313 = 48,3760C < 500C

Thay các số liệu vào công thức (6.22) ta được

1,05.6549,76
M′dl = 1, 25
= 25,419(m2)
2,5.34,313

117.Xác định khoảng cách giữa 2 tâm ống góp trên và dưới trong mỗi bộ tản
nhiệt ( A1)

A1 phải thoả mãn điều kiện A1 ≤ H - 34 cm


93
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

=> A1 ≤ 139,58 -34 = 105,58 cm

Theo điều kiện trên dựa vào bảng 63 ta chọn các bộ tản nhiệt có 2 dãy
ống có các số liệu chính sau :

. khoảng cách giữa 2 tâm ống trên và dưới : A1 = 90 cm

. khoảng cách tối thiểu tâm trục mặt bích của bộ tản nhiệt
đến mặt phẳng dưới và mặt phẳng trên của thành thùng c1 và c2 tương
ứng là 8,5 và 10 cm

. bề mặt đối lưu của ống : M0đl = 2,733 m2

.trọng lượng một bộ tản nhiệt không kể dầu : Gb = 41,14 kg

. trọng lượng dầu của bộ tản nhiệt : G’d = 30kg

. bề mặt đối lưu của hai ống góp : Mgđl = 0,34 m2

118.Xác định lại bề mặt đối lưu thực tế của thùng :

Mđl = Mfđl .khdt +Mn .khdn +Môđl .khđô +Mgđl .kghd m2 theo 6-46
TL1

Trongđó :

a.Mfđl : là bề mặt đối lưu của thùng phẳng và nắp

Mfđl =Mb x=[2.(A-B) + Π.B].H .10-4 + 0,5 .Mn ( m2 ) theo (6-27 TL1)

Với :

. Mn : là diện tích bề mặt nắp thùng dầu :

π .bn2
Mn = ( +bn .( ln – bn ) ) .10-4 ( m2 ) theo 6-28 TL1
4

ở đây :


94
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

. bn : là chiều rộn nắp thùng ( cm)

. bn = B + 2.bv = 54,619 +2.5 = 64,619 cm

. bv = 5 cm : là chiều rộng vành nắp thùng chọn

. ln : là chiều dài nắp thùng

ln = A + 2. bv = 133,138 +2.5 = 143,138 cm

⎡ 3,14.64,62 2 ⎤
+ 64,62.(143,14 − 64,62)⎥.10 −4 =0,835 m
2
=> Mn = ⎢
⎣ 4 ⎦

b. khdl : là hệ số hình dáng của thùng , tra bảng 56 ta có khdl = 1,0

. Mn = 0.853 m2

. khdn = 1,0 : là hệ số hình dáng của nắp thùng

. Môđl =6.2,733 m2 : là diện tích bề mặt ống tản nhiệt 5 bộ

. khđô =1,26 : là hệ số hình dáng của ống , đối với thùng có bộ tản
nhiệt ống thẳng

. Mgđl = 6.0.34 m2 :là diện tích của ống góp 5 bộ tản nhiệt đối với
ống góp tròn

. kghd =1,4 : là hệ số hình dáng của ống góp

=> Mđl = 5,0832.1,0+0,835.1,0 +6.2,733.1,26 +6.0.34.1,4 =29,43 m2
So sánh với kết quả tính bề mặt đối lưu sơ bộ M′dl=25,4 m2 ta thấy
Mđl > M′dl . Như vậy kết quả tính toán hoàn toàn thoả mãn yêu
cầu đảm bảo nhiệt độ tốt

7 : TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ NHIỆT ĐỘ CHÊNH
CỦA DÂY QUẤN VÀ DẦU M.B.A


95
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Mục đích của phần tính toán này là kiểm tra lại nhiệt độ chênh thực tế
của dây quấn và dầu đối với không khí

119. Tính nhiệt độ chênh của thùng với không khí :

⎡ k .( p0 + p n ) ⎤ 0.8 0
θtk = ⎢ ⎥ C theo 6-47 TL1
⎣ 2,8.M bx + 2,5.M dl ⎦

Trong đó k =1,05 : là trị số ứng với tính toán cho m.b.a đơn chiếc

⎡ 1,05.6549,76 0.8 ⎤
=> θtk =⎢ ⎥ = 31,30C
⎣ 2,8.6,88 + 2,5.29,43 ⎦

120. Tính nhiệt độ chênh của dầu sát vách thùng so với thùng

⎡ k .( p + p n ) ⎤ 0,6 0
θdt = k1 .0,165 ⎢ 0
⎥ C theo 6-41 TL1
⎣ ∑ M dl ⎦

Trong đó :

. k1 =1: là hệ số khi làm lạnh bằng dầu tự nhiên

. ∑ M đl \= Mfđl + Môđl = 5,0832+6.2,733 = 21,4812 m2

Là tổng bề mặt đối lưu của vách thùng phẳng nắp thùng , ống tản
nhiệt không kể đến điều kiện đối lưu tốt hay xấu

⎡1,05.6549,76 ⎤
0,6
=> θdt = 1,0.0,165. ⎢ ⎥ = 5,26 0C
⎣ 21,4812 ⎦

121.Nhiệt độ chênh của thùng dầu so với không khí

θ’dk = θdt + θtk 0
C theo 6-42 TL1

θ’dk = 5,26 + 31,3 = 36,56 0C

122.Tính nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí phải đạt tiêu
chuẩn :

96
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

θdk = σ.(θdl+ θtk) ≤ 500C theo 6-43 TL1

Với σ = 1,2

θdk = 1,2 ( 5,26 +36,56 ) = 43,87 ≤ 500C

Hoàn toàn thoả mãn .Như vậy yêu cầu về thoả mãn nhiệt ta đã đáp ứng
được

123.Tính tóan nhiệt độ chênh của dây quấn đối với không khí phải thoả
mãnđiều kiện

θ0k = θ 0dtb + θ’dk ≤ 60 C
0
theo 6-44 TL1

Ta có : θ0k = 19,687 + 36,56 = 56,246 ≤ 600C

Hoàn toàn đạt yêu cầu

7.1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT MÁY , VỎ MÁY ,
DẦU VÀ BÌNH GIÃN DẦU M.B.A .

Việc xác định tính toán chính xác trọng lượng ruột máy, vỏ máy của
MBA chỉ có thể tiến hành được sau khi đã hoàn thiện thiết kế đầy đủ các chi
tiết của MBA. Nhưng với những tính toán ở trên cũng có thể sác định sơ bộ
được trọng lượng của máy, rất cần cho việc tính toán kinh tế, khi cần phải
đánh giá các phương án thiết kế.

124.Trọng lượng ruột máy.(phần tác dụng) Tức là toàn bộ lõi sắt có các dây
quấn và dây dẫn ra trừ nắp máy.

Có thể xác định gần đúng như sau.

Gr=1,2(Gdq + Gl) (6.45 TL1)

Trong đó:


97
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Hệ số 1,2: Là hệ số kể đến trọng lượng ruột máy được tăng thêm do
cách điện và các kết cầu khác

Gdq: Là trọng lượng toàn bộ dây quấn và dây dẫn ra

Gdq = Gdd + Gr 1 + G r2= 283,55 + 7,01 + 0,15 =290,71 ( kg)

Gl = GFe= 639,01 (KG) : Là trọng lượng lõi sắt.

Gr= 1,2.( 290,71 + 639,01) = 1115,664 (KG)

125,Xác định trọng lượng vỏ thùng :

G t = G n + G đ + Gv + Gbô kg

Trong đó . G n : là trọng lượng nắp thùng

. G đ : trọng lượng đáy thùng

. Gv : trọng lượng vách thùng

. Gbô: trọng lượng các bộ tản nhiệt

a, Tính trọng lượng nắp thùng và đáy thùng :

G n = G đ = V n . γ fe ( kg)

Trong đó : V n : là thể tích nắp thùng cũng như đáy thùng

V n = Mn .dn ( dm3)

Với: Mn : là diện tích bề mặt nắp thùng

Mn = 0,835 m2 = 0,835.102 dm2

dn: là chiều dầy của nắp cũng như của đáy thùng ta chọn
= 5 mm = 5.10-2 dm

V n = 0,835.102.5.10-2 = 4,175 dm3


98
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

γ fe = 7,85 ( kg/dm3): tỷ trọng của sắt

=> G n = G đ = 4,175.7,85 = 32,774 kg

b. Trọng lượng vách thùng :

Gv = Vv .8fe kg

Trong đó : Vv:là thể tích của vách thùng

Vv= Mv dv dm3

Với :

Mv = Mb x = 6,88 m2 =6,88.102 dm2 : Là diện tích bề mặt vách
thùng

dv: là chiều dày vách thùng , ta chọn dv = 5 mm = 5.10-2 dm

=> Vv = 6,88.102 .5 . 10-2 = 34,4 dm3

=> Gv = 34,4 .7,85 = 270,04 kg

c. trọng lượng các bộ tản nhiệt :

Gbo = 5. Gb = 5.41,14 = 205,7 kg

=> Trọng lượng của vỏ thùng là :

Gt = 32,774 + 32,774 + 270,04 +205,7 = 541,288 kg

126.Xác định trọng lượng dầu m.b.a :

Gd =1,05 . [0,9.(Vt − Vr ) + Gdo ]
'
kg theo 6-48 TL1

Trongđó :

. hệ số 1,05 : là kể đến trọng lượng dầu tăng thêm ở bình giãn dầu

. Vt : là thể tích bên trong của thùng dầu phẳng :

99
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

Vt = St .H dm3

π .B 2
Với :St = ( A − B ).B + : là diện tích bên trong của thùng
4

3,14.54,619 2
St = ( 133,138 – 54,619 ).54,619 + =
4

St = 6630,469 cm2 =66,305 dm2

H = 139,58 cm = 13,958 dm2 : là chiều cao của thùng

=> Vt = 66,305 .13,958 = 925,48 dm3

+ Vr : thể tích ruột máy , tính theo 6-47 TL1

GR
Vr =
γr

Với : Gr = 1115,664 kg : trọng lượng ruột máy

γr = 5,6 ( kg/dm3) : tỷ trọng trung bình của ruột máy

1115,664
=> Vr = = 199,23 ( dm3)
5,6

+ G’do = 5.G’d = 5.30 = 150 kg

=> Gd = 1,05 [0,9.(925,48 − 199,23) + 150] =843,81 kg

127. Thiết kế bình giãn dầu :

Theo quy định của nhà nước là đối với các m.b.a có dung lượng từ
100KVA trở lên , điện áp trên 6KV đều phải có bình giãn dầu . Thể tích của
bình giãn dầu phải đảm bảo sao cho khi nhiệt độ của không khí xung quanh
dao động trong phạm vi -10 ÷ 40 0C . Vì nhiệt độ chênh của lớp dầu trên từ
0 ÷ 600C thì dầu được giãn nở trong phạm vi bình giãn dầu . Theo kinh


100
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

nghiệm thì thường thể tích bình giãn dầu bằng 7 ÷ 10% thể tích dầu trong
thùng

Do đó ta có thể xác định được thể tích bình giãn dầu theo 6-49 :

Vg = (0.07 – 0.1 ).Vd dm3

Vg = 0.09 .( Vt - Vr ) = 0.09 .( 925,48-199,23) = 65,363 dm3

• Dùng thép dầy 2mm để chế tạo bình giãn dầu , bình giãn dầu
được đặt nằm ngang trên nắp thùng . Đối với thùng có bộ tản
nhiệt kiểu ống thẳng ( do mỗi bên vách thùng bộ tản nhiệt
chiếm chỗ là 30cm).Vì vậy ta có thể lấy chiều dài bình giãn
dầu lớn hơn chiều rộng thùng B trong giới hạn :

lg < B + 2.30 = 54,62 + 2.30 = 114,62

Để cho gọn m.b.a ta lấy lg = 90 cm

• Xác định đường kính bình giãn dầu :

4.Vg .10 3
d= cm theo 6-50 TL1
π .l g

4.65,363.10 3
Ta có : d = = 30 cm
3,14.90




TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phan Tử Thụ-Thiết kế máy biến áp điện lực- Nhá xuất bản khoa
học và Kĩ thuật- Hà nội 2002.


101
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm
dầu

[5] Phạm Văn Bình. Lê Văn Doanh- Lí thuyết, vân hành, bảo dưỡng,
thử nghiệm máy biến áp- Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật- Hà nội
2002.
[2] Trần Khánh Hà. Nguyễn Hồng Thanh- Thiết kế máy điện- Nhà
xuất bản Khoa học và Kĩ thuật- Hà nội 1997.
[3] Đặng Văn Đào. Lê Văn Doanh- Kĩ thuật điện- Nhà xuất bản Khoa
học và Kĩ thuật.
[4] Vũ Gia Hanh- Máy điện 1- Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật-
Hà nội 2001.




102
SINH VIÊN :BUI THI LUONG
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