Đồ án môn học Thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

Chia sẻ: Đào Trường | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

738
lượt xem 160
download

Đồ án môn học Thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án môn học Thiết kế máy biến áp dầu 3 pha giới thiệu về các bạn về cách thiết kế máy biến áp dầu điện lực ba pha, hai dây quấn (cao áp và hạ áp). Mời các bạn tham khảo đồ án để nắm bắt nội dung chi tiết. Với các bạn chuyên ngành Cơ khí thì đây là tài liệu hữu ích.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học Thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi Chương I: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế máy biến áp dầu điện lực ba pha, hai dây quấn (cao áp và hạ áp) với các số liệu ban đầu như sau: Tổng dung lượng máy biến áp Sđm = 630 kVA; Số pha của máy biến áp m = 3; Tần số định mức f = 50 Hz; Điện áp dây định mức: U1/U2 = 22/0,4KV; So đồ nối dây Y/Y0-12. Máy biến áp làm mát bằng dầu Máy biến áp làm việc dài hạn, thiết kế lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời. Tổn hao không tải P0 = 1150 W ; tổn hao ngắn mạch Pn = 6040 W ; dòng điện không tải i0% = 1,4 ; điện áp ngắn mạch Un% = 4,5%. Xác định các đại lượng kích thước cơ bản ; thiết kế dây quấn MBA ; tính toán ngắn mạch ; tính toán mạch từ ; tính toán tổn hao và hiệu suất. Chương II TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN 1. Dung lượng một pha S dm 630 Sf = = = 210 (kVA) m 3 S dm 630 Dung lượng trên mỗi trụ: S’ = = = 210 (kVA) . t 3 2. Dòng điện dây định mức: S dm .10 3 630 .10 3 - Phía cao áp: I1 = = = 16,53 (A) . 3.U 1dm 3.22.10 3 S dm .10 3 630.10 3 - Phía hạ áp: I2 = = = 909,3(A) 3.U 2 dm 3. 0,4.10 3 3. Dòng điện pha định mức: Vì dây quấn nối Y/Y0 nên: If1 = I1 = 16,53 (A). If2 = I2 = 909,3 (A). Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 1
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi 4. Điện áp pha định mức: U 1dm 22.10 3 - Phía cao áp: Uf1 = = = 12700 (V) 3 3 U 2dm 0,4.10 3 - Phía hạ áp: Uf2 = = = 230,94 (V) 3 3 5. Điện áp thử của các dây quấn: Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn và giữa các phần khác của máy biến áp thì ta phải biết được điện áp thử của chúng. Với dây quấn U 1đm = 22 kV và U2đm= 0,4 kV ta trả trong bảng 2 tài liệu hướng dẫn ta được: Với U1đm = 22 kV ta có Uth1= 55 kV Với U2đm = 0,4 kV ta có Uth2 = 5 kV. 6. Các thành phần điện áp ngắn mạch. Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch: Pn 6040 Unr = % = = 0,96 %. 10.S 10.630 Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch: Unx = U n2  U nr2 = 4,5 2  0,96 2 = 4,4 %. II. Chọn số liệu xuất phát và tính toán các kích thước cơ bản C C d đường kính trụ sắt. l chiều cao dây quấn. a1 a2 d12 đường kính trung bình giữa hai dây quấn hay của l0 a22 l rãnh dầu của hai dây quấn . a1 bề rộng dây quấn cao áp. a12 a2 bề rộng dây quấn hạ áp. a01 l0 khoảng cách từ dây quấn đến gông. a22 khoảng cách giữa hai dây quấn cao áp quấn ở hai trụ. a01 bề rộng rãnh dầu giữa lõi thép và cuôn hạ áp. d d12 a12 khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp và dây Các kích thước cơ bản của máy biến áp quấn hạ áp. C khoảng cách giữa hai trụ. Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 2
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi 1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp: Với Uth1= 55 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a12 = 20 mm, 12 = 5 mm. trong rãnh a12 đặt ống cách điện dày 12 = 5 mm. Theo bảng công thức (2-36) và bảng 12 TLHD ta chọn k = 0,53 a1  a 2 = k. 4 S ' .10-2 = 0,53. 4 210 .10-2 = 0,02018 (m). 3 Chiều rộng quy đổi từ trường tản : a1  a 2 ar = a12 + = 0,02 +0,02018 = 0,04018 (m). 3 2. Hệ số quy đổi từ trường tản là kr = 0,95 3. Ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm. Theo bảng 11 tài liệu hướng dẫn, ta chọn từ cảm trong trụ Bt = 1,6 T, hệ số kg = 1,025 bảng số 6 Cách ghép trụ: Theo bảng 6 TLHD, ta chọn cách ghép trụ bằng nêm và dây quấn. Cách ép gông: Ta chọn cách ép gông bằng xà ép, bu lông đặt phía ngoài gông. Chọn hệ số tăng cường gông kg = 1,025. Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên ở bốn góc của lõi, còn ba mối nối giữa dùng mối ghép thẳng lá tôn. Theo bảng 4 TLHD chọn số bậc thang trong trụ là 8 số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ một bậc tức là 7 bậc, hệ số chêm kín kc = 0,928. Lớp Tra trong bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh là kđ = 0,97. 2 Hệ số lợi dụng lõi sắt kld = kc.kđ = 0,928.0,97 = 0,9. Bt 1,6 Từ cảm trong gông : Bg = = =1,56 (T). kg 1,025 Từ cảm ở khe hở không khí mối nối thẳng : B’’k = Bt = 1,6 (T). Bt 1,6 Từ cảm ở khe hở không khí ở mối nối xiên : B’k = = = 1,13(T). 2 2 Suất tổn hao sắt ở trụ và gông, theo bảng 45 và 50 TLHD với tôn chọn có mã hiệu là 3404 ta tra được các số liệu sau: Với Bt = 1,6 T tra được pt = 1,295 (W/kg), qt = 1,775(VA/kg). Với Bg = 1,56T tra được pg= 1,207 (W/kg), qg = 1,575(VA/kg). Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 3
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi Suất từ hoá ở khe không khí: Với B’’k = 1,6 (T) tra được q’’k = 23500 VA/m2. Với B’k = 1,13 (T) tra dược q’k = 2000 VA/m2. 4. Các khoảng cách cách điện chính: Chọn theo Uth1 = 55 kV của cuộn sơ cấp ( cao áp ) và Uth2 = 5 kV của cuộn thứ cấp (hạ áp). Tra bảng 18, 19 TLHD ta có các số liệu sau : - Trụ và dây quấn hạ áp a01 = 5 mm. - Dây quấn hạ áp và cao áp a12 = 20 mm. - Ống chách điện giữa cao áp và hạ áp 12 = 5 mm. - Dây quấn cao áp và cao áp a22 = 20 mm. - Tấm chắn giữa các pha  22 = 3 mm. - Khoảng cách giữa dây quấn cao áp và gông l0 = l01 = l02 = 50 mm. - Phần đầu thừa của ống cách điện lđ2 = 30 mm. 5. Các hằng số a, b tính toán có thể lấy gần đúng và được tra trong bảng 13, 14 TLHD: d12 2a a= =1,36. b = 2 = 0,40. d d 6. Tra trong bảng 15 TLHD ta được hệ số tính toán tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong dây dẫn ra vách thùng và ở vài chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên, kf = 0,93; e = 0,405 là hệ số qui đổi ½ tiết diện trụ hình thang về hình chữ nhật, hệ số gia tăng tổn hao công suất ở góc nối kp0 =10,18, kdqCu = 2,46.10-2 7. Quan hệ giữa đường kính trung bình d12 và chiều cao l của trụ sắt. Trong thiết kế người ta dùng hệ số  để chỉ quan hệ giữa chiều rộng và chiều cao của máy. .d 12  = ;  thay đổi từ 1,2 đến 3,6 l Sự lựa chọn hệ số  không những ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà còn ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật như: Tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch… 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  nhỏ, máy biến áp “gầy” và cao, nếu  lớn thì máy biến áp “ béo” và thấp. với những trị số khác nhau thì tỷ lệ trọng lượng sắt Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 4
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi và trọng lượng đồng trong máy biến áp cũng khác nhau.  nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều,  tăng lên thì lượng sắt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại. 8. Đường kính của lỏi thép: Theo công thức (2-37) TLHD d = A.x Trong đó x =4 S ' .ar kr A là hằng số A = 0,507. 4 f .U nx .Bt2 .k12d Với: S’ = 210 (kVA) ar = 0,04018 (m) f = 50 Hz Unx = 4,4 % Bt = 1,6 (T) kr là hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95. kld là hệ số lợi dụng của lỏi sắt đã tính ở trên: kld = 0,9. Từ đó ta có 210 .0,04018 .0,95 A = 0,507. 4 = 0,1846 50.4,4.1,6 2.0,9 2 Vậy d = A.x = 0,1864.x 9. Trọng lượng tác dụng của lỏi thép 9.1 Trọng lượng thép trong trụ: A1 Gt = + A2.x2 (theo CT 2-42 TLHD ) x Với A1 = 5,663.104.a .A3.k1d Trong đó d12 = a.d  a = d12/d Với trị số hướng dẫn a = d12/d bằng 1,40 đối với dây quấn đồng, theo bảng 13 TLHD A1 = 5,663.104.1,40.0,18463.0,9 = 448,86 (kg) A2 = 3,605.104 .A2.kld.l0 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 5
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi A2 = 3,605.104.0,9.0,18462.0,05 = 55,29 (kg) 448,86 Vậy Gt = + 55,29.x2 x 9.2 Trọng lượng thép trong gông Gg = B1.x3 + B2.x2 theo CT 2-48 TLHD Với a = 1,40; kg = 1,025 2a 2 Trị số hướng dẫn b = tra bảng 14-15 TLHD ta có b = 0,4 ; e = 0,405. d B1 = 2,4.104.kg.k1d.A3.(a+b+e) = 2,4.104.1,025.0,9.0,18463.(1,4 + 0,40 + 0,405) = 307,18 (kg) B2 = 2,4.104.kg.k1dA2.(a12 + a22) Với a12 = 0,02 m a22 = 0,02 m B2 = 2,4.104.1,025.0,9.0,18462.(0,02 + 0,02) = 30,19 (kg) Vậy Gg =307,18.x3 + 30,19.x2 Như vậy trọng lượng của lỏi thép (công thức 2-51): Gfe = Gt + Gg A1 Gfe = + (A2 +B2).x2 + B1.x3 x 448,86 448,86 Gfe = + (55,29 + 30,19)x2 + 307,18x3 = + 85,48x2 + 307,18x3 x x 10. Trọng lượng kim loại làm dây quấn C1 Gdq = theo CT (2-55) TLHD x2 S .a 2 Với C1 = Kdq. (vì f = 50 Hz), Kdqcu = 2,46.10-2 k f .k12d .Bt2 .U nr . A2 kf là hệ số tính tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong đầu ra và các chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên. Theo bảng 15 TLHD tra dược kf = 0,93 630.1,4 2 C1 = 2,46.10-2. = 481,94 (kg). 0,93.0,9 2.1,6 2.0,96.0,1846 2 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 6
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi C1 481,94 Gdq = 2 = . x x2 11. Xác định các hằng số trong biểu thức giá thành cực tiểu của vật liệu tác dụng: 2 B2  A 2 2 30,19  55,29 B= . = . = 0,1855 3 B1 3 307,18 A1 448,86 C= = = 0,487 3B1 3.307 ,18 2.C1 2.481,94 D= kdqfe.k = .1,84.1,06 = 2,04 3.B1 3.307 ,18 Với kdqfe =1,84, tra bảng 16 TLHD k là hệ số hiệu chỉnh trọng lượng của dây quấn ( vì dây quấn có thêm sơn cách điện và các phần điều chỉnh điện áp ở cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06. Ta có phương trình : x5 + Bx4 - Cx - D = 0  x5 + 0,1855x4 - 0,487x – 2,04 = 0 Dùng phần mềm MATLAB để giải phương trình trên ta được x = 1,1768.Từ đó ta có  = x4 = 1,9178 Chọn  = 1,9178 thì giá thành của máy biến áp thiết kế là nhỏ nhất, nghĩa là phương án tối ưu về măt kinh tế. Nhưng ta còn phải chọn một phương án không những tối ưu về mặt kinh tế mà còn thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật trong giới hạn sai số cho phép. Từ x = 1,1768 ta tính được các thông số ở trên như sau. - Trọng lượng thép trong trụ: 448,86 448,86 Gt = + 55,29.x2 = + 55,29.1,17682 = 457,99 (kg) x 1,1768 - Trọng lượng thép trong gông: Gg = 307,18.x3 + 30,19.x2 = 307,18.1,17683 + 30,19.1,17682 = 542,42 (kg). - Trọng lượng lỏi thép: Gfe = Gt + Gg = 457,99 + 542,42 = 1000,41 (kg). - Trọng lượng dây quấn : Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 7
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi C1 481,94 Gdq = 2 = = 348(kg). x 1,1768 2 12. Kiểm tra sơ bộ điều kiện phát nóng: Theo công thức (2-71) TLHD ta có: 2, 4.C1 2,4.481,94 xmax  4,5. = 4,5. = 2,04. k f . .Pn 0,93.6040 Với C1 = 481,94 (kg) kf = 0,93. Pn = 6040 (W) là tổn hao ngắn mạch Từ đó ta có x = 1,1768 < xmax = 2,04 như vậy điều kiện phát nóng được đảm bảo. 13. Trọng lượng một góc của lõi: G0 = 0,486.104.kg.k1d.A3.x3 ( theo CT (2-66b) TLHD). G0 = 0,486.104 . 1,025.0,9.0,18463.1,17683 = 45,97(kg). 14. Tiết diện tác dụng của trụ Theo công thức (2-68a) TLHD, ta có Tk =Tt = 0,785.k1d.A2.x2 = 0,785.0,9.0,18642.1,17692 = 0,033 (m2) 15. Tổn hao không tải Theo công thức (5-23) TLHD ta có: k p0 k p0 .G 0 P0 = kpf. pt.(Gt +G0. ) + kpf.pg[Gg - (N + 2).G0 + ] 2 2 Trong đó N là số lượng góc của mạch từ N = 4 đối với máy biến áp ba pha. kpf là hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta được kpf = 1,13 kpo = kn.k’po+ kt.k’’po Với kn là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối nghiêng, kn = 4. k’po, k’’po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối ở các góc mạch của mạch từ. Tra bảng 46a TLHD ta có: Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 8
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi k’po = 1,32. k’’po = 1,96. kt là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối thẳng (kt = 2.1,25=2,5); kpo = 4.1,32+2,5.1,96 = 10,18. pt = 1,295(VA/kg), pg = 1,027(W/kg), G0 = 45,97(kg), Gg = 542,42(kg) ; Gt = 457,99(kg) 10,18 10,18 Vậy P0= 1,13.1,295.(Gt +Go. ) + 1,13.1,207[Gg - (4 + 2)Go + .Go ] = 2 2 = 1,463Gt + 1,364Gg + 6,207G0 = 1,463.457,99 + 1,364.542,42 + 6,207.45,97 = 1695,23 (W). 16. Công suất từ hoá của may biến áp. Theo công thức (5-31) TLHD ta có k io k .k Q0 = k’if .k’’if.qt(Gt + Go) + k’if .k’’if.qg [Gg + ig ir Go-(N+2)G0] + k’’if.  qk.nk.Tk 2 2 Trong đó : k’if = kib.kic= 1,20. là tôn lạnh có ủ sau khi cắt dập k’’if = kig.kie.kit = 1,06. là tiết diện gông nhiều bậc lá thép có ủ qt = 1,775(VA/kg), qg= 1,575 (VA/kg) là suất từ hoá của trụ và gông. qkt = 23500 VA/m2, qkg = 2000 VA/m2 là những suất từ hoá ở những khe hở không khí (bảng 50 TLHD) kig là hệ số làm tăng công suất từ hóa ở gông: kig =1,00 kir kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ , tra bảng 52b ta được kir = 1,35 nk là số khe hở không khí trong lõi thép. Tk = Tt/ 2 là diện tích bề mặt khe hở không khí kio là hệ số gia tăng dòng điện không tải do công suất từ hoá tăng lên, k io = 27,95 (tra bảng 53 LTHD) Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 9
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi 27 ,95 1.1,35 Q0 =1,20.1,06.1,775.(Gt + Go) + 1,20.1,06 . 1,575 [Gg + .Go- (4+ 2).Go ] 2 2 + 1,06 . 23500 .4.Tt + 1,06 . 2000 . 3 .Tt = = 2,2578Gt + 2,0034Gg + 20,88456G0 + 99640.Tt + 6360.Tt = 2,2578.457,99 + 2,0034.542,42 + 20,88456.59,97 + 99640.0,0472 + 6360.0,033 = 8294(VAr) 17. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải. Theo công thức (2-62) TLHD Qo 8294 I0 = = = 1,317(%) 10.S 10.630 18.Mật độ dòng điện trong dây quấn: Theo công thức (2-70) TLHD k f .Pn 0,93.6040  = = = 2,59.106 A/mm2 k.G dq 2,4.10 12.348 K là hằng số phụ thuộc vào điện trở dây quân: K = 2,4.10-12 đối với dây đồng 19. Khoảng cách giữa hai trụ: C = d12 + a12 + 2a2 +a22 0, 4 d Với 2a2 = 0,4.d  a2 = = 0,043 mà d = A.x =0,1846.1,1768 = 0,217 2 d12 = a.d = 1,40.0,217 = 0,303; a22 = 20mm = 0,02m; a12 = 20mm = 0,02m C = 0,303 + 0,02 + 2.0,043 + 0,02 = 0,429 20. Trọng lượng dây dẫn: Gdd = 1,03.1,03.Gdq = 1,06.Gdq = 1,06.348 = 368,88 (kg) 21. Giá thành vật liệu tác dụng: Theo công thức (2-59), ta có A1 C C 'td = B1 x3 + (B2 + A2).x2 + + kd.fe.k. 21 x x Với k = 1,03.1,03 = 1,06 Tra bảng 16 TLHD ta được kd.fe = 1,84 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 10
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi 448,86 481,94 C td' = 307,18.x3 + (30,19 + 55,29).x2 + + 1,84.1,06. 2 x x 448,86 939 ,9 = 307,18.x3 + 85,48.x2 + + 2 = 1679,1 x x Từ các số liệu tính toán ở trên ta cho  thay đổi từ 1,2 đến 2,4 ta được bảng sau: Hệ số  1,20 1,40 1,60 1,675 1,70 1,80 2,00 2,20 2,40 x4  1,047 1,088 1,125 1,138 1,142 1,158 1,189 1,218 1,245 x2  4 2 1,095 1,183 1,265 1,294 1,304 1,342 1,414 1,483 1,549 x3  4 3 1,147 1,287 1,423 1,472 1,489 1,554 1,682 1,806 1,928 A1 448,86  428,966 412,749 399,197 394,652 393,193 387,614 377,538 368,648 360,716 x x 2 A 2 .x = 55,29.x2 60,571 65,425 69,942 71,562 72,094 74,185 78,197 82,014 85,661 A1 Gt   A2 .x 2 489,537 478,173 469,139 466,214 465,287 461,799 455,735 450,662 446,377 x B1 .x 3  307,18.x 3 352,187 395,351 436,995 452,270 457,323 477,355 516,606 554,886 592,305 B2.x2 = 30,19.x2 33,066 35,716 38,182 39,066 39,357 40,498 42,689 44,772 46,763 Gg = B1.x3+ B2.x2 385,253 431,067 475,177 491,337 496,680 517,853 559,294 599,658 639,068 Gfe = Gt+Gg 874,790 909,240 944,316 957,551 961,968 979,651 1015,029 1050,320 1085,444 Go = 45,97.x3 52,711 59,171 65,404 67,690 68,446 71,444 77,319 83,048 88,648 1,463Gt 716,364 699,735 686,515 682,234 680,878 675,773 666,900 659,477 653,205 6,207Go 327,190 367,290 405,979 420,170 424,864 443,474 479,939 515,502 550,265 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 11
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi 1,364Gg 525,450 587,936 648,099 670,139 677,427 706,304 762,827 817,880 871,631 Po = 1,463Gt + 1569 1655 1741 1773 1783 1826 1910 1993 2075 6,207Go + 1,364Gg Tt = 0,033.x2 0,0365 0,0395 0,0422 0,0432 0,0435 0,0447 0,0472 0,0495 0,0517 2,2578Gt 1.105,277 1.079,620 1.059,223 1.052,618 1.050,525 1.042,649 1.028,958 1.017,505 1.007,829 20,88465Go 1.100,840 1.235,761 1.365,930 1.413,675 1.429,470 1.492,082 1.614,771 1.734,425 1.851,385 2,0034Gg 771,816 863,599 951,970 984,344 995,050 1.037,466 1.120,490 1.201,355 1.280,308 4911,32.x2 5.380,077 5.811,147 6.212,377 6.356,313 6.403,572 6.589,221 6.945,649 7.284,658 7.608,577 Qo 8358 8990 9589 9807 9879 10161 10710 11238 11748 Qo Io  % 1,327 1,427 1,522 1,557 1,568 1,613 1,700 1,784 1,865 10.S C1 481,94 Gdq   2 439,947 407,312 381,005 372,377 369,629 359,215 340,781 324,922 311,089 x2 x 1,03G dq 453,145 419,531 392,435 383,549 380,718 369,991 351,005 334,670 320,422 Gdd  1,03.1,03Gdq 466,740 432,117 404,208 395,055 392,140 381,091 361,535 344,710 330,035 k dqfe.Gdd  1,84Gdd 858,801 795,095 743,743 726,902 721,537 701,208 665,224 634,266 607,264 C'td  G fe  kdqfe.Gdd 1.733,591 1.704,335 1.688,060 1.684,452 1.683,504 1.680,859 1.680,254 1.684,587 1.692,708 0,93.6040   2,307 2,397 2,479 2,507 2,516 2,553 2,621 2,684 2,743 2,4.10 6.Gdq d = A.x = 0,1846.x 0,19 0,20 0,21 0,210 0,2108 0,21 0,22 0,22 0,23 d 12 = a.d =1,4.d 0,27 0,28 0,29 0,294 0,30 0,30 0,31 0,31 0,32 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 12
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi  .d12 l  0,708 0,631 0,571 0,551 0,545 0,522 0,483 0,449 0,421  C  d12  a12  2a2  a22 0,66 0,68 0,70 0,71 0,71 0,72 0,74 0,76 0,78  d12  a12  b.d  a22 y = 144,41x2 - 570,52x + 2237,1 C'td theo beta 1.780,000 1.760,000 1.740,000 C'td 1.720,000 1.700,000 1.680,000 1.660,000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 beta 22. Nhận xét: Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao không tải P o = 1150 W và dòng không tải io = 1,4% ta thấy các phương án đã tính thì phương án có hệ số  = 1,912 ứng với gía thành nhỏ nhất không khả thi vì với máy biến áp có S= 630kVA thì  biến thiên từ 1,8 đến 2,4. Bởi vậy với sai số của C’td là 1% so với giá trị nhỏ nhất ta có thể lấy  = 1,7 Đường kính trụ sắt: d = A. 4  = 0,1846. 4 1,7 = 0,2108(m), chọn đường kính tiêu chuẩn d = 0,21 4 d  0,21  -Tính lại trị số β : β  ( dm ) 4 =   = 1,675; x = 4  = 4 1,675 = 1,1376; A  0,1846  Với trị số  = 1,675 bảng trên ta tính được: Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 13
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi A1 448,86 Gt =  A2 .x 2 = + 55,29.1,13762 = 466,12( kg); x 1,1376 Gg = 307,18.x3 + 30,19.x2 = 307,18.1,13763 + 30,19.1,13762 = 491,3 (kg) GFe = Gt + Gg = 466,12 + 491,3 = 957,42 (kg) C1 481,94 Gdq = = = 372,4 (kg) x 2 1,1376 2 Po = 1,463.Gt + 1,364Gg + 6,207G0 = 1,463.466,12 + 1,364.491,3 + 6,207.55,97 = 1689,39 (W) io = 0,855 P0  P01 1695 ,23  1689 ,39 Sai số của Po là .100 = .100 = 3,44(%) P0 1695,23 - Đường kính trung bình của rãnh dẫn dầu sơ bộ: d12 = a.d = 1,4.0,21 = 0,294 (m) π.d12 3,14.0,294 - Chiều cao dây quấn sơ bộ: l = = = 0,551 (m) β 1,675 - Tiết diện hữu dụng của trụ sắt: Tt = kđ.Tb = 0,97.0,03192 = 0,031 (m2) Với Tb = 0,03192 m2 theo bảng 42 TLHD ứng với d = 0,21 m - Khoảng cách giữa hai trụ: C = d12 +a12 +2a2 +a22 = 0,294 + 0,02+0,043 + 0,02 = 0,3148 (m). k f .Pn 0,93.6040 - Mật độ dòng điện:  = .106 = .106 = 2,506.106(A/m2); k Cu .Gdq 481,94 2,4.10 12. 1,1376 2 - Giá thành : C’td = Gfe + kd.fe.Gdd = 957,42 + 1,84. 395,08= 1352,5 - Sức điện động của một vòng dây: Uv = 4,44.f.Bt.Tt = 4,44.50.1,6.0,031= 10,01(V) CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN KẾT CẤU DÂY QUẤN CỦA MÁY BIẾN ÁP I. Tính toán dây quấn thứ cấp (hạ áp). 1. Sức điện động của một vòng dây: Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 14
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi Uv = 4,44.f.Bt.Tt = 4,44.50.1,6.0,031 = 10,01 (V/vòng). 2. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp: U f2 231 W2 = = = 21 Uv 10,998 Chọn W2 = 21 (vòng) Uf2 là điện áp trên một trụ của dây quấn thứ cấp , Uf2 = 231 V trên cả ba trụ. Uf2 231 Điện áp thực của mỗi vòng dây Uv = = = 11 (V) W 2 21 3. Mật độ dòng điện trung bình: Pn . U v 6040 .11  tb = 0,746. kf. .104 = 0,746.0,93. .104 = 2,49 (MA/m2) S.d 12 630 .0,294 4. Tiết diện vòng dây sơ bộ: I2 909,3 T’2 = = = 365,39.10-6 (m2) = 365,39 (mm2)  tb 2,49.10 6 Theo bảng 38 TLHD , với S = 630kV, I2 = 909,3 A, U2 = 231 V; T’2 = 365,39mm2 , ta chọn dây quấn hạ áp kiểu hình xoắn mạch đơn dây dẫn chữ nhật. 5. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây. l2 hv2 = - hr2 W2  4 Trong đó hr2 là kích thước hướng trục của rãnh dẫn dầu giữa các bánh dây. Theo bảng 54a TLHD ta chọn hr2 = 5 mm = 0,005m 0,551 hv2 = - 0,005 = 0,01705 (m) = 17,05 mm. 21  4 6. Chọn dây dẫn: Với hv2 = 17,05 mm và T’2 = 365,39 mm2 Tra bảng 21 TLHD ta chọn dây đồng tiết diện chữ nhật mã hiệu  Cд có:Я a = 4,75 mm b = 8 mm Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 15
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi Tiết diện Td2 = 37,1 mm2 Chọn số sợi chập kép nv2 = 10 4,75  8 Quy cách dây quấn như sau:  Cд - 10  ; 37,1 5,25  8,5 7. Tiết diện mỗi vòng dây: T2 = nv2.Td2 = 10.37,1 = 371(mm2) . 8. Chiều cao thực của mỗi vòng dây: hv2 = 2.b’ + hr2 = 2.8,5 + 5 = 22 mm 9. Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp: I2 909,3 2 = = 6 = 2,45 MA/m2. T2 371.10 10. Chiều cao thực của dây quấn hạ áp Ở đây ta chọn dây quấn hình xoắn mạch kép hoán vị phân bố đều, có rãnh dầu giữa tất cả các bánh dây. (CT 3-23c) l2 = 2b’.10-3(W2 +1) + k.hr2 (2W2 + 1).10-3 = 2.8,5.10-3. (21 + 1) + 0,95.5 (2.21 + 1).10-3 = 0,58 (m) Trong đó k là hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuộn dây. Chọn k = 0,95 11. Bề dày dây quấn hạ áp (CT 3-24) nv 2 10 a2 = a , .10 3 = 5,25.10-3 = 0,02625 m n 2 với n = 2 đối với dây quấn hình xoắn mạch kép 12. Đường kính trong của dây quấn hạ áp: (CT 3-25) D2’ = d + 2.a01 . 10-3 với a01 = 5mm, d = 0,21m; D’2 = 0,21 + 2.5.10-3 = 0,22 (m). 13. Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp (CT 3-26) D’’2 = D’1 + 2.a2 = 0,22 +2.0,02625 = 0,2725(m) 14. Bề mặt làm lạnh của dây quấn Với dây quấn hình xoắn mạch đơn có rãnh dầu giữa tất cả các bánh dây (CT 3-27a) Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 16
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi M2 = 2.t.k.  (D2’ +a2)(a2 + b’10-3).W2 (m) Với k = 0,75 la hệ số kể đến sự che khuất bề mặt của dây quấn của que nêm và các chi tiết cách điện khác. M2 = 2.3.0,75.3,14(0,22+ 0,02625)(0,02625 + .8,5.10-3).21 = 2,54 m2 15. Trọng lượng dây quấn thứ cấp (hạ áp) D '2  D '2' Gcu2 = 28.t .W2.T2.103 (kg 2 0,22  0,2725 = 28.3 .21.371.103 = 161,16 (kg) 2 16. Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cả cách điện Gdq2 = 1,02.Gcu2 =1,02.161,16 = 164,38 (kg) II. Tính toán dây quấn sơ cấp (cao áp): 1. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp: Máy biến áp sau khi thiết kế có thể lắp đặt ở nơi gần nguồn hoặc xa nguồn vì thế điện áp đưa vào cuộn sơ cấp (cao áp) thay đổi một lượng  U nào đó. Vì vậy để duy trì điện áp đầu ra ổn định trong một phạm vi nào đó ta phải chọn đầu phân áp cho phù hợp trước khi lắp đặt. Dòng điện làm việc qua các tiếp điểm: I1 = 16,53 A. Điện áp lớn nhất giữa các tiếp điểm của hai pha của bộ đổi nối: U1 X1 X2 X3 X4 X5 Ulv = 10% 3 A A 22000 A = 10%. = 1270 V Z5 3 X5 Z4 Y5 X4 Y4 X3 Z3 Điện áp thử: X2 Z2 Y3 Y2 Z1 Y1 U1 Uth = 20%. 3 X 1 22000 Sơ đồ điều chỉnh điện áp Sơ đồ bộ đổi nối = 20%. = 2540 (V) 3 Để có được những điện áp khác nhau bên cao áp cần phải nối như sau: Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 17
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi 2. Số vòng dây của dây quấn sơ cấp (cao áp) ứng với điện áp định mức: U f1 12700 W1 = W2. = 21. = 1154,55 (vòng) Uf2 231 Lấy tròn W1 = 1155 vòng 3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp (CT 3-29b) Wđc = 0,025 W1 = 0,025.1155 = 28,88 (vòng) Lấy tròn Wđc = 29 vòng 4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân nhánh: Ta chọn loại có 4 cấp điều chỉnh điện áp, ứng với mỗi cấp điều chỉnh là  2,5% điện áp định mức : - Cấp 13338 V – (X1Y1Z1) ứng với W = 1155 + 2.29 = 1213(vòng) - Cấp 13019 V – (X2Y2Z2) ứng với W = 1155 + 29 = 1184 (vòng) - Cấp 12700 V – (X3Y3Z3) ứng với W = 1155 (vòng) - Cấp 12381 V – (X4Y4Z4) ứng với W = 1155 – 29 = 1126 (vòng) - Cấp 12062 V – (X5Y5Z5) ứng với W = 1155 – 2.29 = 1097 (vòng) 5. Mật độ dòng điện sơ bộ: '1 = 2.  tb –  2 = 2.2,5 – 2,45 = 2,55 (MA/m2) 6. Sơ bộ tính tiết diện vòng dây: I1 16,53 T’1 = = = 6,48.10 6 m2 = 6,48 mm2 Δ1' 2,55.10 6 Với S = 630 kVA; I = 16,53 A; U1 = 22 kV; T’1 = 6,48 mm2. Ta chọn kết cẩu dây quấn kiểu hình ống nhiều lớp dây tròn (theo bảng 38 TLHD). Theo bảng 20 TLHD ta chọn dây dẫn tiết diện tròn mã hiệu  Б có kích thước như sau : 3,0 Б – 1 x ; 7,07 mm2 3,5 7. Tiết diện toàn phần của một vòng dây. T1 = nv1. T’d1.10-6 = 1. 7,07 .10-6 = 7,07 .10-6 m2 = 7,07 mm2 8. Mật độ dòng điện thực: Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 18
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi I1 16,53 1 = = = 2,34 (A/mm2) T1 7,07 9. Số vòng dây trên một lớp: l1 .10 3 0,580.10 3 W12  1 =  1 = 165 (vòng) nv1 .d '1 1.3,5 l1 = l2 = 0,580 m ; d1’ là đường kính dây kể cả cách điện (d’1 = d1 + 0,5 (mm) 10. Số lớp của dây quấn: W1 1155 n12 = = = 7 (lớp), nên lấy tròn n12 với số nguyên lớn hơn. W12 165 11. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau: U12 = 2. W12U v = 2.165.11 = 3630 (V); 12. Chiều dày cách điện giữa các lớp. Căn cứ vào U12, ta tra bảng 26 TLHD, ta chọn chiều dày cách điện giữa các lớp là 6 x 0,12mm 13. Tra bảng 18&19 tìm được các kích thước sau: Chiều rộng rãnh dẫn dầu a12 giữa dây quấn hạ áp và cao áp; chiều dày ống cách điện giữa hai dây quấn 12 ; khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp a22; chiều dày ống giấy cách điện giữa hai pha 12 ; khoảng cách từ dây quấn đến gông l02. 14. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp: Do số lớp của dây quấn được lấy tròn thành số nguyên nên số vòng dây trong mỗi lớp có thể không đúng bằng W12 đã tính ở trên, do đó cần phải phân phối sao cho số vòng dây giữa các lớp gần xấp xỉ với số đó ( nên phân phối hầu hết các lớp đều có số vòng dây là W12 còn bao nhiêu phân phối cho một hai vài lớp ngoài cùng). Để tăng điều kiện làm nguội thường theo chiều dày của dây quấn thành hai tổ lớp. Giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’22 . Tổ lớp trong làm nguội khó khăn hơn nên bố trí ít lớp hơn tổ lớp ngoài. Thường tổ lớp trong không quá 1/3 đến 2/5 tổng số lớp của dây quấn. Nếu kiểu dây quấn này dùng làm cuộn HA hay TA thì hai tổ lớp nên bố trí có số lớp bằng nhau. Kích thước rãnh dầu dọc trục xem ở bảng 54a 15. Chiều dài dây quấn CA: a 1  [d'1 (n  m)  δ12 [(n  1)  (m  1)]  a' 22 ].10 3 (m) (CT 3-37a) Trong đó n, m, là số lớp của mỗi tổ hợp, n + m = n12 Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 19
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi Trong các dây quấn điện áp 35 kV, thường ở đầu dây quấn - tức ở lớp trong cùng của cuộn cao áp người ta có bố trí màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dày 0,5 mm nối điện với dây cao áp. màn chắn có cách điện hai phía bằng cách điện lớp nên lúc đó chiều dày dây quấn cao áp sẽ là: a1  [a'1 ( c  21 )].10 3 (m) (CT 3-37b) Trong đó a’1 = n12= 6;  c  0,5mm ; 1 tra ở bảng 26, thông thường  c  2 1  2,5mm. , nên a1  6  2,5.10 3  0,0085 ( m). Công thức trên chỉ dùng để tính kích thước hình học cuộn dây, còn lúc tính d.đ.đ tản cần tính a2 thì vẫn dùng công thức trên và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên thành a'12  (a12   c  21 ).10 3 , (CT 3-38); a12 = 20mm tra ở bảng 19. 16. Đường kính trong của dây quấn: D’1 = D’’2 + 2 a12 .10 3 (CT 3-39) = 0,2725 + 2.20.10 3 = 0,3125 (m) 17. Đường kính ngoài của dây quấn cao áp: D’’1 = D’1 + 2 a1 (CT 3-40) = 0,3125 + 2.0,04276 = 0,398 (m) 18. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau: C = D’’1 + a22 .10 3 (CT 3-41) = 0,398 + 20.10 3 = 0,42 (m) 19. Bề mặt làm lạnh của dây quấn: Quấn dây quấn CA thành hai tổ lớp , giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh và ở lớp trong quấn lên hình trụ cách điện có que nêm thì có bốn mặt làm lạnh. M1  2.t.k. .(D'1  D' '1 )l1 (CT 3-42d) = 2.3.0,8.3,14.(0,3215 + 0,398).0,58 = 6,21 (m2) Với t = 3; k = 1; l1 = 0,58 m . k = 0,8 là hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết cách điện che khuất . 20. trọng lượng của dây : Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE Trang 20