Đồ án môn học: thiết kế máy biến áp
1
LỜI NÓI ĐẦU
Đối với chuyên ngành Thiết bị điện - điện tử , Máy biến áp là một lĩnh vực
rất quan trọng. Chính vì vậy, thiết kế môn học Máy biến áp có mục đích giúp cho
sinh viên nắm được những bước cơ bản nhất trong việc tính toán kết cấu của một
Máy biến áp.
Dưới sự hướng dẫn của thầy Bùi Đức Hùng - giảng viên Bộ môn Thiết bị
điện - điện tử, em đã hoàn thành đồ án môn học của mình với đề tài Thiết kế Máy
biến áp điện lực ngâm dầu. Trong quá trình làm chắc chắn sẽ không tránh khỏi thiếu
sót, qua đó em mong thầy giáo và các bạn góp ý để đồ án được tốt hơn.
. SP = 250 kVA
. Uđm = 6,3/0,4 kV
. I0% = 2%
. P0 = 610 W
. UK% = 4
. Pk = 4100 W
. Tổ nối dây Dy11
.Điều chỉnh 2x2,5%
Đồ án môn học: thiết kế máy biến áp
2
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP
A . Xác định các kích thước chủ yếu:
I. Xác định các đại lượng điện cơ bản:
1. Dung lượng một pha:
=
3
250
=Sf83,33 kVA
Dung lượng trên mỗi trụ:
=
3
250
=S t83,33 kVA
2. Dòng điện dây định mức:
- Phía cao áp:
=
10.3,6.3
10.250
=
U.3
S
=I 3
3
1
p
f1 22,9 A
- Phía hạ áp:
=
400.3
10.250
=
U.3
S
=I
3
2
p
f2 360,8 A
3. Điện áp pha định mức:
- Phía cao áp:
U
d1 = Uf1 = 6,3 kV
- Phía hạ áp:
3
400
=
3
U
=U 2
2f = 231 V
4. Điện áp thử nghiệm của dây quấn:
- Dây quấn cao áp với U1 = 6,3 kV → Uth = 20 k V
- Dây quấn hạ áp với U2 = 0,4 kV → Uth = 5 kV
II. Chọn các số liệu xuất phát và tính các kích thước chủ yếu:
1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp: với Uth1 = 20
kV, ta có a12= 1,2 cm; δ12= 4 mm. Trong rãnh a12 ta dặt ống cách điện dày δ12= 4 mm.
Theo công thức:
Đồ án môn học: thiết kế máy biến áp
3
4'
P
21 S.k=
3
a+a
k là hệ số phụ thuộc dung lượng máy biến áp, tra bảng 13.1 ta được k = 0,45
thay vào ta được
4
4'
P
21 33,83.45,0=S.k=
3
a+a =1,51 cm
aR khoảng cách phụ thuộc kích thước hình học của dây quấn hạ áp và cao áp,
vậy:
71,2=51,1+2,1=
3
a+a
+a=a 21
12R cm
2. Hệ số quy đổi từ trường: kR=0.95
3. Các thành phần điện áp ngắn mạch:
- Điện áp ngắn mạch tác dụng:
250.10
4100
=
S.10
P
=U
P
n
nr =1,64%
- Điện áp ngắn mạch phản kháng:
64,1_4=U_U=U 222
nr
2
nnx =3,65%
4. Ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3405 có chiều dày 0,35mm. Lấy mật độ từ
thông trong trụ BT = 1,6T, hệ số kG = 1,02. ép trụ bằng nêm với ống Bakêlít, ép
gông bằng thép U không dùng bulông xuyên qua trụ và gông. Sử dụng lõi thép có
mối ghép nghiêng ở 4 góc và ba mối ép thẳng giữa trụ và gông. Theo bảng 13.2
với SP= 250 kVA ta chọn trụ có 6 bậc, số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ 1
bậc tức là ggông có 5 bậc, hệ số điền đầy kd=0,928; hệ số chêm kín kc = 0.93, nên
hệ số lợi dụng lõi sắt kl = kd.kc = 0,928.0,93=0,86.
Từ cảm trong gông BG = 1,6/1,02=1,57 T. Twf camr khe hở không khí ở mối
nối thẳng B”r = BT = 1,6 T, từ cảm ở mối nối xiên B’K= BT/2=1,6/ 2=1,13 T.
Tra bảng, ứng với từng giá trị mật độ từ cảm ta sẽ có suất tổn hao trong thép và
tổn hao từ hoá trong trụ:
. Suất tổn hao trong thép:
-Trong trụ
pFeT = 1,230 W/kg
-Trong gông
pFeG = 1,17 Ư/kg
. Tổn hao từ hoá
-Trong trụ
qFeT = 1,602 VA/kg
Đồ án môn học: thiết kế máy biến áp
4
-Trong gông
qFeG = 1,486 VA/kg
-Trong khe hở không khí
+Nối thẳng qK”= 1,92 VA/cm2
+Nối nghiêng qK’= 0,272 VA/cm2
5. Các khoảng cách cách điện chính
. Giữa trụ và dây quấn hạ áp ao1= 5mm
. Giữa dây quấn hạ áp và dây quấn cao áp, a12 = 1,2 cm
. ống cách điện giữa dây quấn cao áp và hạ áp, δ12= 0,4 cm
. Giữa các dây quấn hạ áp, a22 = 2,2 cm
. Tấm chắn các pha δ22= 0,2 cm
. Giữa dây quấn cao áp đến gông, lo = 4 cm
. Phần đầu thừa của ống cách điện, ld2=3 cm
5. Các hằng số tính toán , với dây dẫn bằng đồng và điện áp dây quấn cao áp là
6,3 kV (bảng 13.5 và 13.6)
. a = d12/d = 1,36
. b = 2a2/d = 0,4
6. Hệ số tổn hao phụ, với công suất 250 kVA ta chọn kf = 0,94 (bảng 13.7)
7. Chọn β với dải biến thiên từ 1,2 đến 3,6, để xác định giá trị tối ưu của ta
phải tính các số liệu và các đặc tính cơ bản của m.b.a:
+ 42
l
2
Tnx
RR
'
P
k.B.U.f
k.a.S
=A
04,14=
88,0.6,1.65,3.50
95,0.71,2.33,83
16= 422
+A1 = 5,66.10-2.a.A3.kl = 5,66.10-2.1,36.14,043.0,88 = 187 kg
+A2 = 3,6.10-2.A2.kl.l0 = 3,6.10-2.14,042.0,88.4 = 25,1 kg
+B1 = 2,4.10-2.kl.kG.A3.(a+b+e)
= 2,4.10-2.0,88.1,02.14,043(1,36+0,4+0,411) = 129,43 kg
e = 0,411 đối với thang nhiều bậc
+ B2 = 2,4.10-2.klkG.A2.(a12+a22)
= 2,4.10-2.0,88.1,02.14,042.(1,2+2,2) = 14,44 kg
+ C1 = 2
nr
2
T
2
lf
2
P
dq A.u.B.k.k
a.S
.K
= 82,188=
04,14.64,1.6,1.88,0.94,0
36,1.250
10.46,2 222
2
2 kg
Đồ án môn học: thiết kế máy biến áp
5
+ M = A.a
P
.k.k.k.10.2453,0 n
Rf
2
n
4-
trong đó:
kn = )e+1.(
u
100
.41,1 nx
u
nr
u.-
n
π
= )e+1.(
4
100
.41,1 65,3
64,1.-π
= 43,84
M = 04,14.36,1
4100
.95,0.94,0.84,43.10.2543,0 24- = 9,04 MPa
+ Trọng lượng tôn silic ở các góc của gông:
Gg = 0,486.10-2.kl.kG.A3.x3
= 0,486.10-2.0,88.1,02.14,043.x3= 12,07x3 kg
+ Tiết diện trụ lõi sắt:
ST = 0,785.kl.kG.A2.x2
= 0,785.0,88.1,02.14,042.x2 = 139x2
+ Tiết diện khe hở vuông góc:
S”K= ST = 139x2
+ Tiết diện khe hở chéo
S’K = ST/2 =98,29x2
+ Tổn hao không tải, theo công thức 13-24:
P0 = k’f.( pT.GT + pG.GG ) = 1,25.( 1,23.GT + 1,17.GG )
= 1,538.GT + 1,463.GG
k’f hệ số tổn hao phụ trong sắt, tôn cán nguội lấy k’f = 1,25
+ Công suất từ hoá, theo công thức 13-26:
Q0 = k”f .(Qc + Qf + QK)
Trong đó:
. k”f hệ số xét đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn,
chọn k”f = 1,25
. Qc công suất từ hoá chung của trụ và gông
Qc = qT.GT + qG.GG
= 1,602.GT + 1,486.GG
. Qf Công suất từ hoá đối với góc có mối nối vuông góc
Qf = 40.qT.GG = 40.1,602.GG = 64,08.GG
. QK công suất từ hoá ở khe hở không khí nối giữa các lá thép
QK = 3,2.qK.SK = 3,2.0,272.139x2 = 120,9x2
Vậy công suất từ hoá tổng là:
Q0 = k”f .(Qc + Qf + QK)