intTypePromotion=3

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ

Chia sẻ: Nguyen Thi Bich Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

0
301
lượt xem
102
download

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'đồ án thiết kế máy điện đề tài : thiết kế máy biến áp điện lực ba pha 250 kva làm mát bằng không khí', luận văn - báo cáo, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ

  1. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 TRUỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN  ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ GVHD : NGUYỄN VĂN ĐOÀI NSVTH : N3 Điện1 K1 01/ 2010 Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 1
  2. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 Mục lục Chương 1: Tổng Quan Về Máy Biến Áp .................................................................................................... 7 I.Khái Niệm. ............................................................................................................................................ 7 II. Tiêu chuẩn trong việc chế tạo máy biến áp. .................................................................................... 7 III. Chọn vật liệu trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp. ................................................................. 8 IV. Chọn kết cấu chính cho máy biến áp. ............................................................................................. 9 1.Lõi thép và kết cấu: ....................................................................................................................... 9 2. Dây quấn ................................................................................................................................... 12 3. Hệ thống làm mát....................................................................................................................... 13 V. Mục đích, nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế. ........................................................................................ 13 1.Nhiệm vụ kĩ thuật: ....................................................................................................................... 13 2.Tính toán điện từ: ....................................................................................................................... 13 3. Thiết kế thi công......................................................................................................................... 13 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP ........................................ 15 I. Các thông số kĩ thuật ban đầu ..................................................................................................... 15 II. Ý nghĩa các thông số. ................................................................................................................ 15 1/Tốn hao ngắn mạch Pn ................................................................................................................ 15 2/Tổn hao không tải Po................................................................................................................... 15 3/ Điện áp ngắn mạch Un ............................................................................................................... 16 4/ Dòng điện không tải Io ............................................................................................................... 16 III. Tính toán các trị số định mức .................................................................................................. 17 1. Công suất mỗi pha máy biến áp ba pha. ..................................................................................... 17 2. Công suất mỗi trụ MBA.............................................................................................................. 17 3. Các dòng điện định mức............................................................................................................. 17 4. Điện áp pha. .............................................................................................................................. 17 5. Điện áp thử nghiệm dây quấn : .................................................................................................. 17 6. Kiểu dây quấn. ........................................................................................................................... 17 Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 2
  3. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 IV. Chọn vật liệu tác dụng. ............................................................................................................. 17 1. Chọn vật liệu dẫn điện. .............................................................................................................. 18 2. Chọn vật liệu dẫn từ. .................................................................................................................. 18 V. Chọn kết cấu mạch từ. .................................................................................................................. 18 1. Chọn dạng mạch từ. ................................................................................................................... 18 2. Đặc điểm từng loại..................................................................................................................... 18 3. Chọn tiết diện trụ thép................................................................................................................ 21 4. Ghép trụ và gông. ...................................................................................................................... 21 5. Cách phân bố cuộn dây MBA theo hình dáng mạch từ. ............................................................... 22 VI. Xác định hình dáng chủ yếu MBA. ......................................................................................... 23 1. Chọn thông số cơ bản cho máy biến áp ...................................................................................... 23 ............................................................................................................. 25 2. Chọn hệ số hình dáng β. CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐIÊN TỪ ...................................................................................................... 41 Tính toán dây quấn MBA : ....................................................................................................................... 41 I-Yeâu caàu chung ñoái vôùi daây quaán : ................................................................................................... 41 1.Veà maët ñieän : .............................................................................................................................. 41 2.Veà maët cô hoïc : .......................................................................................................................... 41 3.Veà maët chòu nhieät : ..................................................................................................................... 41 II- Tính toaùn daây quaán haï aùp : ............................................................................................................ 42 1.Soá voøng daây moät pha cuûa daây quaán haï aùp : ................................................................................ 42 2.Ñieän aùp thöïc cuûa moãi voøng daây :................................................................................................ 42 3.Tieát dieän daây daãn sô boä haï aùp : .................................................................................................. 42 4.Cöôøng ñoä töø caûm thöïc trong truï saét : ......................................................................................... 43 III-Tính toaùn daây quaán cao aùp :.......................................................................................................... 48 1.Xaùc ñònh soá voøng daây cuûa daây quaán cao aùp öùng vôùi ñieän aùp ñònh möùc ....................................... 48 Ta coù : ........................................................................................................................................... 48 2.Soá voøng daây cuûa moät caáp ñieàu chænh ñieän aùp : ........................................................................... 48 3.Maät ñoä doøng ñieän sô boä :............................................................................................................ 49 4.Chieàu daøy caùch ñieän giöõa caùc lôùp : ............................................................................................ 52 5.Xaùc ñònh kích thöôùc oáng caùch ñieän giöõa cao aùp vaø haï aùp : ......................................................... 52 Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 3
  4. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 6.Beà daøy cuoän daây cao aùp : ........................................................................................................... 54 7.Ñöôøng kính trong cuûa daây quaán cao aùp : .................................................................................... 55 8.Ñöôøng kính ngoaøi cuûa daây cao aùp : ............................................................................................ 55 9. Khoaûng caùch giöõa hai truï caïnh nhau : ...................................................................................... 55 10. Beà maët laøm laïnh daây quaán cao aùp : ......................................................................................... 56 CHÖÔNG 4 : TÍNH TOAÙN NGAÉN MAÏCH ............................................................................................ 57 I-Xaùc ñònh toån hao ngaén maïch : ..................................................................................................... 57 1.Troïng löôïng ñoàng cuûa cuoän daây quaán haï aùp : ............................................................................ 57 2.Troïng löôïng ñoàng daây quaán cao aùp :.......................................................................................... 57 3.Troïng löôïmg ñoàng cuûa hai daây quaán cao aùp vaø haï aùp :.............................................................. 58 4.Toån hao ñoàng : ........................................................................................................................... 58 II-Xaùc ñònh toån hao phuï : .................................................................................................................... 59 1.Ñoái vôùi daây quaán hình chöõ nhaät : ............................................................................................... 59 2.Ñoái vôùi daây quaán tieát dieän troøn : ................................................................................................ 60 III- Toån hao daây daãn ra : .................................................................................................................... 61 IV- Toån hao trong vaùch thuøng vaø caùc chi tieát kim loaïi khaùc : ........................................................ 64 V-Xaùc ñònh ñieän aùp ngaén maïch : ........................................................................................................ 65 VI-Tính löïc cô hoïc cuûa daây quaán maùy bieán aùp : ............................................................................... 67 CHÖÔNG 5 : TÍNH TOAÙN CUOÁI CUØNG HEÄ THOÁNG MAÏCH TÖØ VAØ HEÄ SOÁ KHOÂNG TAÛI CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP .......................................................................................................................................... 77 I-Xaùc ñònh kích thöôùc cuï theå cuûa loõi saét : ......................................................................................... 77 II-Tính toaùn tham soá khoâng taûi cuûa maùy bieán aùp : .......................................................................... 85 III-Hieäu suaát maùy bieán aùp :................................................................................................................. 88 CHÖÔNG 6 : TÍNH TOAÙN NHIEÄT CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP . .................................................................. 89 Tính toaùn nhieät qua töøng phaàn :......................................................................................................... 89 I-Tính toaùn nhieät cuûa daây quaán haï aùp : ......................................................................................... 89 II-Tính toaùn nhieät daây quaán cao aùp : ............................................................................................. 91 CHÖÔNG 7 : ÑOÄ AN TOAØN VAØ TÍNH KINH TEÁ.............................................................................. 96 A-Ñoä an toaøn : ...................................................................................................................................... 96 I-An toaøn khi xuaát xöôûng : ............................................................................................................. 96 Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 4
  5. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 II-An toaøn khi vaän haønh : .............................................................................................................. 97 B.Tính kinh teá : ..................................................................................................................................... 97 I-Xaùc ñònh toaøn boä troïng löôïng cuûa maùy bieán aùp : ........................................................................ 98 C.Đánh giá chung : .............................................................................................................................. 103 Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 5
  6. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 1 Đề tài : Thiết kế máy biến áp không khí Dung lượng máy biến áp : Sdm = 250 KVA Tổn hao không tải : Po = 600 W Sơ đồ đấu dây : Y/Yo-12 Điện áp ngắn mạch : Un = 5.5% Tổn hao ngắn mạch : Pn = 2750W Số pha : m = 3, tần số f=50Hz, Udm=35/0.4KV stt Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng 1 Mặt cắt đứng mặt cắt bằng MBA A3 01 2 Kết cấu MBA A3 01 Phần thuyết minh 1.Tính toán kích thước chủ yếu 2.Tính toán dây quấn CA/HA 3. Tính toán ngắn mạch 4.Tính toán nhiệt, Thiết kế vỏ thùng 5. Thiết kế kết cáu máy biến áp Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 6
  7. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 Chương 1: Tổng Quan Về Máy Biến Áp I.Khái Niệm. Máy biến áp là bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, biến đổi điện áp này sang điện áp khác. Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện tới hộ tiêu thụ cần tối thiểu 4 đến 5 lần tăng giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt gấp từ 5 đến 8 lần hoặc hơn nữa. Hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn (98%-99%). Nhưng vì số lượng máy biến áp nhiều nên tổng tổn hao là rất lớn, do đó tôn cán lạnh được dùng làm mạch từ máy biến áp, khi đó tổn hao công suất (P) và công suất từ hoá(Q) thấp, dẫn đến tổn hao giảm đáng kể. Các bộ phận chính trong máy biến áp: Lõi sắt( mạch từ), dây quấn , hệ thống làm mát và vỏ máy II. Tiêu chuẩn trong việc chế tạo máy biến áp. Một trong những nhiệm vụ của ngành thiết kế máy biến áp là xác định được những yêu cầu riêng cho các máy biến áp. Phản ánh được yêu cầu về vận hành và điều kiện làm việc của nó. Đảm bảo sự phát nóng cho phép, khả năng về quá tải, sơ đồ tổ nối dây, điện áp định mức, điều chỉnh về điện áp, các đặc tính về không tải, ngắn mạch…. Do yêu cầu về mở rộng thang công suất, điện áp và nâng cao chất lượng điện năng cũng như tính năng của máy biến áp nhiều tiêu chuản mới của máy biến áp được đưa ra. Ở đây ta thiết kế máy biến áp có công suất là 250KVA điện áp 35/0.4KV ( làm mát bằng không khí), kiểu trụ. Công Suất Làm lạnh bằng Số pha điện áp 250KVA Không khí 3 35/0.4KV So với tiêu chuẩn cũ thì tiêu chuẩn mới có những yêu cầu cao hơn như: - tổn hao giảm đáng kể. - hiệu suất tăng lên - giảm mức tăng nhiệt độ của dây quấn - mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp dưới tải - tăng cường trang thiết bị máy biến áp kiểm tra chất lượng và bảo quản Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 7
  8. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 III. Chọn vật liệu trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp. Việc chọn lựa vật liệu thiết kế máy biến áp nhằm mục đích cải thiện các đặc tính của mày biến áp như : - giảm tổn hao năng lượng, kích thước, trọng lượng - đảm bảo độ tin cậy, đảm bảo chất lượng - vật liệu rẻ, dễ kiếm Vật liệu trong máy biến áp thường có 3 loại: - vật liệu tác dụng : dùng để dẫn điện như dây quấn, dẫn từ như lõi thép. - vật liệu cách điện : dùng để cách điện các phần tử trong máy biến áp (như cartong cách điện, sứ, sơn emay, dầu biến áp….). - vật liệu kết cấu : dùng để bảo vệ vả giữ cố định máy biến áp( bulông, xà ép, vỏ máy. Vật liệu quan trọng trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp là tôn silic. Lõi thép máy biến áp được dùng chủ yếu là tôn cán nóng dày 0.5mm hoặc tôn cán lạnh dày 0.35mm. Tuy nhiên để giảm suất tổn hao người ta dùng tôn cán lạnh, đồng thời tăng độ từ cảm trong lõi thép lên 1.6 ÷ 1.65 tesla trong khi tôn cán nóng chỉ tới 1.45 tesla. Do dó suất tổn hao giảm, trọng lượng và kích thước giảm đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, đặc biệt là chiều cao giảm đáng kể thuận tiện cho di chuyển lắp đặt. Vật liệu quan trọng thứ hai là kim loại làm dây quấn, người ta thường dùng dây quấn làm bằng đồng vì: - điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, dễ gia công. - đảm bảo độ bền cơ điện tốt….. Trong thiết kế MBA có hai loại dây dẫn thường được dùng là đồng và nhôm, mặc dù nhôm có những ưu điểm như rẻ, dễ kiếm, nhẹ nhưng điện trở suất cao hơn, độ bền cơ kém, khó gia công nên người ta chọn đồng làm dây quấn Về vật liệu cách điện thông thường người ta dùng dây quấn cách điện bọc bằng giấy cáp. Ở đây theo yêu cầu thiết kế ta dùng cấp cách điện B. Tuy nhiên nhiệt độ cho phép của dây quấn máy biến áp được quyết định không chỉ ở cấp cách điện của mày biến áp mà còn phụ thuộc nhiệt độ cho phép của không khí làm mát biến áp. Người ta thường dung sơn emay do mỏng hơn, cách điện tốt hơn, độ bền cơ và tính chịu nhiệt cũng tốt hơn giấy cáp tuy nhiên giá thành cao hơn. Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 8
  9. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 IV. Chọn kết cấu chính cho máy biến áp. MBA gồm những bộ phận chính sau: lõi thép( mạch từ), dây quấn, hệ thống làm mát và vỏ máy 1.Lõi thép và kết cấu: Trong MBA lõi thép dùng làm mạch dẫn từ và khung cho dây quấn, lõi thép được ghép những lá thép bằng xà ép hoặc bulong tạo thành bộ khung cho máy biến áp, tren nó còn bắt các đầu dây dẫn ra nối với các sứ xuyên hoặc giá đỡ nắp máy: Hình 1. Mạch từ MBA Lõi sắt gồm hai phần : Trụ T và Gông G Trụ là phần lõi sắt có lồng dây quấn , gông là phần lõi sắt không lồng dây quấn dùng để khép kín mạch từ giưa các mạch từ với nhau. Thường phân lõi sắt theo sự sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn. Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 9
  10. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 a/Lõi sắt kiểu trụ : Ở đây dây quấn ôm lấy trụ sắt. Gông từ không bao lấy mặt ngoài của dây quấn. Trụ sắt thường để đứng, tiết diện gồm nhiều bậc thang nên đường bao gần hình tròn và dây quấn thành hình trụ tròn. Kết cấu đơn giản chịu được ứng suất do lực điện động gây ra tốt. 1 2 3 Hình2. Lõi sắt của MBA 3 pha dây quấn kiểu trụ 1- Gông 2- Trụ 3- Tiết diện trụ Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 10
  11. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 b/Lõi sắt kiểu bọc: Gông trụ bọc ngoài dây quấn, trụ thường để nằm ngang , tiết diện trụ hình chũ nhật. Ưu điểm là máy biến áp không cao nên vận chuyển dễ dàng. Ở kiều này dây quấn CA và HA thường quấn xen kẽ nhau nên chống sét tốt. Nhược điểm là khó chế tạo hơn, độ bền cơ học kém ( các lực tác dụng lên dây quấn không đều , tốn nguyên liệu 1 2 3 Hình 3. Lõi sắ MBA 3 pha kiểu bọc 1- Trụ 2- Gông 3- Dây quấn Ngoài ra người ta còn thiết kế kiểu lõi sắt trung gian giữa kiểu trụ và kiểu bọc gọi là trụ-bọc. c/Theo phương pháp ghép trụ và gông có thể chia lõi sắt thành 2 kiểu: Lõi ghép nối và ghép nối xen kẽ. + Ghép nối: Gông và trụ ghép riêng rồi được nối lại với nhau nên không bảo đảm tiếp xúc tốt giữa trụ và gông , do đó tổn hao không tải và tổn hao dòng điện lớn vì vậy kiểu này ít dùng Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 11
  12. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 Hình 4. Ghép nối + Ghép xen kẽ : từng lá thép của trụ và gông được ghép xen kẽ theo vị trí 1 và 2.. sau đó dung bu lông hoặc xà ép bắt chặt lại. Phương pháp này dễ chế tạo, kết cấu vững chắc, ít tổn hao nên thường dùng. Hình 5. Lượt 1 Lượt 2 2. Dây quấn Dây quấn MBA là bộ phận thu nhân năng lượng vào và truyền tải năng lượng đi. Trong MBA hai dây quấn cuộn cao áp nối với điện áp cao, cuộn hạ áp nối với điện áp thấp. Theo phương pháp bố trí dây quấn người ta chia thành hai kiểu dây quấn chính: loại đồng tâm và xen kẽ a/ Loại đồng tâm: Dây quấn cao áp và hạ áp là những hình ống đặt đồng tâm với nhau thường thì có chiều cao bằng nhau. Khi bố trí dây thì cuộn hạ áp đặt trong cùng cuộn cao áp đặt ngoài cùng, làm như vậy dễ điều chỉnh cấp điện áp và giảm kích thước rãnh cách điện giữa các cuộn dây và cuộn dây với lõi sắt b/ Loại xen kẽ: Dây CA và HA được quấn thành hình bánh có chiều cao khác nhau và quấn xen kẽ nhau. Ngoài ra dây quấn phụ thuộc vào hình dáng, tiết diện cuộn dây chia làm hai loại: dây quấn tròn và hình chữ nhật. HA CA HA CA a) b) Hình 6. a) dây quấn đồng tâm b)dây quấn xen kẽ Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 12
  13. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 3. Hệ thống làm mát. Khi MBA làm việc , lõi sắt và dây quấn đều có tổn hao dẫn đến MBA phát nóng. Muôna làm việc lâu dài và tăng tuổi thọ cho MBA phải giảm nhiệt độ xuống. Có thể làm nguội bằng không khí tự nhiên hoặc dầu máy biến áp, với loại công suất nhỏ người ta thường làm mát bằng không khí ( loại >1000KVA làm mát bằng dầu). Đề tài này chúng ta thiềt kế máy biến áp công suất nhỏ (250KVA) làm mát bằng không khí. V. Mục đích, nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế. Nhiệm vụ chung của người thiết kế máy biến áp là căn cứ vào dung lưọng điện áp và đặc tính đã cho ban đầu. Thì kết quả phải đảm bảo chắc điện, cơ, đặc tính kĩ thuật, độ tin cậy, dễ sản xuất, rẻ tiển phù hợp với sản xuất MBA ở Việt Nam. Thực tế cho thấy rằng những số liệu ban đầu có thể có được những quan hệ khác nhau về kích thước chính của MBA, tải điện từ, giá thành, trọng lượng máy…Do đó cần phương án để lựa chọn một phương án đảm bảo yêu cầu đã cho. Như vậy công việc thiết kế thường qua ba giai đoạn: 1. Nhiệm vụ kĩ thuật: Chủ yếu định rõ hình dáng máy biến áp như kết cấu, phương pháp làm mát. Ở đây ta thiết kế MBA không khi công suất 250KVA - 35/0.4KV - 50Hz vì vậy nhiệm vụ thiết kế phải đảm bảo tính kinh tế, độ ổn định, độ tin cậy MBA. 2. Tính toán điện từ: Thường qua một số bước chủ yếu sau đây: - Tính toán kích thước chủ yếu - Thiết kế cuộn dây, các kết cấu cách điện của chúng - Tính toán kiểm nghiệm các đặc tính về điện, từ. - Tính toàn cụ thể lõi sắt - Tính toán nhiệt và thiết kế vỏ máy 3. Thiết kế thi công. - Tính toán và vẽ đầy đủ chi tiết kết cấu MBA - Tính toán kinh tế về sản phẩm chế tạo - Thiết kế MBA được tiến hành qua các bước như sau: a/ Xác định các đại lượng cơ bản: + Tính dòng điện, điện áp pha của các cuộn dây. + Xác định điện áp thử của dây quấn. Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 13
  14. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 + Xác định các thành phần của điện áp ngắn mạch b/Tính toán kích thước chủ yếu: + Chọn sơ đồ và kích thước lõi sắt + Chọn mã hiệu tôn và cách điện, chọn cường độ từ cảm lõi sắt + Chọn kết cấu và xác định khoảng cách cách điện các cuộn dây + Tính toán sơ bộ và chọn kích thước chủ yếu hình dáng β theo P0, Pn, Unvà Io đã cho. + Xác định đường kính trụ và chiều cao dây quấn c/ Tính toán dây CA và HA + Chọn dây quấn CA và HA + Tính toán dây quấn CA + Tính toán dây quấn HA d/ Tính toán ngắn mạch + Xác định tổn hao ngắn mạch + Tính toán điện áp ngắn mạch + Tính toán lực cơ của dây quấn khi MBA bi ngắn mạch e/ Tính toán về mạch từ tham số không tải + Xác định kích thước cụ thể của máy biến áp + Xác định tổn hao không tải, dòng điện không tải và hiệu suất của máy biến áp f/ Tính toán nhiệt hệ thống làm mát MBA. + Khái niệm về hệ thống làm mát + Tính toán độ chênh nhiệt + Tính toán nhiệt MBA g/ Tính toán các chi tiết + Gông nắp, quạt gió………….. Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 14
  15. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP I. Các thông số kĩ thuật ban đầu Việc thiết kế MBA luôn luôn đảm bảo bốn thông số quan trọng trong pham vi cho phép ở điều kiện làm việc lưới điện Việt Nam. Trong phạm vi cho phép việc thiết kế MBA các thông số kĩ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN): Theo TCVN ta thiết kế MBA không khí 3 pha có số liệu ban đầu như sau: Dung lượng máy biến áp : Sdm = 250 KVA Tổn hao không tải : Po = 600 W Sơ đồ đấu dây : Y/Yo-12 Điện áp ngắn mạch : Un = 5.5% Tổn hao ngắn mạch : Pn = 2750W Số pha : m = 3, tần số f=50Hz, Udm=35/0.4KV Cấp cách điện : B Chế độ làm việc liên tục Làm mát bằng không khí Chế độ làm việc ngoài trời II. Ý nghĩa các thông số. 1/Tốn hao ngắn mạch Pn Pn là thông số tổn hao ngắn mạch, dây quấn thứ cấp nắgn mạch, với điện áp đặt vào cuộn sơ cấp Un sao cho dòng điện đi qua dây quấn đạt giá trị định mức, khi đó công suất tổn hao Pn được coi là tổn hao đồng trong dây quấn MBA , Pn ảnh hưởng đến hiệu suất của MBA. + Pn lớn thì hiệu suất của MBA giảm và ngược lại tuy nhiên trọng lượng đồng tăng làm giá thành tăng. P0 + Pn η = (1 − ) × 100 % Pdm + P0 + Pn 2/Tổn hao không tải Po Trong thí nghiệm không tải phía sơ cấp đặt điện áp định mức, phía thứ cấp hở mạch vì vậy Po là tổn hao trên lõi thép và tổn hao trên điện trở của dây quấn sơ Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 15
  16. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 cấp. Tổn hao trên lõi thép thường 0.1% - 0.2% của tổng công suất MBA.Gồm có tổn hao từ trễ Ph và tổn hao từ xoáy Px , trong đó Ph tỉ lệ với bình phương từ tần số từ hoá và bình phương cảm ứng từ: 1, 3 P0 = PFe =Ph + Px = ∑ P 1 BK2  f  mK 50 K 50   Trong đó : 1 P= (W / kg ) là tổn hao của lõi thép ở tần số từu hoá f=50Hz tương ưóng với 50 cảm ứng từ B=1Tesla mK là khối lượng lõi thép ở đoạn k(kg) B là cảm ứng từ của lõi thép ở đoạn k ( Tesla) 3/ Điện áp ngắn mạch Un Điện áp ngắn mạch Un là đại lượng đặc trưng của điện trở và điện kháng tản của dây MBA. Un I Z Un% = x100 = dm n 100 U dm U dm Ảnh hưởng của Un% đến tính năng kinh tế: - Khi Un% lớn thì dòng điện ngắn mạch Inm nhỏ nhưng trọng lượng dây quấn đồng tăng nên giá thành tăng. - Khi Un% nhỏ thì dòng ngắn mạch Inm lớn gây nóng ảnh hưởng đến cách điện - Thông thường Un= 5.5 - 10%. 4/ Dòng điện không tải Io - Là dòng điện chạy trong dây quấn sơ cấp khi dây quấn thứ cấp hở mạch. - Giá trị hiệu dụng : 2 Io = ( I 0 r + I 0 x ) + I0x là dòng từ hoá lõi thép tạo nên từ thông cùng chiều với từ thông +I0r là dòng tạo nên tổn hao sắt từ của lõi thép thông thường I0r =0.1*Io Thông thường I0= (0,005-0,1) Idm. Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 16
  17. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 III. Tính toán các trị số định mức 1. Công suất mỗi pha máy biến áp ba pha. Sf = Sdm/m Trong đó Sdm=250KVA, m=3 Vậy ta có công suất mỗi pha là: Sf =250/3 =83,33KVA 2. Công suất mỗi trụ MBA. S’ =S/t Trong đó t =3 là số trụ tác dụng của MBA: => S’= 250/3=83.33 KVA. 3. Các dòng điện định mức. a/ Dòng hạ áp: S 250 I1 = = = 360,85( A). 3.U 1dm 3.0.4 U1dm=0,4KV : điện áp phía hạ áp b/Dòng cao áp. S 250 I2 = = = 4,12( A) 3.U 2 dm 3.35 4. Điện áp pha. Bên cao áp: Uf2= U2/ 3 =35000/ 3 =20207 V. Bên hạ áp : Uf1= U1/ 3 =400/ 3 =231 V. 5. Điện áp thử nghiệm dây quấn : Theo tiêu chuẩn VN ( phụ lục 13): • Dây quấn CA với U2=35kV thì Ut= 80kV • Dây quấn HA với U1=0.4kV thì Ut=5 kV 6. Kiểu dây quấn. Theo phụ lục XV, dây quấn CA với điện áp U2=35kV và dòng I2=4,12 A chọn loại dây quấn hình ống nhiều lớp tiết diện tròn, dây quấn HA với U1=0,4 kV và dòng I1=360,85A chọn dây quấn hình ông đơn. IV. Chọn vật liệu tác dụng. Trong thiết kế việ lựa chọn vật liệu tác dụng cũng như vật liệu cách điện vật liệu dây dẫn, vật liệu kết cấu mạch từ, vật liệu kết cấu mạch từ… có ảnh hưởng đến tính năng MBA, hiệu suất máy. Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 17
  18. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 Các vật liệu dùng đẻ chế tạo MBA gồm có: o Thép kĩ thuật điện dẫn từ o Đồng hay nhôm dùng làm dây quấn o Thép làm thùng, vỏ máy o Sứ cách điện và các vật liệu cách điện khác 1. Chọn vật liệu dẫn điện. Ta chọn vật liệu đồng vì đồng có tính dẫn điện dẫn nhiết tót, độ bền cơ cao. Dây HA ta chọn dây có tiết diện lớn, hình chũ nhật vì dòng cao Dây cao áp ta chọn dây có tiết diện nhỏ, tiết diện tròn vì dòng thấp. 2. Chọn vật liệu dẫn từ. Vật liệu dẫn từ có hai loại: Thép kĩ thuật cán nóng và thép kĩ thuật cán lạnh. Ta chọn thép kĩ thuật cán lạnh vì có hàm lượng silic cao hơn nên tổn hao thấp, đặc tính từ cảm cao có độ từ cảm co thể đạt từ 1.45 đến 1.75, trọng lượng giảm, giảm tổn hao dòng điện và tổn hao không tải dẫn đến giá thành máy giảm. Để cách điện người ta dùng sơn emay. Dựa vào đặc tính của thép ta chọn thép cán lạnh đẳng hướng 3404 dày 0.35mm. V. Chọn kết cấu mạch từ. 1. Chọn dạng mạch từ. Mạch từ của máy biến áp được ghép bằng thép kĩ thuất cán lạnh dẳng hướng, Lõi thép MBA được dùng làm mạch từ và khung dây quấn> Từ thông lõi thép là từ thông biến thiên có dạng: Ф=Фmsinωt Để giảm tổn hao công suất từ xoáy( dòng fucô) và từ trở các lá thép cách điện với nhau bằng sơn cách điện, với hệ số điền đầy là 0.92 Các yêu cầu đối với lõi thép: o Các dòng tổn hao phải nhỏ o Dòng không tải nhỏ o Tôn silic it được sử dụng o Độ bền cơ học cao MBA có ba dạng chính : o Mạch từ kiểu trụ o Mạch từ kiểu bọc o Mạch tù kiểu cuộn 2. Đặc điểm từng loại. a. Mạch từ kiểu trụ. Trong mạch từ kiểu trụ thì dây quấn ôm lõi sắt gông từ chỉ giáp phía trên và phía dưới dây quấn. Hình dáng kích thước dây quấn phụ thuộc chủ Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 18
  19. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 yếu vào hình dáng dây quấn. Xét về khả năng chịu lực điện ngắn mạch thì dây quấn tiết diện tròn la tốt nhất hơn nữa dây quấn kiểu này còn tiết kiệm nhất. MBA công suất nhỏ thường dùng tiết diện hình chữ thập α 2a 2b 2a Hình 7. Tiết diện hình chũ thập Mạch từ kiểu trụ có hai loại chính: o Loại 3 trụ :loại này chế tạo dễ, tốn it thép sử dụng rộng dãi với máy công suất nhỏ. ↓ Hình 8. Loại mạch từ 3 trụ Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 19
  20. GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA 1/2010 o Loại 5 trụ: Loại này giảm được chiều cao, ứng dụng với các máy biến áp công suất lớn tới hàng trăm ngìn KVA. ↓ Hình 9. Mạch từ loại 5 trụ b. Mạch từ kiểu bọc. Mạch từ kiểu bọc thì lõi thép bọc lấy dây quấn, dây quấn thứ cấp và dây quấn sơ cấp đặt trung ở trụ giữa. Mạch từ khép kín bọc lấy dây quấn, trụ giữa gấp đôi 2 trục bên và từ thông nó cũng gấp đôi. Tuy nhiên loại mạch từ này chịu lực kém nên ít được dùng trong truyền tải điện lực. ↓ Hình 10. Dạng mạch từ kiểu bọc Ưu điểm: Dễ chế tạo, tiết kiệm trọng lượng thép, ứng dụng với MBA công suất vừa và nhỏ. Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản