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

Chia sẻ: Tan Lang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

912
lượt xem 376
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 tồn hao năng lượng trên đường dây cung sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và nết kiệm kim loại mầu trên đường đây người ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35, 110,...

Chủ đề:

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

Lưu

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

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU. PHẦN I: VAI TRÒ CỦA MBA TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG I. VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP. Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện (Hình l.l) 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. 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 tồn hao năng lượng trên đường dây cung sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và nết kiệm kim loại mầu trên đường đây 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. 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tức đầu 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 tấn 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 110 kV. II. 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. Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC). Đầu ra của MBA được nối với tải gọi tà 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 . 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + P1 : Công suất sơ cấp . + Wl : Số vòng dây cuộn sơ cấp . Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp . + Ul : Điện áp thứ cấp . + I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp . + P1 : Công suất thứ cấp . + Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp . III. 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 . 1. Điện áp định mức Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu Ulđm là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp. 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. 2. 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. 3. 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 : 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sđm = U2d.I2đm = U1đm. I1đm Đối với MBA 3 pha công suất định mức là : Sđm = 3.U 2dm .I 2 dm = 3U1dm .I1dm IV. 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 . + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp. . . ) + Máy biến áp thử nghiệm. + 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 . V.VAI TRÒ CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hiện nay mang điện trải rộng ở khắp mọi nơi, nhưng điện năng chỉ được sản xuất ở một số ít nhà máy phát điện , mà các nhà máy này được xây dựng ở những nơi có các đặc điểm như gần sông hồ lớn , gần mỏ than ….vì vậy mà cách xa nơI tiêu thụ hàng trăm hàng nghìn km Điện năng có đặc điểm là khi xản xuất ra cần phảI tiêu thụ ngay .Chính vì vậy cần phảI truyền tảI điện năng tới ngay nơI tiêu thụ . Điện năng được truyền tảI bằng các đường dây điện.Với mạng lưới dài tới hàng trăm hàng nghìn km Giả sử ta cần truyền tảI một công suất P của máy phát trên quãng đường dài. Công suất P , hiệu điện thế U và dòng điện trên dây dẫn liên hệ với nhau bằng biểu thức P = U.I Do hiệu ứng jun-lenxơ,trên đường dây sẽ có một công suất hao phí ΔP sẽ biến thành nhiệt toả vào môI trường . Ta có biểu thức tính tổn hao : ΔP= U2/R Trong đó R là điện trở dây dẫn Vì ΔP là tổn hao công suất do vậy cần phải giảm ΔP xuống mức thấp nhất . Chẳng hạn muốn giảm ΔP xuống 100 lần thì ta có thể làm hai cách: • Giảm R xuống 100 lần • Tăng u lên 100 lần Nếu làm theo cách thứ nhất thì ta phải tăng tiết diện dây lên 100 lần ,đồng nghĩa với việc ta phải tăng khối lượng dâu dẫn lên 100 lần .Điều này là quá tốn kém vì ta phải tăng sức trống đỡ của cột lên 100lần và giá thành vật liệu sẽ quá cao.Như ta đã biết việc tăng U lên 10 lần chỉ có thể thực hiện được khi ta sử dụng MBA.Ta nhìn vào mô hình mạng điện sau đây: 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Máy phát điện ở các nhà máy phát điện chỉ có thể tạo ra dòng điện tới 24kv.Trạm biến áp ở nhà máy điện có khả năng nâng điện thế đó lên tới 500kv .Quãng đường truyền tảI càng xa càng cần diện áp cao. Trên quãng đường truyền tảI cần nhiều trạm biến áp trung gian nhằm mục đích tiếp tục nâng hay giảm điện áp vì điện áp của nơi tiêu thụ chỉ cần điện áp thấp vai trăn vol Trong các hệ thống điện hiện nay cần phải có tối thiểu 4÷ 5 lần tăng giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt của các máy biến áp gấp mấy lần công suất của máy phát điện. Người ta đã tính được rằng nó gấp 6÷7 hay 8 lần hoặc hơn thế nữa hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn 98 ÷99 % nhưng do số lượng máy biến áp nhiều lên tổn hao trong hệ thống điện là rất đáng kể. Có thể nói trên mạng truyền tải điện năng thì MBA được chia làm hai loại chính là MBA truyền tải điện áp cao, MBA trung gian và MBA phân phối. • MBA truyền tải điện áp cao ,công suất lớn nó đảm nhiện cung cấp điện cho một vùng, một khu vực. Vì vậy yêu cầu đối với loại máy này là: Un phải lớn đông thời phảI điều chỉnh được điện áp đưới tải • MBA phân phối với công suất vừa và nhỏ,cung cấp điện cho một vùng dân cư nhỏ, hay một số ít nhà máy. yêu cầu với loại nay là Un từ 4-5%, AU nhỏ, điều chỉnh không điện,hay thận chí không điều chỉnh Đề tài của em là thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp với công suất là S= 6300 KVA vơi điện áp 22/ 6,3 kv.Đây thuộc loại MBA trung gian 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN II : THIẾT KẾ Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp công suất 6300 kVA Các số liệu ban đầu: Dung lượng 6300 kVA Điện áp 22000 ±9.1,78%/6300 V Tần số 50Hz Tổn hao không tải 8500 W Tổn hao ngắn mạch 48000 W Điện áp ngắn mạch 7,5% Dòng điện không tải 0,8% Tổ nối dây CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP. - Dựa vào các số liệu ban đầu của nhiệm vụ thiết kế đã cho ta xác định được các đại lượng điện sau: 1. Dung lượng 1 pha. S 6300 Sf = = = 2100( KVA) 3 3 Dung lượng 1 trụ: S 6300 Str = = = 2100( KVA) 3 3 2. Dòng điện dây định mức: Sdm 6300.10 3 - Phía cao áp : I1f = = = 165,3( A) 3U 1 dm 3.22000 Sdm 6300.10 3 - PHía hạ áp : I2 = = = 377,35( A) 3U 2 dm 3.6300 3. Dòng điện pha định mức. 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Phía cao áp nối Y: I1f = I1 = 165,3 (A) I2 - Phía hạ áp nối Δ: U2f= = 333,33( A) 3 4. Điện áp pha định mức: U1 22000 - Phía cao áp nối Y: U1f = = = 12701,7(V ) 3 3 - Phía hạ áp nối Δ: U2f = U2 = 6300 (V) 5. Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 14 -5 tài liệu 1). Ut1 = 50 (kV) ; Ut2 = 20 (kV) II. CHỌN CÁC SỐ LIỆU XUẤT PHÁT VÀ TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU. 1.Với Ut1 = 50 (QV) Tra bảng 14 – 2 tài liệu1. Có : Δ = 18 (mm) δ12 = 4 (mm) *Theo công thức (20-13a) TL1 có : Δ1 + Δ2 = K. 4 S t Chọn K = 2 ⇒ Δ1 + Δ2 = 2 4 2100 = 13,5 (cm) * Chiều rộng quy đổi từ trường tản. Δ1 + Δ 2 bc = Δ + = 18 + 45,1 = 63,1 (mm) 3 2. Hệ số quy đổi từ trường tản: Kr = 0,95 3. Thành phần điện áp tác dụng của điện áp ngắn mạch P1 48000 Unr% = = = 0,76% 10 sdm 10.6300 Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch. Un % = U r2 % − U nr % = 7,5 2 − 0,76 2 = 7,46% 2 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠCH TỪ 1. 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 phẩi đảm bảo làm sao cho thoả mãn những yêu cầu như, tổn hao sắt chính và phụ nhỏ, lượng tôn silic sử dụng làm sao cho ít nhất và hệ số điều đầy của lõi sắt lớn. Mặt khác lõi sắt cũng là nơi mà trên đó gắn nhiều bộ phận khác nữa 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 lực cơ học lớn khi bị ngắn mạch dây quấn. Để các yêu cầu đối với mạch từ như trên được thoả mãn thì việc chọn loại tôn silic 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 sẽ bị dòn, 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 t hành tôn cán lạnh có hơi cao nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng nên người ta tính rằng vẫn kinh té hơn những loại MBA được chế tạo bởi tôn cán nóng. lại định hướng ban đầu. Các lá thép kỹ thuật điện sau đó được sơn phủ cách điện mặt ngoài trước khi ghép chúng 2 Tra bảng 44-4 (tài liệu 1) chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3406 dày 0,35mm chọn BT = 1,65. Chọn sơ bộ số bậc của trụ là 8 bậc theo bảng 10 -2 TL1 tiết diện gông có 3 cấp với 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kg = 1,03. 1,65 ⇒ Bg = = 1,6(T ) 1,03 Hệ số chèn kín Kp = 0,936 hệ số điện dày 0,91 hệ số lợi dụng lõi thép Kcd = 0,93. 0,91 = ≈ 0,85. 4. Suất tổn hao trụ và gông. Tra bảng 44- 4 TL1 Có: Pt = 1,261 W/Kg qt = 2 Var/Kg Pg = 1,145 W/Kg qg = 1,64 Var/Kg Tra theo mục 4.2. TL1 suất từ hoá khe hở không khí + Nối ghép nghiêng qss = 6225.cost2 = 16947 Var/m2 + Nối ghép thẳng qss = 7050.cost2 = 19194 Var/m2 5. Khoảng cách cách điện chính Dựa vào bảng 14 -1, 14 -2 TL1 Có e = 21 mm Δ = 18mm d = 45 mm c = 22 mm δ12 = 4mm Tấm chắn giữa các pha δ22 = 3mm 6. Chọn δ = 1,4; b = 0,35; Kf = 0,91 theo 20 - 41 c, d,e TL1) 7. Chọn KR = 0,95 8. Chọn hệ số hình dáng: ở mục 20 -1 tài liệu 1 đã đưa tính toán MBA theo hệ số hình dáng β = π.Ds/lv: đường kính trung bình của cuộn dây, lv chiều cao của dây quấn. - Trị số β thường biến thiên rất rộng từ 1,2 ÷ 3,6 nó ảnh hưởng rõ rệt tới các đặc tính kỹ thụât và kinh tế của MBA. * Về mặt kinh tế 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Nếu các MBA có cùng công suất điện áp và các thông số kỹ thuật ban đầu thì nếu β nhỏ MBA sẽ “gầy”, “cao”… nếu β lớn thì MBA sẽ “béo” và “thấp” với trị số β khác nhau thì tỉ lệ trọng lượng sắt và đồng trong MBA cũng khác nhau. β nhỏ thì lượng sắt ít lượng đồng nhiều, β lớn thì lượng sắt lớn lượng đồng ít. Như vậy chọn β thích hợp không chỉ ảnh hưởng đến kích thước của máy mà còn ảnh hưởng tới vật liệu cấu thành lên máy biến áp đến giá thành của MBA. * Về mặt lỹ thuật - Nếu β lớn thì đường kính d lớn và trọng lượng sắt tăng. Do vậy mà tổn hao sắt tăng vì vậy mà dòng điện không tải tăng lên.Muốn giữ tổn haokhông đổi khi β tăng thì trọng lượng đồng giảm xuống , nhưng lúc đó sẽ làm cho mật độ dòng điện và lực điện từ tác dụng lân dq lại tăng lên. - Vậy chọn lựa β hợp lý có ảnh hưởng tới cả vấn đề về kinh tế và kỹ thuật của MBA do vậy các công thức 20 – 41 TL1. Cho phép tính toán để tìm được β hợp lí. st .bc .K R 2100.6,31.0,95 A = 16 4 = 16 = 32 f .u x .Bt2 .K ed 2 50.7,46.1,65 2.0,85 2 A1 = 5,66. 10-2.δ.A3.Kp = 5,66.10-2.14.322 .0,93=2415 (Kg) B1 = 2,4.10-2.KG.Kp .A3 (δ + b + 0,375) B1 = 2,4 .10-2.1,03.0,93.322 (1,4 + 0,4 + 0,375) = 1638,5 A2 = 3,6. 10-2.d.A2.Kp = 3,6.10-2.4,5.322 .0,93 = 154 (Kg) B2 = 2,4 .10-2.KG.kp.A2 (Δ + c) = 2,4.10-2.1,03.0,93.322 (1,8 + 2,2) = 94 (Kg) s.δ 2 C1 = Kdq.102. k f .k p .β t2 .U . A 2 2 6300.1,4 2 = 1,27 .10-2. = 930( Kg ) 0,92.0,932.1,65 2.0,76.32 2 Các số liệu tính toán sơ bộ được thống kê ở bảng dưới đây 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng tính toán MBA S = 6300 KVA (22/6,3 kV) β 1,2 1,4 1,6 2,2 2,8 3 3,1 3,2 x= 4 β 1,046 1,088 1,125 1,218 1,294 1,316 1,327 1,337 1,095 1,183 1,265 1,483 1,673 1,732 1,761 1,789 x2 1,146 1,187 1,423 1,806 2,165 2,274 2,337 2,392 x3 A1/x =2415/x 2307,4 2219,6 2146,67 1982,7 1866,3 1835,1 1819,8 1806,2 2 2 A2x = 154x 7 2 194,81 6 1 1 9 8 Gt’ = 154x2+ 168,72 182,18 2341,48 228,38 257,64 266,73 271,19 275,51 2415/x 2476,1 2401,8 2211,1 2123,9 2101,8 2091,1 2081,7 9 5 4 5 4 9 3 3 B1x = 1638,5.x 1977,7 2108,7 2331,58 2959,1 3547,3 3734,1 3829,1 3919,2 2 2 B2x = 94x 2 5 118,91 3 5 4 7 9 Gg= 1638,5x3+94x2 102,99 111,2 2450,49 139,4 157,26 162,81 165,53 168,17 21080, 2219,9 3098,5 3704,6 3896,9 3994,7 4087,5 79 5 3 1 5 6 Gt = G’t +Gg 4556,9 4621,8 4791,97 5309,6 5828,5 5998,7 6085,8 6169,2 0 0 7 6 9 5 Kp.qg.G’t=0,93.1,26 2901,6 2817,3 2746,56 2593,6 2491,3 2465,4 2452,8 2441,9 +G’t 3020,9 7 3737 7 9 6 6 4 KpqgG= 0,93.1,64Gg 8 338,47 6483,56 4725,2 5649,5 5942,8 6091,9 6233,5 P0 = 1,173 5922,5 6153,8 6 3 5 2 8675,4 G’t+1,525Gg 8 4 7318,9 8140,9 8408,3 8644,7 7 3 2 1 8 Kb.qtG’t= 4,2. G’t 10400 16087, 9834,22 9286,7 8920,5 8827,7 8782,6 8743,5 Kb.qgGg = 3,44.Gg 6813,9 77 8429,21 9 9 3 2 2 Kb.qδsηmSt 8 7636,6 3739,21 10658, 12743, 13405, 13741, 14061, =2955,9x2 3238,4 3 22003,1 94 86 81 77 21 Q0 = Σ 8 3496,8 61 4383,6 4945,2 5119,6 5205,3 5288,1 20452, 3 24329, 2 2 4 1 12 21221, 33 26609, 27352, 27729, 28097, 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 23 62 86 73 84 i0 % = Q0/10s 0,32 0,337 0,61 0,67 0,74 0,76 6,77 0,78 2 Gdd = 1,03 Gdq= 943,21 906,8 876,98 810 762,44 749,69 743,48 737,92 986,6/x 2216,5 2130,9 2060,9 1903,5 1791,7 1761,7 1747,1 1734,1 RFe-dq.Gdd 5 8 3 8 8 1 66773, 6752,7 6852,87 7213,1 7620,2 7760,5 7832,9 7903,3 45 8 7 9 7 8 6 chọn Chọn β = 2 * Đường kính trụ sắt là: D = A. 4 β = 32. 4 2 = 38,05 (cm) Chọn D = 380 (mm) * Đường kính trung bình dãnh dầu sơ bộ theo 20 – 41 d TL1 DS = δ.D = 1,4 .380 = 532 (cm) * Chiều cao dq sơ bộ πDS 3,14.532 lv = = = 835,2(mm) β 2 Chọn 84 cm 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP * Tiết diện hữu hiệu trụ lõi thép πDS π .38 2 St = kld . = 0,85. = 963,51 (cm2) β 4 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP I. CÁC YÊU CẦU CHUNG 1. 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, con 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 trong dây quấn. b. Yêu cầu về cơ học. Dây quấn không bị biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của lực cơ học do dòng điện ngắn mạch gây nên. c. 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 đó chất cách điện sẽ bị nóng mất tính đàn hồi, hoá giòn và mất tính chất cách điện. Vì vậy khi thiết kế phải đảm bảo sao cho tuổi thọ của chất cách điện là 15 đến 20 năm. 2. 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 lý giữa hai yêu cầu về chế tạo và vận hành để snả 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 kỹ thuật của xưởng sản xuất. 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Phải nắm vững những lý 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. + Chọn kiểu và kết cấu dây quấn. + Tính toán sắp xếp và bố trí dây quấn + Tính toán tính năng của MBA. II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP 1. Có Bt = 1,65(T) ; St 963,51 (cm2) Từ thông trong trụ: φ = Bt.St = 1,65.963,5.10-4 = 0,1589 (Wb) 2. Điện áp 1 vòng dây: Uv = 4,44.φ.f = 4,44.0,1589.50 = 35,29 lấy 35V 3. Điện áp 1 vòng dây Uv = 35 (V) 4. Điện áp pha U2f = U = 6300 (V) Số vòng dây 1 pha của dq hạ áp U2f 6300 w2 = = = 180 Vòng Uv 35 Dây quấn thứ cấp bố trí 3 lớp theo kiểu hình trụ, mỗi lớp có 60 vòng, nối Δ 5. Chọn mật độ dòng điện δ2 = 1,855A/mm2 6. Tiết diện dây quấn thứ cấp I2 f 333,33 S2 = = = 181,8(mm 2 ) δ2 1,833 7. Dựa vào bảng 44 -10 TL1 3,5 x91 - Chọn 6 dây 4,1x9,6 - Cách điện 4P, ghép 6 sợi song song có hoán vị. 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 2 6 1 3 2 1 4 3 2 4 5 6 5 6 1 4 3 2 5 6 1 H×nh 1 . Ho¸n vÞ vßng quanh 8. Kích thước dây quấn - Chiều cap dây quấn hạ áp : lv = (60 + 1) 2 x 9,6 = 1170 (mm) ép : i = 0,13 x 61 x 2 x 0,6 = 10 (mm) Chiều cao thực của dây quấn hạ áp : 1160 (mm) - Chiều rộng dây quấn hạ áp a = 3 x 4,1 + 0,2 = 12,5 mm 60 60 vß 60 vß ng vß ng ng H ×n h 2 . B è trÝ d © y q u Ê n th ø c Ê p Bố trí lớp 1 và 3 dây quấn phải,lớp hai quấn trái, giữa các lớp có kênh làm mát 9mm giữa dây quấn hạ áp và trụ có cách điện 5mm. - Khoảng cách giữa dây quấn hạ áp và trụ là 20,5 (mm). Chiều rộng kênh Vn – nn là Δ = 25 (mm). 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9. Đường kính trong dây quấn hạ áp D’ = 380 + 2.21 = 422 (mm) = 437 (mm) 10. Đường kính ngoài dây quấn hạ áp D’’= 422 + 2. 12,5 = 437 (mm) 11. Khối lượng nhôm dây quấn hạ áp Gm2= 25,4 x 476,5 x 181,8 x 180.10-6 = 396 (kg) III. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP Phía sơ cấp cần điều chỉnh điện áp ± 9 x 1,78% = 16% dây quấn sẽ gồm dây quấn cơ sở, dây quấn điều chỉnh thô và dây quấn điều chỉnh tinh. Điện áp đem đặt lên dây quấn cơ sở và dây quấn điều chỉnh thô. Dây quấn cơ sở khi nối tiếp với dây quấn điều chỉnh tinh cho điện áp thấp hơn điện áp định mức một nấc điều chỉnh. Điện áp trên dây điều chỉnh thô lớn hơn ở dây quấn điều chỉnh tinh một nấc điều chỉnh. 1. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh tinh U1 22000 Uê = .16 = .16 = 3520(V ) 100 100 2. Số vòng dây quấn điều chỉnh tinh Ue 3520 wê = = = 58 vòng 3U v 3.35 3. Dây quấn điều chỉnh êm (tinh) chia làm 9 phần, có 9 nấc 1,78% U1 mỗi nấc có số vòng dây. 1 58 Wê1 = We = = 6,485 vòng 9 9 4. Cấu tạo 5 cấp, mỗi cấp 6 vòng và 4 cấp mỗi cấp 7 vòng Wê = 5 x 6 + 4 x 7 = 58 vòng 5. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh thô lớn hơn Uê một cấp điều chỉnh Wth = Wê + 7 = 58 + 7 = 65 vòng Uth = 3 .Wth.Uv = 3 .65 x 33 = 3946 (V) 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6. Điện áp trên dây quấn cơ sở cộng với điện áp điều chỉnh thô bằng U1, do vậy ta có điện áp dây quấn cơ sở Ucs = U1 – Uth = 22000 – 3946 = 18055 (V) 7. Số vòng dây quấn cơ sở: U cs 18055 Wcs = = = 297,8 chọn 298 (vòng) 3U v 3x35 8. Số vòng dây quấn sơ cấp là W1 = Wth + Wcs = 65 + 298 = 363 (vòng) 9. Dòng điện sơ cấp định mức S 6300 I1f = = = 165,5( A) 3U 1 3 22000 10. Dòng điện khi điện áp lớn nhất: 6300 I’1f = = 142,5 (A) 3x 25520 11. Dòng điện khi điện áp nhỏ nhất 6300 I’’1f = = 197,5 (A) 3x18419 D©y quÊn c¬ së §iÒu chØnh ªm 0 VÞ trÝ Sè vßng §iÖn ¸p 6 1 chuyÓn m¹ch W1 U1, V 7 2 0 298 18055 6 1 304 18419 3 7 4 2 311 18844 6 3 317 19208 5 7 4 324 19633 6 6 5 330 19997 7 7 6 337 20422 8 7 343 20786 6 8 350 21211 9 9 356 21575 6 10 363 22000 7 11 369 22364 6 12 376 22789 7 13 382 23153 6 14 389 23578 7 15 395 23942 6 16 402 24367 17 408 24731 7 18 415 25156 6 19 422 25520 19