Thiết kế máy biến áp điện lực

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

737
lượt xem 291
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây, các máy biến áp điện lực có vai trò ngày càng quan trọng trong quá trình phân phối và truyền tải năng l-ợng điện, vì trên thực tế các nhà máy sản xuất điện th-ờng ở những nơi thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy sản xuất điện nh- Sông Đà (Hoà Bình), Thác Ya- li, Sơn La…,hoặc có thể xuất khẩu điện năng sang các n-ớc lân cận, chứ không thuận tiện cho việc tiêu thụ điện năng mà những nơi tiêu thụ điện năng nh- hộ tiêu dùng điện, các nhà máy...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế máy biến áp điện lực

Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc Lêi nãi ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c¸c m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc cã vai trß ngµy cµng quan träng trong qu¸ tr×nh ph©n phèi vµ truyÒn t¶i n¨ng l-îng ®iÖn, v× trªn thùc tÕ c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt ®iÖn th-êng ë nh÷ng n¬i thuËn lîi cho viÖc x©y dùng nhµ m¸y s¶n xuÊt ®iÖn nh- S«ng §µ (Hoµ B×nh), Th¸c Ya- li, S¬n La…,hoÆc cã thÓ xuÊt khÈu ®iÖn n¨ng sang c¸c n-íc l©n cËn, chø kh«ng thuËn tiÖn cho viÖc tiªu thô ®iÖn n¨ng mµ nh÷ng n¬i tiªu thô ®iÖn n¨ng nh- hé tiªu dïng ®iÖn, c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt, c¸c khu c«ng nghiÖp l¹i th-êng ë rÊt xa. §Ó sö dông tèi ®a n¨ng l-îng ®iÖn ®· s¶n xuÊt ra ng-êi ta ph¶i ®Ò ra gi¶i ph¸p truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng ®i xa, ®ång thêi còng tr¸nh sù mÊt m¸t n¨ng l-îng ®iÖn trong qu¸ tr×nh truyÒn t¶i th× biÖn ph¸p n©ng cao ®iÖn ¸p ë ®Çu ®-êng truyÒn t¶i lµ cã hiÖu qu¶ vµ cã tÝnh kh¶ thi nhÊt. Vµ ®Õn n¬i tiªu thô l¹i ph¶i cã biÖn ph¸p h¹ thÊp ®iÖn ¸p phï hîp víi yªu cÇu sö dông. N¨ng l-îng ®iÖn MBA Tiªu thô n¨ng tËp trung l-îng ®iÖn V× vËy, nhiÖm vô thiÕt kÕ c¸c lo¹i m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc lµ hÕt søc cÇn thiÕt. Ngµy nay, c¸c m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc cña n-íc ta còng nh- cña nhiÒu n-íc trªn thÕ giíi ®· ®-îc chÕ t¹o theo nh÷ng tiªu chuÈn thÝch hîp h¬n, cã nh÷ng th«ng sè kü thËt cao h¬n tr-íc ®©y rÊt nhiÒu. Cho nªn nh÷ng tÝnh to¸n thiÕt kÕ d-íi ®©y chØ mang tÝnh “ThiÕt kÕ m«n häc” víi tr×nh tù tÝnh to¸n thÕt kÕ mét m¸y biÕn ¸p ®¬n chiÕc víi th«ng sè m¸y biÕn ¸p do gi¸o viªn h-íng dÉn m«n häc ®Ò ra. §Ò 45A: TÝnh to¸n kÝch th-íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p cã th«ng sè: S =1250 KVA UCA/UHA = 35/6,3 KV Po =2000 W Pn =14000 W io% =1,5% un% =6 Tæ nèi d©y Y/Y. Sinh viªn thùc hiÖn Cao ViÖt Hµ 1 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc A. NhiÖm vô thiÕt kÕ.  TÝnh to¸n kÝch th-íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p cã th«ng sè: S =1250 KVA UCA/UHA = 35/6,3 KV Po =2000 W Pn =14000 W io% =1,5 un% =6 Tæ nèi d©y Y/Y.  Yªu cÇu kinh tÕ, kü thuËt: - tæn hao kh«ng t¶i: P0 (W) - dßng ®iÖn kh«ng t¶i: i0% | un 0 0 tt  un 0 0 tc | - ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch: u n %   5 00 un 0 0 tt - m¸y biÕn ¸p kinh tÕ tèt ph¶i tho¶ m·n c¸c tham sè yªu cÇu: + cã kÝch th-íc hîp lý + ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu vÒ ®é bÒn c¬, bÒn nhiÖt + ®¹t hiÖu qu¶ kinh tÕ khi vËn hµnh + vËn hµnh ®¬n gi¶n, dÔ söa ch÷a, dÔ b¶o d-ìng vµ thay thÕ B. TÝnh to¸n kÝch th-íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p. Ta thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p kiÓu ph¼ng, 3 pha, 3 trô, c¸ch ®iÖn vµ lÇm m¸t b»ng dÇu m¸y biÕn ¸p, d©y quÊn b»ng ®ång. I C¸c ®¹i l-îng c¬ b¶n cña m¸y biÕn ¸p: - Dung l-îng cña m¸y biÕn ¸p (3 pha): S=1250 (KVA) S 1250 - Dung l-îng 1 pha cña m¸y biÕn ¸p: S f    416,67 KVA 3 3 Sf 1250 - Dung l-îng 1 trô: S '   416,67 KVA 3 3 - Dßng ®iÖn ®Þnh møc: S 1250 Id©y ®m CA    20,62 (A) 3.U CA 3.35 S 1250 Id©y ®m HA =   114,55 ( A) 3.U HA 3.6,3 - Dßng ®iÖn pha ®Þnh møc: Víi tæ nèi d©y Y/Y ta cã: Ipha ®m CA = Id©y ®m CA =20,62 (A) Ipha ®m HA = Id©y ®m HA =114,55 (A) 2 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc II KÝch th-íc chñ yÕu cñ m¸y biÕm ¸p:  Ta xÐt s¬ ®å m¹ch tõ vµ d©y quÊn cña m¸y biÕn ¸p ph¼ng 3 pha, 3 trô a01 a22 d12 l d a2 a1 a12 c Trong ®ã: d: ®-êng kÝnh ®-êng trßn ngo¹i tiÕp trô d12: ®-êng kÝnh trung b×nh cña cuén cao ¸p (CA), h¹ ¸p (HA) l: chiÒu cao trung b×nh cña d©y quÊn CA vµ HA a01: kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a cuén HA vµ trô a12: kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a cuén HA vµ CA l0: kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c cuén d©y víi g«ng c: kho¶ng c¸ch gi÷a 2 trô liªn tiÕp a1: bÒ dÇy cuén HA a2: bÒ dÇy cuén CA KÝch th-íc chñ yÕu chñ m¸y biÕm ¸p lµ nh÷ng kÝch th-íc cã ¶nh h-ëng ®Õn c¸c kÝch th-íc kh¸c cña m¸y biÕn ¸p. §ã lµ: d, l, d12. 1. Chän ®¹i l-îng xuÊt ph¸t:  Chän vËt liÖu lµm m¹ch tõ vµ mËt ®é tù c¶m: - Chän vËt liÖu lµm m¹ch tõ lµ t«n c¸n l¹nh, cã suÊt tæn hao ®Æc biÖt thÊp cã m· hiÖu lµ  330A. - Chän mËt ®é tù c¶m cña trô lµ: BT =1.591 (T), cã: PT=1,27 w/kg; qT = 2,6 Var/kg BT 1,591 BG =   1,55 (T) cã Pg =1,18 w/kg; qg =2,4 Var/kg K G 1,02 3 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc  Trô vµ g«ng ®-îc ghÐp bëi nh÷ng l¸ t«n dÇy 0,35 mm, ®-îc phñ 2 líp s¬n, hÖ sè lÊp ®Çy ®-îc tra trong b¶ng 9 (trang 186 gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ M¸y BiÕn ¸p ®iÖn lùc): K® =0.92 Ph-¬ng ph¸p ghÐp trô vµ g«ng b»ng ®ai Ðp - HÖ sè t¨ng c-êng g«ng: KG =1.02 (b¶ng 10 trang gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc) - Mèi ghÐp ë 4 gãc vµ ë gi÷a lµ mèi ghÐp xiªn. - Sè bËc thang cña trô lµ 8 bËc - HÖ sè Ðp chÆt lµ: KC =0.925 ®-îc tra ë b¶ng 4 (trang 182 gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ M¸y BiÕn ¸p ®iÖn lùc) - C¸c kÝch th-íc c¸ch ®iÖn: ®-îc x¸c ®Þnh dùa vµo ®iÖn ¸p thö nghiÖm UTN cho trong b¶ng 18, b¶ng 19 trang 193195 gi¸o tr×nh ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc c¸c kÝch th-íc c¸ch ®iÖn tèi thiÓu cña d©y quÊn cao ¸p (CA) UTN1 =85 KV CA víi g«ng (G): l02 =7,5 cm CA – HA: a12 =2,7 cm 12 =0,4 cm CA – CA: a22 =3,0 cm 22 =0,2 cm c¸c kÝch th-íc c¸ch ®iÖn tèi thiÓu cña d©y quÊn h¹ ¸p (HA) UTN2 =25 KV HA – G: l01 =l02 =7,5 cm HA – trô (T): a01 =1 cm 01 =0,4 cm - TÝnh c¸c thµnh phÇn ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch: Ta cã: un %  unr %  unx % ; 2 2 I dm .rn unr %  .100 U dm  P Pn  3.I .rn  I dm .rn  n 2 dm 3I dm Pn P 14000 unr %  .100  n .100  .100  1,12% 3.I dm .U phadm S dm 1250.103 unx %  unr %  unr %  62  1,12 2  5,89% 2 2 2. TÝnh to¸n tæng hîp (s¬ bé):  .d12  Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ M¸y biÕn ¸p, trÞ sè   l d12: ®-êng kÝnh trung b×nh 2 d©y quÊn CA vµ HA  .d12 =ltb l: chiÒu cao d©y quÊn 4 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc ltb: lµ chiÒu dµi trung n×nh cña mét vßng d©y Cã ¶nh h-ëng rÊt lín ®Õn ®Æc tÝnh kü thuËt vµ kinh tÕ cña m¸y biÕn ¸p. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c kÝch th-íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p ph¶i ®-îc dùa vµo . Tøc lµ ph¶i x¸c ®Þnh  nh- thÕ nµo ®ã ®Ó m¸y biÕn ¸p ®¹t ®-îc nh÷ng yªu cÇu vÒ kinh tÕ vµ ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu kü thuËt, an toµn trong vËn hµnh  TÝnh ®-êng kÝnh cña trô theo . - Trô cña m¸y biÕn ¸p ®-îc ghÐp b»ng c¸c tËp thÐp, thiÕt diÖn cña trô cã h×nh bËc thang víi sè bËc thang lµ 8. §-êng kÝnh d cña trô lµ ®-êng kÝnh cña ®-êng trßn ngo¹i tiÕp thiÕt diÖn cña trô. S '. .aR .k R d ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: d  16.4  A.x f .unx % .BT .K l2 2 trong ®ã: x  4  ®-îc coi lµ biÕn cÇn t×m d S '.aR .k R A  16.4 lµ h»ng sè (rÊt Ýt phô thuéc vµo ) f .unx % .BT .K l2 2 S '.aR .k R - x¸c ®Þnh A tõ c«ng thøc: A  16.4 f .unx % .BT .K l2 2 trong ®ã: S’=416.67 KVA: lµ c«ng suÊt trªn mét trô cña m¸y biÕn ¸p aR: chiÒu réng quy ®æi theo tõ tr-êng t¶n gi÷a d©y quÊn CA vµ HA a1  a2 a R  a12  ; a12 =2,7 cm lµ kho¶ng c¸ch ®iÖn gi÷a cuén CA – HA 3 a1  a2  K .4 S '  0,45.4 416,67  1,033 cm 3 K=0,45 lµ hÖ sè tra b¶ng a  a2  aR  a12  1  2,7  1,033  4,733 cm 3 KR =0,95 hÖ sè R«goski, lµ hÖ sè quy ®æi tõ tr-êng t¶n lý t-ëng sang tõ tr-êng t¶n thùc, xem nh- KR Ýt thay ®æi theo c«ng suÊt f =50 Hz tÇn sè ®iÖn ¸p lµm viÖc unx% =5,89 thµnh phÇn ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng BT 1,591 T Kl=Kc+K® hÖ sè lîi dông (sö dông) lâi thÐp Kc=0,925 (b¶ng 5) K®=0,92 (b¶ng 9)  Kl=0,925.0,92=0,851 S '.aR .k R 416,67.4,7333.0,95 Thay sè vµo ta cã: A  16.4 2 2  16.4  21,692 f .unx % .BT .K l 50.5,89.1,5912.0,86252 5 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc Ta ph¶i t×m gi¸ trÞ  tèi -u nhÊt, nghÜa lµ m¸y biÕn ¸p thiÕt kÕ ph¶i cã ®-îc c¸c th«ng sè, ®Æc tÝnh kü thuËt phï hîp víi yªu cÇu vµ cã gi¸ thµnh thÊp nhÊt. §Ó ®¹t ®-îc yªu cÇu nµy ta ph¶i x¸c ®Þnh: - Träng l-îng t¸c dông cña lâi thÐp. - Träng l-îng kim lo¹i d©y quÊn. - Tiªu chuÈn kü thuËt: P0, i0%, , r, un%… 2.1 ChØ tiªu kinh tÕ:  Yªu cÇu kinh tÕ cña kinh tÕ cña m¸y biÕn ¸p lµ, cã gi¸ thµnh nhá nhÊt, tøc lµ chi phÝ cho m¸y biÕn ¸p lµ nhá  Chi phÝ cho m¸y biÕn ¸p chñ yÕu lµ chi phÝ cho vËt liÖu lâi s¾t, chi phÝ vËt liÖu d©y quÊn. a) Träng l-îng t¸c dông cña lâi s¾t. Lâi thÐp gåm trô vµ g«ng: Gl = GT + Gg. A1 - Träng l-îng s¾t cña trô ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: GT   A2 x 2 x Trong ®ã A1 vµ A2 lµ c¸c h¾ng sè, cßn lµ Èn x  4  + x¸c ®Þnh c¸c h»ng sè A1: A1  5,66.102.a. A3 .K l d12 trong ®ã: a  hÇu nh- kh«ng thay ®æi, ®-îc x¸c ®Þnh theo b¶ng 12 d (trang gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc), a=1,4 A= 21,692 Kl =0,8625 lµ hÖ sè lîi dông lâi s¾t, ®-îc tÝnh ë trªn A1  5,66.10 2.a. A3 .K l  5,66.102.1,4.21,6923.0,8625  697,589 (kg) + x¸c ®Þnh c¸c h»ng sè A2: A2  3,60.102. A2 .K l .l02 l02 = 7,5 cm lµ kho¶ng c¸ch ®iÖn gi÷a cao ¸p vµ g«ng A2  3,60.10 2.21,692 2.0,8625.7,5  109.577 (kg) - Träng l-îng s¾t cña g«ng ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Gg=B1x3+B2x2 B1, B2 lµ c¸c h»ng sè Víi m¸y biÕn ¸p 3 pha, 3 trô B1, B2 ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc + x¸c ®Þnh B1: B1  2,40.102.K G .K l . A3 .(a  b  e) trong ®ã: KG =1,02 lµ hÖ sè t¨ng c-êng g«ng Kl =0,8625 lµ hÖ sè lîi dông lâi s¾t A=21,692 d12 a  1,4 tra b¶ng 12 d 2a b  2  0,29 tra b¶ng 13 d 6 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc e=0,375 lµ hÖ sè tÝnh ®Õn dung sai gi÷a trô vµ ®-êng trßn ngo¹i tiÕp (®-êng trßn bao) B1  2,40.102.K G .K l . A3 .(a  b  e)  2,40.102.1,02.0,8625.21.6923.1,4  0,29  0,375  445.027 + x¸c ®Þnh B2: B1  2,40.102.K G .K l . A2 .a12  a22   2,40.10 2.1,02.0,8625.21,692 2 2,7  3  56.629 víi a12 =2,7 lµ kho¶ng c¸ch ®iÖn gi÷a CA – HA a22 =3,0 lµ kho¶ng c¸ch ®iÖn gi÷a CA – CA. - Träng l-îng s¾t t¸c dông lµ: A1 Gl  GT  Gg   A2 x 2  B1 x 3  B2 .x 2 x trong ®ã c¸c hÖ sè A1, A2, B1, B2 ®-îc x¸c ®Þnh ë trªn: A1 = 697.589 (kg) A2 = 109.577 (kg) B1 = 445.027 (kg) B2 = 56.629 (kg) b) Träng l-îng phÇn kim lo¹i (®ång) d©y quÊn trÇn: Träng l-îng kim lo¹i d©y quÊn ®-îc c¸c ®Þnh theo c«ng thøc: C1 Gdq  x2 trong ®ã C1 lµ h»ng sè ®-îc x¸c ®Þnh nh- sau: S .a 2 C1  K dqCu . ' K f .K l2 .Bl2 . f 2 .unr % . A2 víi c¸ch chän d©y quÊn ®ång (Cu) ta cã: K’dq Cu =61,6.104 S =1250 KVA c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p A =1,4 x¸c ®Þnh nh- trªn Kf =0,90 lµ hÖ sè tÝnh ®Õn tæn hao phô, ®-îc x¸c ®Þnh trong b¶ng 14 trang gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc Kl =0,8625 ®· tÝnh ë trªn BT =1,591 T ®· chän ban ®Çu f =50 Hz tÇn sè ®iÖn ¸p lµm viÖc unr% =1,12 % A ==21,692 S .a 2 1250.1,42 C1  K ' dqCu .  61,6.10 . 4  675.912 K f .K l2 .Bl2 . f 2 .unr % . A2 0,9.0,86252.1,5912.502.1,12.21,6922 Khi tÝnh ®Õn l-îng d©y quÊn t¨ng thªm ë cuén cao ¸p ®Ó ®iÒu chØnh th× C1 G dqdq  K . ' x2 Kc®: lµ hÖ sè tÝnh ®Õn líp c¸ch ®iÖn, víi d©y quÊn lµ ®ång th× Kc®=1,06 7 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc C1: lµ hÖ sè tÝnh ë trªn c) TÝnh gi¸ thµnh vËt liÖu t¸c dông: Gi¸ thµnh vËt liÖu t¸c dông tÝnh theo vËt liÖu s¾t. C’td =GT +Gg +KdqFe.K.Gdq Z dq Trong ®ã: K dqFe  lµ tØ gi¸ cña d©y quÊn (Cu) víi s¾t Z Fe Víi thÐp cuén 330A th× KdqFe=2,09 ®-îc x¸c ®Þnh theo b¶ng 15 trang 191 gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc. Nh- vËy ta cã c¸c quan hÖ cña GT, Gg, Gl, Gdq, C’td theo x A1 GT   A2 x 2 x A1 = 697,589 (kg) 3 2 Gg=B1x +B2x A2 = 109,577 (kg) Gl  GT  Gg  A1  A2 x 2  B1 x 3  B2 .x 2 Víi B1 = 445,027 (kg) x B2 = 56,629 (kg) G 'dq  K . C1 C1 = 675,912 (kg) x2 C’td =GT +Gg +KdqFe.K.Gdq =Gl + KdqFe.G’dq A1 C1 Ctd  '  A2 x 2  B1 x 3  B2 .x 2  2,09.1,06. 2 x x Tõ ®ã ta sÏ dïng c¸c hµm cña Excel thµnh lËp b¶ng tÝnh to¸n theo x  4  B¶ng 1 Qua b¶ng sè liÖu ta thÊy r»ng C’td min = 2628.924 khi = 1.99  x  4   4 1,99  1.188 cm th× chi phÝ ®Ó chÕ t¹o m¸y biÕn ¸p lµ nhá nhÊt. Tuy nhiÖn viÖc chän x ( x  4  ) cßn ph¶i c¨n cø vµo yªu cÇu kü thuËt nh- Tiªu chuÈn kü thuËt: P0, i0%, , r, un%… 2.2 ChØ tiªu kü thuËt: §Ó ®¶m b¶o m¸y biÕn ¸p lµm viÖc b×nh th-êng vµ an toµn khi vËn hµnh th× m¸y biÕn ¸p thiÕt ph¶i c¸c b-íc kiÓm nghiÖm vÒ P0, i0%, , r, un%… P0 ≤ 1,1.P0T io% ≤ 1,1.io%T  ≤ cp r ≤ r cp un% kh«ng ®-îc sai lÖch  5% so víi un%T a) Giíi h¹n bëi c«ng suÊt kh«ng t¶i: P0 Tæn hao kh«ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p ®-îc tÝnh theo c«ng thøc P0 =Kf’.(pT.GT + pg.Gg) Trong ®ã: Kf’=1,15 lµ hÖ sè tæn hao phô chñ yÕu xÐt ®Õn c¸c yÕu tè nh- BT, BG ph©n bè kh«ng ®Òu hoÆc do c«ng nghÖ chÕ t¹o l¸ thÐp bÞ Bavia, hay xÕp 8 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc kh«ng cïng chiÒu…, lµm cho P0 t¨ng lªn. X¸c ®Þnh trong b¶ng 40 trang 217 gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc PT: lµ suÊt tæn hao trong trô, ®-îc x¸c ®Þnh trong b¶ng 42 trang 219 gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc, víi BT =1,591 (T) ta tra ®-îc pT=1,27 w/kg B 1,591 Pg: suÊt tæn hao trong g«ng, tra b¶ng 42 víi Bg  T   1,559 T  K G 1,02 Ta tra ®-îc pg =1,18 w/kg A1 = 697,589 (kg) A A2 = 109,577 (kg) GT  1  A2 x 2 Víi B1 = 445,027 (kg) x Gg=B1x3+B2x2 B2 = 56,629 (kg) C1 = 675,912 (kg)    P0 =Kf’.(pT.GT + pg.Gg)= 1,151,27.  A1     A2 x 2   1,18. B1 x 3  B2 x 2    x   Tõ ®ã ta còng dïng c¸c hµm Excel thµnh lËp b¶ng tÝnh to¸n theo x  4  B¶ng 1 b) Giíi h¹n bëi dßng ®iÖn kh«ng t¶i: Dßng ®iÖn kh«ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p gåm hai thµnh phÇn: ior vµ iox. Víi m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt trung b×nh vµ lín th× ior » iox nªn trong tÝnh to¸n s¬ Q bé cã thÓ coi ior ≈ iox, iox ®-îc tÝnh theo c«ng thøc: inx %  .100 S Trong ®ã: S =1250.103 VA lµ c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p cÇn thiÕt kÕ Q (Var): lµ c«ng suÊt tõ ho¸ cña lâi, ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q =Kf”.(Qc +Qf +Q) Kf”: lµ hÖ sè tÝnh ®Õn sù phôc håi tõ tÝnh kh«ng hoµn toµn khi ñ l¹i l¸ t«n còng nh- khi uèn n¾n hay Ðp lâi s¾t, cã thÓ lÊy Kf”=1,25  QFe: c«ng suÊt tæn hao chung cña trô vµ g«ng: QFe =qT.GT + qG.GG qT: suÊt tõ ho¸ ë trong trô BT =1,591 TqT =2,6 Var/kg qG: suÊt tõ ho¸ ë trong g«ng B BG  T  1,559T  qG  2,4 Var/kg Chóng ®-îc tra trong b¶ng 48 trang KG gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc. GT: träng l-îng phÇn trô GG: träng l-îng phÇn g«ng QFe =2,6.   A1   A2 x 2  +2,4.(B1x3+B2x2) A1 = 697,589 (kg)  x  A2 = 109,577 (kg) Víi B1 = 445,027 (kg) B2 = 56,629 (kg) C1 = 675,912 (kg) 9 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc  Qf: c«ng suÊt tõ ho¸ phô Qf =40.qT.G’ qT =2,6 tra b¶ng 48 G’: lµ träng l-îng 1 gãc, G’=0,45.10-2.KG.Kl.A3.x3 KG =1,02 lµ hÖ sè t¨ng c-êng g«ng Kl =0,8625 lµ hÖ sè lîi dông lâi A=21,692 G’=0,45.10-2.1,02.0,8625.21,6923.x3 =40.408.x3  Qf =40.2,6.40,408x3 =4202,432x3  Q: c«ng suÊt tõ ho¸ ë nh÷ng khe hë kh«ng khÝ, phÇn chç nèi gi÷a c¸c l¸ thÐp, ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc Q =3,2.q.TT q: suÊt tõ ho¸ khe hë, ®-îc x¸c ®Þnh trong b¶ng 48 trang gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc  q =3,91 TT: tiÕt diÖn t¸c dông cña trô, d-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc TT =0,785.Kl.A2.x2 =0,785.0,8625.21,6922.x2= 318,587.x2 Q =3,2.3,91.318,587.x2 = 3986.16.x2 Do ®ã: Q =Kf”.(QFe + Qf +Q)=1,15     A    Q  1,25. 2,6. 1  A2 .x 2   2,4 B1 x 3  B2 x 2   4202,432 x 3  3986,16 x 2     x    2267,16425   4526,3295 x 2  5648,76975 x 3 x Q  inx %  .100 S c) Giíi h¹n bëi mËt ®é dßng ®iÖn trong d©y quÊn MËt ®é dßng ®iÖn trong d©y quÊn ®-îc tÝnh theo c«ng thøc: K f .Pn  K .Gdq Kf: hÖ sè tÝnh ®Õn tæn hao phô trong d©y quÊn, ®-îc tra trong b¶ng 14 trang 190 gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc, Kf =0,9 Pn =14000 W tæn hao ng¾n m¹ch K: lµ h»ng sè phô thuéc vµo ®iÖn trë suÊt cña d©y quÊn, víi d©y quÊn ®ång th× K=2,4 Gdq: träng l-îng d©y quÊn, ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: C1 675.912 C1 675.912 716,46672 Gdq  2  2  G 'dq  K .Gdq  K 2  1,06.  x x x x2 x2 víi C1= 675.912 ®-îc x¸c ®Þnh ë trªn 10 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc K f .Pn 0,9.14000     2,65.x K .G 'dq 2,4. 747,558 x2 d) Giíi h¹n vÒ lùc c¬ häc: Ngoµi nh÷ng yªu cÇu vÒ ®iÖn, d©y quÊn còng ph¶i chÞu ®-îc nh÷ng lùc c¬ häc do c¸c lùc ®iÖn ®éng g©y ra, nhÊt lµ khi ng¾n m¹ch. ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu trªn th× ta ®i kiÓm nghiÖm tiªu chuÈn r ≤cp r: lµ øng suÊt kÐo t¸c dông lªn sîi d©y theo h-íng h-íng kÝnh, ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:r =M.x3 Pn víi d©y quÊn ®ång: M  0,2453.10 4.K n .K f .K R . a. A u 100   6  n%     1,41.100 .1  e 5,89   24,4576  trong ®ã: K n  1,41. .1  e u nx % un %   6       Kf =0,9 KR =0,95 HÖ sè R«goski Pn =14000 W a =1,4 tra trong b¶ng 12 trang 189 A=21,692 14000  M  0,2453.10 4.24,4576.0,9.0,95.  0,236471 1,4.21,692  r =M.x3 =0,236471.x3 e) Giíi h¹n bëi ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch: §iÖn ¸p ng¾n m¹ch cña m¸y biÕn ¸p gåm 2 thµnh phÇn ®ã lµ unr vµ unx. un %  unr %  unx % ; 2 2 I dm .rn unr %  .100 U dm Pn P  unr %  .100  n .100 Pn 3.I dm .U phadm S dm Pn  3.I dm .rn  I dm .rn  2 3I dm §èi víi m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt trung b×nh vµ lín th× cã thÓ coi unx >> unr 7,9. f .S '. .aR .K R  un %  unx %  .103 UV KR =0,95 lµ hÖi sè R«goski aR =4.733 lµ hÖ sèquy ®æi kÝch th-íc vÒ tõ tr-êng t¶n UV : lµ ®iÖn ¸p trªn mét vßng d©y, UV =4,44.f.BT.TT.10-4 TT: tiÕt diÖn t¸c dông cña trô, d-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc TT =0,785.Kl.A2.x2 =0,785.0,8625.21,6922.x2= 318,587.x2 UV =4,44.50.1,591.318,587.x2.10-4 =11,2526.x2 11 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc 7,9. f .S '. .aR .K R 7,9.50.416,67.x 4 .4,733.0,95  3  un %  .103  .10  5,845% UV 2  11,2526.x 2 2 2.3 Chän gi¸ trÞ  tèi -u: Dùa vµo c¸c c«ng thøc trªn A1 GT   A2 x 2 x A1 = 697,589 (kg) Gg=B1x3+B2x2 A2 = 109,577 (kg) A1 Víi B1 = 445,027 (kg) Gl  GT  Gg   A2 x 2  B1 x 3  B2 .x 2 x B2 = 56,629 (kg) 716,46672 C1 = 675,912 (kg) Gdq  ' x2 A C1 Ctd  1  A2 x 2  B1 x 3  B2 .x 2  2,09.1,06. 2 ' x x    A   P0 =Kf’.(pT.GT + pg.Gg)= 1,151,27. 1  A2 x 2   1,18. B1 x3  B2 x 2     x   QFe =2,6.   A2 x 2  +2,4.(B1x3+B2x2) A1    x  Qf =40.2,6.40,408x3 =4202,432x3 Q =3,2.3,91.318,587.x2 = 3986.16.x2     A    Q  1,25. 2,6. 1  A2 .x 2   2,4 B1 x 3  B2 x 2   4202,432 x 3  3986,16 x 2     x    2267,16425   4526,3295 x 2  5648,76975 x 3 x Q inx %  .100 S 716,46672 Gdq  ' x2   2,65.x 14000 M  0,2453.10 4.24,4576.0,9.0,95.  0,236471 1,4.21,692 r =M.x3 =0,236471.x3 UV =11,2526.x2 12 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc Ta cã b¶ng tæng kÕt c¸c sè liÖu sau: thµnh lËp dùa trªn c¸c hµm chuÈn cña Excel B¶ng 1 1  1,500 1,700 1,900 1,990 2,400 2,700 3,000 2 x 1,107 1,142 1.174 1,188 1,245 1,282 1,316 2 3 x 1,225 1,304 1,378 1,411 1,549 1,643 1,732 4 x3 1,355 1,489 1,618 1,675 1,928 2,106 2,280 5 A1/x 630,343 610,924 594,170 587,335 560,463 544,200 530,053 6 A2x2 134,204 142,871 151,042 154,578 169,756 180,054 189,793 7 B1x3 603,191 662,557 720,198 745,635 858,114 937,366 1014,442 8 B2x2 69,357 73,836 78058 79,886 87,730 93,052 98,085 9 GT 764,547 753,795 745,212 741,913 730,219 724,254 719,846 10 GG 672,548 736,393 798,256 825,521 945,844 1030,418 1112,528 11 GL 1437,094 1490,188 1543,468 1567,434 1676,063 1754,672 1832,374 12 Gdq 584,993 549,505 519,780 507,890 462,478 436,028 413,652 13 C'td 2659,730 2638,654 2629,808 2628,924 2642,641 2665,970 2696,907 14 PT 1116,620 1100,918 1088,382 1083,564 1066,485 1057,772 1051,335 15 PG 912,647 999,285 1083,233 1120,232 1283,510 1398,277 1509,700 16 Po 2029,268 2100,203 2171,616 2200796 2349,995 2456,050 2561,035 17 Tt 390,188 415,387 439,142 449,422 493,553 523,492 551,809 18 G' 54,770 60,160 65,394 67,703 77,916 85,113 92,111 19 QFe 4502,420 4659,012 4816,707 4887,779 5210,743 5445,078 5677,082 20 Qf 5696,031 6256,632 6800,943 7041,152 8103,308 8851,701 9579,544 21 Q 3583,484 3814,910 4033,078 4127,493 4532,788 4807,748 5067,812 22 Q 17227.41 18413,19 19563,41 20070,53 22308,54 23880,65 25405,54 23 i0% 1378 1,473 1,565 1,606 1,785 1,910 2,032 24  2,996 3,091 3,178 3,215 3,369 3,470 3,563 25 M 0,236 0,236 0,236 0,236 0,236 0,236 0,236 26  0,320 0,352 0,382 0,396 0,455 0,497 0,538 27 Uv 13,782 14,672 15,511 15,874 17,432 18,490 19,490 28 un% 5,845 5,845 5,845 5,845 5,845 5,845 5,845 13 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc C’td (Rouble- Róp) 2720 2700 2680 2660 2640 2620 2600 2580   x4 1,5 1,7 1,9 1,99 2,4 2,7 3,0 §å thÞ ®-êng cong C’td=f() P0 (W) 3000 2500 2200 2000 1500 1000 500 0   x4 1,5 1,7 1 1,9 1,99 2,4 2,7 3,0 §å thÞ P0 =f() i0% 2.5 2.0 1,606 1.5 1.0 0.5 =x4 0 1,5 1,7 1,9 1,99 2,4 2,7 3,0 §å thÞ i0% =f() 14 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc §èi chiÕu víi b¶ng sè liÖu ta thÊy t¹i gi¸ trÞ  =1,99 x=1,188 gi¸ thµnh vËt liÖu t¸c dông lµ nhá nhÊt (C’td min)  Qua sè liÖu tÝnh to¸n ë b¶ng 1 ta thÊy t¹i gi¸ = 1.99  x  4   4 1,99  1.188 cm th× cã P0 =2200.796 W Trong khi ®ã 1,1.P0T =1,1.2000=2200W tiªu chuÈn P0 ≤ 1,1.P0T tho¶ m·n. Nh- vËy: t¹i gi¸ trÞ = 1.99 tøc lµ: x  4   4 1,99  1.188 cm lµ chÊp nhËn ®èi víi c«ng suÊt kh«ng t¶i tiªu chuÈn.  Qua b¶ng sè liÖu ta thÊy t¹i gi¸ trÞ = 1,99 th× i0%=1,606  tiªu chuÈn io% ≤ 1,1.io%T ®-îc tho¶ m·n, trong ®ã io%T =1,5%  1,1.io%T =1,1.1,5 =1,65  Theo quy ®Þnh, ®èi víi d©y quÊn ®ång ë m¸y biÕn ¸p dÇu th× ΔT ≤ 4,5 A/mm2  t¹i gi¸ trÞ =1,99 th× Δ= 3,215 < ΔT  §iÖn ¸p ng¾n m¹ch: un% = 5,845 < un%T 3. TÝnh kÝch th-íc chñ yÕu Víi  = 1,99 ®· chän s¬ bé ë trªn ta tÝnh ®-îc c¸c kÝch th-íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p nh- sau:  §-êng kÝnh cña trô: d=A.x trong ®ã: A=21,692 x=1,118 cm  d=21,692.1,188= 25,77 cm C¨n cø vµo tiªu chuÈn Quèc tÕ quy ®Þnh ®èi víi ®-êng kÝnh trô cña m¸y biÕn ¸p (b¶ng 7 trang 185 gi¸o tr×nh thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc) Ta chän ®-îc d=26 cm 4 4  d   26  Khi ®ã:  dm      2.06393  A   21,692  Víi =2,06393  x= 1,198599 thay vµo c¸c c«ng thøc trªn ta thÊy chi phÝ sÏ t¨ng lªn ®Õn Ctd’=2629,404 ''  Ctd 2629,404  2628,924 ' L-îng chi phÝ t¨ng lµ: C  Ctd ''  .100  0,0183% Ctd 2628,924 Víi l-îng chi phÝ t¨ng lªn nh- vËy th× ph-¬ng ¸n chÊp nhËn ®-îc  §-êng kÝnh trung b×nh gi÷a r·nh dÇu cña 2 d©y quÊn CA- HA d12 =a.d=1,4.26 =36,4 cm  ChiÒu cao cña d©y quÊn  .d12 3,14.36,4 l   55,378 cm  2,06393 15 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc  TiÕt diÖn cña trô d 2 3,14.26 2 T  .K l  .0,8625  4 4  Sè vßng d©y s¬ bé U faCA U faHA WCA  vµ WHA  UV UV trong ®ã: UV : lµ ®iÖn ¸p trªn mét vßng d©y, UV =4,44.f.BT.TT.10-4 TT: tiÕt diÖn t¸c dông cña trô, d-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc TT =0,785.Kl.A2.x2 =0,785.0,8625.21,6922.x2= 318,587.x2 UV ==4,44.50.1,591.318,587.x2.10-4 =11,2526.x2 =11,2526.  =15,874 V 35 3 .10 U faCA 3 WCA    1272,9  1273Vong UV 15,874  6,3 3 .10 U faHA 3 WHA    687,4  688 Vong UV 15,874  ChiÒu cao cña trô lT =l+2l0 =55,378+2.7,5=70,378 cm  Kho¶ng c¸ch gi÷a trôc cña 2 trô liÒn kÒ C=d12 +a12 +2.a2 +a22 hoÆc C=d +2.(a01 +a12)+a22 +2.(a1 +a2) Trong ®ã: d=26 cm a01, a12, a22 ®-îc x¸c ®Þnh theo ®iÖn ¸p thö nghiÖm UT theo trªn ta cã: a01 =1 cm a12 =2,7 cm a22 =3,0 cm a1  a2  K .4 S '  0,45.4 416,67  2,033 cm 3  a1  a2   3.2,033  6,099 cm  C=26 +2.(1+2,7)+3,0+2.6,099=48,598 cm 4. kiÓm tra ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch un% Theo tÝnh to¸n ë trªn, víi gi¸ trÞ  thÝch hîp nhÊt ta cã ®iÖ ¸p ng¾n m¹ch: 7,9. f .S '. .aR .K R 7,9.50.416,67.x 4 .4,733.0,95  3  un %  .103  .10  5,845% UV 2  11,2526.x 2 2 u T  un % 6  5,845 sai lÖch so víi tiªu chuÈn un % lµ: un %  T n% T  .100  2,58 % un % 6 16 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
Bµi tËp lín ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc Ta thÊy sù sai lÖch un %  2,58 %  5 % nªn c¸ch tÝnh to¸n trªn cho kÕt qu¶ th¶o m·n vÒ giíi h¹n ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch 5. KÕt luËn Qua c¸c b-íc kiÓm tra ®iÒu kiÖn vÒ: P0 ≤ 1,1.P0T io% ≤ 1,1.io%T  ≤ cp r ≤ r cp un% kh«ng sai lÖch qu¸ 5% so víi un%T Ta cã thÓ kÕt luËn r»ng ph-¬ng ¸n thiÕt kÕ trªn lµ chÊp nhËn ®-îc 17 Cao ViÖt Hµ- ThiÕt BÞ §iÖn- §iÖn Tö 2, K42 Tr-êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi