Tải bản đầy đủ

Tai lieu thiet ke may bien ap 3pha dau

BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

MỤC LỤC

1|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC
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 nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một
vấn đề lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm
sao cho hợp với kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật.

Hình 1 Phân phối điện năng
Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp
được ăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể
làm tiết diện ây 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
đến6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện
áp xuống.Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tức đầu
2|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

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. 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 đãsản xuất được những MBA có dung
lượng 63000KVA với điện áp 110 kV.
II.

Định nghĩa MBA

Hình 2 Máy biến áp 3 pha dầu
Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, 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
3|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

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
P1 : Công suất sơ cấp
W1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp
Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp:

+
+
+
+

U2 : Điện áp thứ cấp
I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp
P1 : Công suất thứ cấp
W1 : Số vòng dây cuộn thứ cấp
III.

Nguyên lý hoạt động

MBA hoạt động tuân theo hai hiện tượng vật lý:
+
+

Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường)
Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng
(cảm ứng điện)

4|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG


GVHD: TS. PHẠM VĂN

Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ
cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong
mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể
thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể
được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.
IV.

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.
Điện áp định mức
Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu là điện áp qui định cho dây quấn sơ
cấp.Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu 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 làđiện áp dây. Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường là KV.
Dòng điện định mức
Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của
MBA, ứngvới công suất định mức và điện áp định mức. Đối với MBA 1 pha
dòng điện định mứclà dòng điện pha. Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức
là dòng điện dây.
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:
S đm =. =.
Đối với MBA 3 pha công suất định mức là:
S đm = 3 . = 3 .
5|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

V.

GVHD: TS. PHẠM VĂN

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:
+
+
+
+
+
+

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.
VI.

Vai trò của máy biến áp trong truyền tải và phân phối điện
năng

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 hang 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.

6|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

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 100 lần 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:
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 vài trăm
volt. 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.

7|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG
• MBA truyền

GVHD: TS. PHẠM VĂN

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 đồng thời phải điều chỉnh được điện áp dưới 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 này là Un từ 4-5%,
AU nhỏ, điều chỉnh không điện, hay thậm chí không điều chỉnh.

8|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP DẦU
ĐỀ TÀI: Tính toán máy biến áp điện lực. Áp dụng tính toán máy biến
áp dầu có các thông số sau:
• =1000 kVA.
• Số pha m = 3. Tổ nối dây Y/-0.
• Điều chỉnh điện áp lúc không tải, chế độ làm việc liên tục.
• Điện áp bên cao áp: = 35 2 x 2,5%,kV.
• Điện áp bên hạ áp: = 0,4kV.
• Điện áp ngắn mạch = 6,25%.
• Tổn hao ngắn mạch = 15kW,
• dòng điện không tải = 1,0%.


Tổn hao không tải = 1700W.

• Dùng thép cán nguội Nga 3404 dây 0.35 mm.


Các bước tính toán thiết kế:

 Bước 1: Tính toán các kích thước chủ yếu của MBA
 Bước 2: Thiết kế mạch từ
 Bước 3: Tính toán dây quấn của MBA
 Bước 4: Tính toán các tham số không tải, ngắn mạch
 Bước 5: Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ
 Bước 6: Tính toán nhiệt của MBA

9|Thiết kế máy biến áp ba pha dầu


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Bước 1: Tính toán các kích thước chủ yếu cúa máy biến áp
Xác định các đại lượng điện cơ bản của máy biến áp.
Dựa vào các số liệu ban đầu của đề tài, ta xác định được các đại lượng điện sau:
Dung lượng 1 pha:

= = =

Dung lượng 1 trụ:

= = =

Dòng điện dây định mức
Cao áp:

= = 16,49 (A)

Hạ áp:

= = 1443,37 (A)

Dòng điện 3 pha định mức
Phía cao áp nối Y:

= 16,49 (A)

Phía hạ áp nối Y:

= 1443,37 (A)

Điện áp pha định mức
Phía cao áp nối Y:

=20,21 (kV)

Phía hạ áp nối Y:

= 0,231 (kV)

Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 2 trang 185 – tài liệu TKMBA điện lực – Phan
Tử Thụ )

= 55 Kv
= 5 (kV)

Chọn các số liệu xuất phát và tính toán kích thước chủ yếu
Với = 55 kV. Tra bảng 14 – 2 phụ lục 14 (Tài liệu thiết kế máy điện của
Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh).
Có: ( : khoảng cách điện giữa 2 dây quấn CA và HA)
= 4 (mm)
Chiều rộng quy đổi từ trường tản:

10 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

bc = +
Ta lấy:

= k.
Chọn k = 2 ⇒ = = 2,85 (mm)

Suy ra:

bc = 18 + 2,85 = 20,85 (mm)

Hệ số quy đổi từ trường tản:
= 0,95
( đối với một dải công suất và điện áp rộng, nói chung thay đổi rất ít)
Thành phần điện áp tác dụng của điện áp ngắn mạch
= = 1,5 %

(1-10)

Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch
% = = 6,07%
Bước 2: Thiết kế mạch từ
Lõi thép dùng thép cán nguội dầy 0.35 mm, lấy mật độ từ thông của trụ
là (theo bảng 13.2 , 13.3- thiết kế máy điện –Trần Khánh Hà-Nguyên Hồng
Thanh) với Sp =1000 kVA ta có :
- Hệ số điền đầy
- Hệ số ép chặt
- Hệ số lợi dụng lõi sắt

Các bậc của gông là 6 (theo phục lục XVII-2-

thiết kế máy điện –Trần Khánh Hà-Nguyên Hồng Thanh)
Tỷ lệ tiết diện gông với tiết diện trụ là:
Mật độ từ thông của gông:
Mật độ từ thông trong rãnh vuông góc là:
11 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Mật độ từ thông trong rãnh chéo góc là:
Theo bảng V-14 của phục lục V ta có:
Tổn hao trong thép:
Tổn hao từ hóa trong trụ::
Tổn hao trong gông:
Trong khe hở vuông góc:
Khe hở chéo:
Theo bảng 13.7 , 13.5 và 13.6 , hệ số tổn hao phụ cho hằng số với dây
đồng là a = 1.4 và b = 0.28 lấy . Pham vi chọn β là từ 1.8 đến 2.4 ( theo bang
13.4).
Tính toán các hệ số cơ bản
=16

12 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Ta có đẳng thức:

Tìm già trị cực tiêu của biêu thức (*) được trị số cực tiêu của β =1.96
Khoảng cách hạn chế của β :

Ta có :

Ta có:
Trọng lương tôn silic ở các góc sủa gông:

Tiết diện của trụ lỗi sắt

Tiết diện khe hở vuông góc:

Tiết diện khe hở chéo:

Ta thấy giá thấp nhất nằm trong khoảng 1.8<β< 2.4 tương ứng với đường kính
lõi sắt d = 26.7 -> 28.6 cm
Chọn d = 28 cm

=> β = 2.22, a = 1.221.

Tiết diện lõi sắt
13 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Ax = 1.4*23*1.221=39.3 cm
Chiều cao dây cuốn:

l=

Chiều cao trụ lõi sắt:

Khoảng các giữa các trụ lõi sắt
C=

Điện áp của một vòng dây:

Trọng lương của sắt:
Trọng lượng đông:
Mật độ dòng điện:

J = 3.712 A/m

Ứng suất trong dây quấn:
Tổn hao không tải:
Bước 3: Tính toán dây quấn của MBA


Dây quấn HA

Số vòng dây hạ áp:
Lấy
Mật độ dòng điện trong dây quấn

=3.75 A
14 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Tiết diện vòng dây:
Chọn dây quấn kiểu xoắn ốc kép. Khoảng cách rãnh đấu dây là
Số đêm chèn theo chu vi là 12, chiều rộng tấm đệm là 4cm
Kích thước vòng dây hướng trục

Chọn 12 sợi ghép song song có kich thước 55.39 m
Tiết diện vòng dây là :

Kích thước rộng của dây quấn:

Với điện áp thử nghiêp
Đường kính trong của dây quấn HA
2=29+2*1.5=32 cm
Trọng lương của dây đồng HA:

Trong đó
Trọng lương dây đồng kể cả cách điện:



Dây quấn CA

Số vòng dây CA ở điện áp định mức:
15 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp:

Mât độ dòng điện cuộn CA

Tiết diện vòng dây CA:

Dùng dây quấn xoắn kép liên tục có tiết diện
Mật độ dòng điện dây quấn CA là:

Giữa hai dây quấn có rãnh rộng 0.5 cm, có lớp cách điện dầy 0.05 cm, khe hở
0.75 cm, để tăng cường các điên , khe hở giữa hai nửa dây quấn h= 1.25 cm,
chiêu cao của 1 bánh dây
Số bánh dây:

Chọn số bánh dây là 64. Số vòng dây mỗi bánh là
vòng
Chiều cao của dây cuốn :

Theo điện áp thử nghiêp
Trọng lượng của dây quấn CA không cách điện:
16 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

Trọng lượng của dây quấn CA kể cả cách điện:
Trọng lượng cả hai đay quấn là:

17 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u

GVHD: TS. PHẠM VĂN


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Bước 4: Tính toán các tham số không tải, ngắn mạch




Tổn hao ngắn mạch của MBA hai dây quấn là tổn hao khi ngắn mạch
một dây quấn còn dây quấn kia đặt vào điều áp ngắn mạch U n để cho
dòng điện trong cả hai dây quấn đều bằng định mức .
Tổn hao chính: Là tổn hao đồng trong dây quấn:

Pcu = I2.R =

∆2 .T 2 .ρ .l.10 −6
T

Pcu = ∆2(T.l.γ d).

ρ
γd

ρ

= ∆2 (T.l). .10-6

, 10-6 = 2,4m 10-12 . ∆2. Gcu

Trong đó : + ∆ : Mật độ dòng điện (A/m2)
+ ∆1 = 2,570. 106(A/m2)
+∆2 = 2,678 . 106 (A/m2)
+ T tiết diện dây đồng: (m2)
+ l chiều dài dây dẫn (m)
+ γ d: Tỉ trọng dây dẫn γ d = 8900kg/m3
+

ρ

: Điện trở suất của dây dẫn ở 750C,

ρ

= 0,02135 µΩm

+ Gcu : Trọng lượng đồng dây quấn
Dây quấn HA:

Gcu = 86,188(kg)

⇒ PCu1 = 2,4 . 10-12. 2,572. 1012 . 86,188 = 1366,231 (W)
Dây quấn CA:

Gcu2 = 130, 191 (kg)

⇒ PCu2 = 2,4 . 10-12. 2,6782 .1012.130,191
= 2240,855(W)
Vậy tổn hao đồng:
18 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

PCu= PCu1 + PCu2 = 1366,231 + 2240,855 = 3607,086 (W)


Tổn hao phụ trong dây quấn:

Tổn hao phụ thường đựơc ghép vào tổn hao chính bằng cách thêm hệ số k f vào
tổn hao chính:
Pcu + Pf = Pcu. kf.
Trong đó kf phụ thuộc vào kích thước hình học của dây dẫn và sự sắp xếp của
dây dẫn trong tổn thất tản.
Trong đó dây quấn HA:
Số thành dẫn song song với từ thông tản: m = 36
kf1 = 1 + 0,095 . 108 .β2a4.n2

Trong đó:

+β=

b.m
l

kr =

6,1.10 −3.36.0,95
0,412

= 0,506

+ b = 6,1(mm)
+ a = 3,7(mm)
kf1 = 1 + 0,95.108 ( 0,506)2 . ( 3,7)4. 10-12 . 62 =
1,0164
Trong dây quấn CA:
kf2 = 1 + 0,044. 108 β2.d4.n2
Với :

n = 14
d = 1,3(mm)
m = 288

β=

d.m
l

.kr =

1,3.10−3.288.0,95
0,412

= 0,683

kf2 = 1 + 0,44. 108(0,683)2 . 1,32.10-12.142 = 1,001
19 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Dây quấn HA là dây quấn hình xoắn có số sợi ghép song song là 6 do đó còn có
tổn hao phụ gây nên bởi dòng điện phân bố không đều giữa các dây ghép song
song vì hoán vị không hoàn toàn.

n
2 3

5 6

4

b

l

m

m

1

n

a
Hình 3 Bố trí dây quấn hạ áp

kfhv1 = 1 + 0,53 . 10-2.β2 (

kfhv1 = 1 + 0,53. 10-2(0,506)2.

f
ρ cu

 50 


 0,02135 

)2.a4(n4 – 20n2 + 64)

2

. 3,74.10-12(64 – 20. 62 + 64)

= 1,001


Tổn hao chính trong dây dẫn ra:
Pr = 2,4. 10-12.∆2.Gr

Đối với dây quấn HA:
Chiều dài dây dẫn ra HA:
lr1 = 7,5l = 7,5. 0412 = 3, 090(m)
Trọng lượng đồng dây dẫn ra HA:
Gr1 = lr1.Tr1.γ = 3,09 . 140,4. 10-6. 8900 = 3,861(kg)
Tổn hao trong dây dẫn ra HA:

20 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Pr1 = 2,4 . 10-12. 2,572. 10-12 . 3,861 = 61,206(W)
Đối với dây quấn CA:
Chiều dài dây dẫn ra CA
lr2 = 7,5.l = 7,5. 0,412 = 3,090 (m)
Trọng lượng đồng dây dẫn ra CA:
Gr2 = lr2.Tr2. γcu = 3,09 . 1,54.10-6. 8900 = 0,042(kg)
Tổn hao trong dây dẫn ra CA:
Pr2 = 2,4 . 10-12. ( 2,678)2 . 1012. 1,042 = 0,729 (W)
Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác:
Do một phần tử thông tin khép mạch qua vách thùng dầu, các xà ép gông, các
bulông...., nên phát sinh tổn hao trong các bộ phận này.
Pt = 10.k.s
Trong đó hệ số k tra theo bảng 40a: k = 0,015
Pt = 10 . 0,015 . 250 = 37,5 (W)
Như vậy ta có tổn hao ngắn mạch của MBA là:
Pn = Pcukf1 + Pcu2kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt
Pn = Pcu1 ( kf1 + kfhv1 – 1 ) + Pcu2kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt
= 1366,231(1,0164 + 1,001 –1) + 2240,855.1,001 + 61,206 + 0,729 +
37,5
= 3732,534 (W)

So sánh với số liệu đã cho :

3732,534
3700

.100 = 100,879%

Nếu kể cả dây quấn điều chỉnh ( khi 100,05Uđm)
Pn = 3732,534 + 0,05 ( 2240,855.1,001) = 3844,689(W)
21 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG



GVHD: TS. PHẠM VĂN

Xác định điện áp ngắn mạch:

Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng.

Unr =

U nr
U dm

.100 =

rn .I dm
U dm

⇒ Unr =

Pn
10.S

.100 =

=

rn .I dm m
U dm. I dm .m

3732,534
10.250

.100=

Pn
S .1000

100

= 1,493 (%)

Tính thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng:

unx =

X n I dm
U dm

.100 =

7,9. f .s '.β .ar .kr
U v2

.10 –1 %

Trong đó :
π

+β=

d12
l

+ d12 = d đm + 2a01 + 2a1 + a12 = 0,17 + 2.0,004 + 2.0,0252 + 0,027 = 0,255 (m)

+ β = 3,142 .

0,255
0,412

= 1,944

+ ar = a12 + 1/3(a1 + a2) = 0,027 + 1/3 ( 0,0252 + 37,5 . 10-3) = 0,048(m)
+ kr = 1 - δ( 1 – e1/6)

+δ=

a12 + a1 + a2 0,027 + 0,0252 + 0,0375
=
π .l
3,142.0,412

= 0,069

+ kr = 1 – 0,069 ( 1 – e-1/0,069) = 0,931

+ Unx =

7,9.50.83,333.1,944.0,048.0,931
6,4152

. 10-1 = 6,949%

22 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Điện áp ngắn mạch toàn phần:
6,9492 + 1,4932

Un =

Sai lệch lớn hơn so với tiêu chuẩn:

7,107 − 6,8
6,8

= 6,532%

.100 = 4,5%

Như vậy sai số nằm trong phạm vi ±5% đạt yêu cầu.
• Lực cơ học của dây quấn:
Khi mba bị sự cố ngắn mạch thì dòng điện ngắn mạch sẽ rất lớn, nó không
những làm tăng nhiệt độ máy mà còn gây lực cơ học lớn nguy hiểm đối với dây
quấn mba.
Dòng điện ngắn mạch cực đại.
Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xác lập:

In =

I dm
Un

100 =

4,124
7,107

.100 = 58,027 (A)

Trị số cực đại ( xung kích) của dòng điện ngắn mạch:
imax = 2 I n (1 + e −π .u n r / u nx )

imax = 58,027. 2 .(1 + e −π .1, 493 / 6,949 ) = 123,846( A)

Tính lực cơ học khi ngắn mạch:
Lực cơ học sinh ra do tác dụng của dòng điện trong dây quấn với từ thông tản.
Lực hướng kính: Do từ trường tản dọc tác dụng với dòng điện gây nên
FK = Btbimax. W. lv = 0 ,628 (imax.W)2 β. k r . 10FK = 0,628. ( 123,846 . 3150)2. 1,944. 0,931. 10-6 = 172978 (N)
Lực Fn đối với hai dây quấn là trực đối nhau ( H.9 ) có tác dụng ép ( hay nén)
dây quấn trong và có tác dụng trương ( bung) đối với dây quấn ngoài.
23 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Lực chiều trục F’t do từ trường tản ngang tác dụng với dòng điện sinh ra.

F’t = FK .

ar
2l

= 172978 .

0,048
2.0,412

= 10076 (N)

Lực F’t có tác dụng nén cả hai dây quấn theo chiều trục và F’ t sẽ đạt giá trị lớn
nhất ở giữa dây quấn.
Tính toán ứng suất của dây quấn:
Ứng suất do lực hướng kính gây nên:
Ứng suất nén trong dây quấn HA: Do lực nén Fnr gây nên

Fnr =

Fn


⇒ δnr1 =

Fnr .10 −6
TW

=

Fr .10 −6
2π.T.W

=

172978.10 −6
2.3,142.140,4.10 − 6 .36

= 5,447 (MPa)

Ứng suất nén hoặc kéo trong dây quấn CA:

δnr2 =

172978.10−6
2.3,142.1,54.10 − 6.3150

= 5,675(MPa)

So sánh với giá trị tiêu chuẩn: δnr ≤ 30MPa
5,675
.100
30

= 18,9%

24 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u

ứng suất nén cho phép.


BTL TKBĐ&CNCTMĐ
CƯỜNG

GVHD: TS. PHẠM VĂN

Ứng suất do lực chiều trục gây nên:
Lực chiều trục chủ yếu là lực nén, nó làm hỏng những miếng đệm cách điện
giữa các vong dây.

a

b

Fn = F’t = 10076

δn =
Trong đó:

Fn .10−6
n.a.b

=

10076.10 −6
8.25,2.40.10 − 6

+n : Số miếng đệm theo chu vi vòng tròn dây quấn n=8 (Bảng 30)
+ a, b:kích thước miếng đệm

Chọn:

= 1,25 MPa

+ Bề rộng tấm đệm b = 40 (mm)
+ Bề rộng tấm đệm a = 25,2(mm)

25 | T h i ế t k ế m á y b i ế n á p b a p h a d ầ u


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×