Click here to load reader
Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
1
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
01/ 2010
GVHD : NGUYỄN VĂN ĐOÀI NSVTH : N3 Điện1 K1
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
2
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
3
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
2. Chọn hệ số hình dáng β. ............................................................................................................. 25
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
4
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
5
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
6
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
7
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
8
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.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
9
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.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
10
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.
Hình2. Lõi sắt của MBA 3 pha dây quấn kiểu trụ 1- Gông 2- Trụ 3- Tiết diện trụ
1
3
2
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
11
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
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
1 2
3
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
12
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.
Hình 6. a) dây quấn đồng tâm b)dây quấn xen kẽ
HA CA
a)
HA
CA
b)
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
13
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.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
14
+ 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…………..
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
15
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.
)1(0
0
ndm
n
PPP
PP
++
+−=η 100× %
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
16
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:
P0 = PFe =Ph + Px = KKK
mf
BP
3,12
5050
1
∑
Trong đó :
P= )/(50
1kgW là tổn hao của lõi thép ở tần số từu hoá f=50Hz tương ưóng với
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% = 100100dm
ndm
dm
n
U
ZIx
U
U=
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 :
Io = 2
00 )( xr II + + 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.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
17
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:
I1= ).(85,3604.0.3
250
.3 1A
U
S
dm
==
U1dm=0,4KV : điện áp phía hạ áp b/Dòng cao áp.
I2= )(12,435.3
250
.3 2A
U
S
dm
==
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.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
18
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
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
19
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
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
α 2a 2b
2a
↓
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
20
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.
↓
↓
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
21
Nhược điểm: Chiều cao mạch từ lớn khó di chuyển, chịu lực kém.
Với đề tài thiết kế này ta chọn mạch từ ba pha kiểu trụ loại ba trụ. 3. Chọn tiết diện trụ thép.
Hình dáng tiết diện trụ thép phụ thuộc vào tiết diện dây quấn. Thông thường có ba loại chính: o Tiết diện vuông o Tiết diện thập o Tiết diện nhiều cấp
Hình 11. Tiết diện vuông Tiết diện chũ thập Tiết diện nhiều cấp
Với đề tài náy ta chọn tiết diện nhiều cấp để giảm tổn hao và tăng hiệu suất MBA.
4. Ghép trụ và gông. Có thể chia làm hai loại: ghép mối nối và ghép xen kẽ. o Ghép mối nối: Gông và trụ được ghép riêng sau đó nối với nhau, dạng
này có khe hở không khí lớn nên tổn hao lớn nên ít dùng. o Ghép xen kẽ: Các lá thép của trụ và gông được ghép xen kẽ nhau sau
đó được bắt chặt bằng ốc vít hoặc xà ép Hình 12. Mối nối tù của thép cán lạnh
450
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
22
5. Cách phân bố cuộn dây MBA theo hình dáng mạch từ. Trong quá trình thiết kế máy biến áp ta có thể bố trí cuộng dây theo hai loại như sau:
Đồng trục đơn giản, đồng trục phân tán, đồng trục xen kẽ, dây quấn xen kẽ o Dây quấn đồng trục: Dây HA đặt bên trong, dây CA đặt bên ngoài
như vậy dễ cách điện cho dây quấn cao áp hơn. Dây quấn thường quấn sang trái, quấn HA đồng trục từng vòng liên tục, dây cao thế phân thành bánh dây, ở giưa có khe hở làm mát.
Hình 13. Dây quấn đồng trục đơn giản
vn : dây CA nn : dây HA
o Dây quấn phân tán( hai lần đồng trục): dùng đẻ giảm điện áp ngắn mạch
Hình 14. Dây quấn phân tán
vn vn nn
vn nn nn
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
23
VI. Xác định hình dáng chủ yếu MBA.
Hình 15. Các kích thước chủ yếu MBA
1. Chọn thông số cơ bản cho máy biến áp Xác định tham số để tình kích thước chủ yếu .
o Ta có:
813.133,836.0'.3
)(4421 ===
+PSk
aa cm
Trong đó k=0.6 ( theo bảng 13.1) o Vậy chiều rộng quy đổi từ trường tản:
aR= a12+ (a1+a2)/3 = 2,7 +1.813=4,513cm trong đó theo phụ lục XIV -2 được a12=2,7cm, lo=7,5cm, a22=2cm, ut=80kV, và a0l=1,5cm với Ut =5kV. Điện áp ngắn mạch tác dụng :
c c
d12
a12
a2
a1
a01 a22
l0
l0
d d
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
24
Unr= %1.125010
2750
10=
×=
P
n
S
P
Điện áp ngắn mạch phản kháng:
Unx= %39.51.15.5 2222 =−=− nrn uu o Hệ số Rôgovski( Kt) hệ số từ trường tản: Kt=0.95
o Chọn cường độ từu cảm Bt trong trụ: Với S’ = 83.33KVA , chọn tôn cán lạnh đẳng hướng 3404 dày 0.35mm với Bt =1.62(T).
o Chọn hệ số gông Kg = 1.02( tỉ lệ giữa tiết diện gông và trụ) Ép trụ bằng nêm với dây quấn Không dùng bulong qua trụ và gông Ép gông bằng xà ép Sử dụng lõi thép có 4 mói ghép xiên ở 4 góc của lõi, còn 3 mối ở giữa dùng mối ghép thẳng lá tôn.
o Chọn hệ số bậc thang trong trụ Theo bảng XVII1.b ta chọn bậc thang trụ n=8, bậc thang gông bằng: n-1=7 bậc.
o Hệ số ép chặt của máy biến áp: Kc =0,93 ( theo bảng 13.3-TL1)
o Chọn hệ số điền đầy dãnh Kd= 0,935 ( theo bảng 13.2 -TL1)
o Hệ số lợi dụng lõi sắt : Kld= Kc.Kd=0,93.0,935=0,86955.
o Hệ số Kf= 0,96( theo bảng 13.7-TL1)
o Từ cảm trong gông:
)(59,1
02,1
62,1T
K
BB
g
tg ===
o Từ cảm khe hở không khí mối nối thẳng: Bk’’ =Bt= 1,62T
o Từ cảm khe hở không khí mối nối xiên: Bk’ = 2tB
=1,145 T.
o Suất tổn hao trong trụ và gông : với thép mã hiệu 3404 dày 0.35mm ( theo bảng V.14 –TL1) ta có: Pt=1.358 w/kg, pg= 1.251 w/kg
o Tổn hao từ hoá trong trụ và gông: qt= 1.956 VA/kg, qg= 1.575w/kg.
o Tổn hao từ hoá trong khe hở vuông góc và khe hở chéo: qk’’=0.61VA/cm
2, qk’=0.0956VA/cm2.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
25
• Vậy ta có khoảng cách cách điện chính:
- Giữa trụ và dây quấn hạ áp: a01=1,5cm
- Giữa dây quấn cao áp và hạ áp: a12=2,7cm
- Giữa hai cuộn cao áp: a22=2cm
- Tấm chắn giữa các pha: δ22=0,3cm
- Giữa dây quấn cao áp đến gông: l02=5cm
- Đầu thừa của ống cách điện : ld2=3cm
2. Chọn hệ số hình dáng β.
• Xác định kích thước d của trụ sắt:
d = 16. 422 ...
..'.
ltx
rr
KBUf
KaS β
Trong đó:
o β= ld π.12
: hệ số hình dáng, có giá trị từ 1đến 3,5 ảnh hưởng đến đặc
tính kĩ thuật và kinh tế của MBA. o f=50Hz tần số lưới(MBA). o Kr=0,95 hệ số rôgovski o Ux=5.39% thành phẩn phản kháng điện áp ngắn mạch. o Bt=1,62 T: hệ số tự cảm o S’=83,33 KVA : công suất của MBA
Đặt :
d = A.X
X = 4 β
Trong đó
A = 16. 422 ..
'.
ltx
rr
KBUf
KaS = 16. 4
22 86,0.62,1.38,5.50
95,0.513,4.33,83 = 14,5.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
26
⇒ d = 14,5.X • Xác định khối lượng toàn bộ lõi thép.
o trọng lượng trụ sắt:
Gt= t.Tt. FEγ .(1+2lo) =t. 3
012
2
10)..
(4
. −+ ld
Kd
Feld βπ
γπ
Trong đó : + t=3 số trụ tác dụng + FEγ =7,65 kg/dm
3 tỉ trọng của sắt (đối với tôn cán lạnh) + l0= 2l02= 2.5=10cm khoảng cách từ bề mặt cuộn dây tới gông.
+ Tt=4
. 2dπ tiết diện trụ
Chiều cao của trụ lt: lt= l + l0 = l + 10 (cm). d12 = d + 2a01 +2a1 + a12 = d + 2.1,5 + 2.1,8+2,7=
= d + 9,3 = 14,5X + 9,3
Vôùi :
a1 = K. 4 'S = 0,5. 4 33,83 = 1,51
⇒ GT = 23221 .1
.1
. XAX
AX
A ++
Trong ñoù :
A1 = t.Kld.γT.A3.π2.4
1 . 10-3
= 3.0,869.7,65.(14,5)3. π2.4
1 . 10-3
= 150
A2 = t.Kld.γT.A2.π2.4
3,9 .10-3
= 3.0,869.7,65.(14,5)2.π2.4
3,9 .10-3
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
27
= 96,12
A3 = t.Kld.γT.A2.π.l0.4
1 . 10-3
= 3.0,869.7,65.(14,5)2.π .4
1 . 10-2 = 32,9
GT = 150 22 9,321
12,961
XXX
++
o Troïng löôïng goâng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau :
Gg = 2.Kg.Tt. γFe.[(t-1).C + e]
= 2.Kg.4
. 2dπ .[(t-1).C + e] ( 13-11 TL1)
Trong ñoù e : chieàu daøi quy ñoåi phaàn goâng dö phía ngoaøi ( phaàn dieän tích gaïch cheùo )
Thoâng thöôøng : e = 0,75.d = 0,75.14,5X = 10,875X
C’ : Khoaûng caùch giöõa hai truï
C’ = d12 + a12 + 2a2 + a22
C C
Gg’/2 Gg
’’/4
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
28
= d + c + 2( a1 + a2 + a12 + e )
c : Khoaûng caùch giöõa hai daây quaán ngoaøi cuøng cuûa hai truï keà nhau.
d : ñöôøng kính truï.
Theo baûng 13.2 –TL1 : choïn ñöôøng kính: d = 0,2 m = 20cm
Vôùi :
a12 = 2,7 cm
c = 2,1 cm ( Hình 13 –10b TL1 )
e = 0,411 cm ( Hình 13 –4 TL1 )
a1 + a2 = 5 cm
⇒ C’ = d + c + 2 (a1 + a2 +a12 + e )
= d + 2,1 + 2( 5 + 2,7 + 0,411 )
= d + 18,3
= 20X + 18,3
Vôùi: Kg = 1,03
⇒ Gg = 2.1,02.π.4
).20( 2X .0,869.7,65[ ( 3 –1)( 20X + 18,3 ) ]10-3
= 2.1,02.π.4
).20( 2X .0,869.7,65.( 40X + 36,6 )10-3
= 170,33X3 + 155,85X2
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
29
a) Troïng löôïng toaøn boä loõi theùp :
G = GT + Gg
G = 150. 2322
85,155.33,170.9,321
.12,961
XXXXX
++++
= 170,33X3 + 188,75X2 + 150. 21
12,961
XX+
b) Toån hao khoâng taûi cuûa maùy bieán aùp :
P0 = K 'f ( pt.GT – pg.Gg )
Trong ñoù :
K’f : heä soá phuï chuû yeáu keå ñeán. Ñoái vôùi toân caùn laïnh thì :K’f = 1,25
pt = 1,353 ( W/Kg ): Suaát toån hao trong truï.
pg = 1,256 ( W/Kg ): Suaát toån hao trong goâng.
⇒ P0 = 1,25 (1,353.GT + 1,256.Gg )
= 1,69.GT + 1,57Gg
c) Doøng khoâng taûi : Doøng kgoâng taûi ñöôïc ñònh nghóa :
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
30
I0 = iox = =S
Q
100 Kf0 ( )
.10
..
S
GqGq GGTT + (%).
Trong ñoù :
K’f0 : Heä soá keå ñeán söï phuïc hoài töø tính , khoâng hoaøn toaøn toaøn uû laïi laù toân cuõng nhö söï uoán naén vaø eùp loõi theùp .
K’f0 = K’’f = 1,2 ÷ 1,25 ( choïn K’’f = 1,2 )
Theo baûng 50 – TL1 :
qT = 1,958 ( VA/Kg ) : Suaát toån hao trong truï .
qG = 1,575 ( VA/Kg ) : suaát toån hao trong goâng.
⇒ Doøng khoâng taûi :
I0 = 1,2 ( 1,958.GT + 1,575.GG ) .10-3 ( %)
= ( 2,3496GT + 1,89.GG ) .10-3 (%)
1) Xaùc ñònh troïng löôïng ñoàng toaøn boä :
a) Xaùc ñònh khoái löôïng daây quaán : Ta coù :
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
31
K.∆2 .Gdq = Pñ = Kf .Pnm ( 2-52 TL1)
⇒ Gdq = 2..
∆K
PK nmf
Trong ñoù :
K = 2,4 : Vôùi daây quaán baèng ñoàng.
Kf = 0,9 : Heä soá toån hao phuï trong daây quaán.
Jcp= 0,745.12.
.
dS
UPK vnmf : Maät ñoä doøng ñieän.
Vôùi :
Uv = 4,44.f.Kld. 82
104
. −TB
dπ : ñieän aùp moãi voøng daây.
⇒ Uv = 4,44.50.0,9. 82
10.162004
).5,14.( −Xπ
= 5,34.X2
⇒ Jcp = 0,745.)3,95,14.(250
.34,5.2750.9,0 2
+X
X
= 39,4.3,95,14
2
+X
X
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
32
⇒ Gdq = 2..
cp
nmf
JK
PK = 2
42)3,95,14(
.)4,39.(4,2
2750.9,0+X
X
= 0,66.4
2)3,95,14(
X
X +
= 4
2 57.178.139
X
XX ++
= 139432
157
1178
1
XXX++
b) Xaùc ñònh troïng löôïng ñoàng toaøn boä : Ta coù :
Gcu = Kcd.Kdc.Gdq
Trong ñoù :
Kcd = 1,03 : heä soá keå theâm phaàn caùch ñieän cuûa daây quaán.
Kcd = 1,03 : heä soá keå theâm phaàn daây daãn ra ñeå ñieàu chænh ñieän aùp .
⇒ Gcu = ( 1,03 )2.(139. 4321
.571
.1781
XXX++ )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
33
= 147,5.432
15,60
1189
1
XXX++
2) Xaùc ñònh heä soá kinh teá Cakt :
Ta coù :
Cakt = CFe.Gt + Ccu.Gcu
Trong ñoù :
CFe = 39000 (ñ/kg )
Ccu = 65000 (ñ/kg )
⇒ Cakt = ( 39.G + 65.Gcu ).103 ( ñoàng )
Cakt : laø heä soá ñaùnh veà giaù thaønh , vaät tö cho chi phí saûn xuaát .
a) Aûnh höôûng cuûa heä soá daïng β : Vieäc choïn löïa hình daùng maùy bieán aùp phuï thuoäc vaøo heä soá hình daïng β.
Trò soá β thöôøng bieán thieân trong phaïm vi raát roäng naèm trong khoaûng töø
1 ÷ 3,5 vaø noù aûnh höôûng raát roõ tôùi ñaëc tính kyõ thuaät vaø kinh teá cuûa maùy bieán aùp .
+ β nhoû : Maùy bieán aùp gaày vaø cao : saét ít , ñoàng nhieàu, …
+ β lôùn : Maùy bieán aùp thaáp vaø beùo : Saét taêng , ñoàng giaûm ,…
� Ñoái vôùi maùy bieán aùp thöôøng thì trò soá β naèm trong khoaûng töø 0,9 ÷ 2,1
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
34
BAÛNG GIAÙ TRÒ CAÙC THOÂNG SOÁ ÑÖÔÏC TÍNH THEO HEÄ DAÏNG ββββ :
Thay caùc giaù trò cuûa β vaøo caùc bieåu thöùc : X, d, GT, Gg, G, P0, I0, ∆ , G0, Gcu, Cakt ñöôïc trình baøy ôû treân, ta ñöôïc baûng giaù sau :
β 1 1,2 1,3 1,4 1,6 1,7 1,8 2
X = 4 β 1 1,04 1,06 1,08 1,12 1,14 1,16 1,19
d ( cm ) 14,5 15,08 15,37 15,66 16,24 16,53 16,82 17,255
GT (Kg) 279 269 264 260 252 248 245 241
Gg (Kg) 326 360 378 396 435 456 476 507
G (Kg ) 605 629 642 656 687 704 721 748
P0 (W) 983 1020 1040 1061 1109 1135 1161 1203
I0 ( A ) 1,27 1,31 1,33 1,36 1,41 1,44 1,48 1,52
Jcp ( 2mmA ) 1,65 1,75 1,8 1,84 1,94 1,98 2,03 2,1
G0( Kg) 374 336 318 302 274 261 249 232
Gcu (Kg) 397 356 338 321 291 277 264 247
Cakt.103
(VNĐ) 40391 36244 34372 32643 29601 28184 26871 25103
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
35
b) Choïn heä soá hình daùng β : Töø baûng giaù trò cuûa heä soá daïng β, öùng vôùi ñöôøng kính truï ñaõ choïn theo
baûng (ñaõ trình baøy ôû phaàn treân ), ta choïn β =1,6 • Ñöôøng kính truï : d = 16,24 cm Choïn ñöôøng kính tieâu chuaån gaán nhaát . Ta choïn ñöôøng kính truï : d = 17 cm.
• Ñöôøng kímh trung bình cuûa raõnh daàu giöõa caùc cuoän daây :
d12 = d + 9,3 = 16,24 + 9,3 = 25,54 cm
• Chieàu cao cuûa cuoän daây :
l = ==6,1
54,25.. 12 πβ
π d 50,12 cm
• Tieát dieän höõu hieäu caûu truï saét :
Tt = 869,0.4
)24,16.(.
4
. 22 ππ=ldK
d = 180 cm2
• Maät ñoä doøng ñieän trung bình :
J tb = 3,5 ( 2mmA )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
36
• Ñieän aùp cuûa moãi voøng daây :
Uv = 5,34X2 = 5,34. ( 1,12 )2 = 6,7 ( V/ voøng ).
• Caùc ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa : P0 = f(β )
I0 = f(β )
Cakt = f(β )
∆ = f(β )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
37
Ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa P0 = f(ββββ ).
1203
1
P0 ( W )
1,2 1,4 1,6 1,8 2 3,5 β
983
1020
1061
1109
1161
1435
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
38
Ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa I0 = f (ββββ)
1,27
1,31
1,36
1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 3,5
1,41
1,48
1,52
1,6
2,65
I0 (%)
β
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
39
Ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa J =f (ββββ )
1,65
1,8
1,84
1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 3,5
1,94
2,03
2,1
2,2
3,56
J ( A/mm2)
β
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
40
Ñoà thò bieåu haøm kinh teá Cakt = f ( ββββ )
1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 3,5
Cakt ( Trieäu ñoàng)
β
55915,7
53531,1
51660
50232,6
49194,2
48638,8
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
41
CHÖÔNG IV : TÍNH TOAÙN ÑIEÄN TÖØ
A-TÍNH TOAÙN DAÂY QUAÁN MAÙY BIEÁN :
I-Yeâu caàu chung ñoái vôùi daây quaán :
1.Veà maët ñieän : + Chòu ñöôïc ñieän aùp bình thöôøng vaø quaù ñieän aùp do ngaét maïch trong löôùi
hay do seùt ñaùnh gaây neân.
+ Caùch ñieän toát giöõa caùc daây quaán vôùi nhau , giöõa daây quaán vaø voû maùy, giöõa caùc voøng daây , lôùp daây hay giöõa caùc baùnh daây cuûa töøng daây quaán .
2.Veà maët cô hoïc : + Daây quaán khoâng bò bieán daïng hoaëc hö hoûng döôùi taùc duïng cuûa löïc cô hoïc do söï coá hay doøng ñieän ngaén maïch gaây neân .
3.Veà maët chòu nhieät : Khi vaän haønh bình thöôøng cuõng nhö trong tröôøng hôïp ngaén maïch ôû moät thôøi gian nhaát ñònh daây quaán khoâng ñöôïc coù nhieät ñoä cao quaù.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
42
II- Tính toaùn daây quaán haï aùp :
1.Soá voøng daây moät pha cuûa daây quaán haï aùp :
W1 =v
f
U
U 1 = 7,6
231 = 34,477 ≈ 35 voøng
Vôùi :
Uf1 = 231 V : ñieän aùp daây quaán haï aùp treân moät truï.
2.Ñieän aùp thöïc cuûa moãi voøng daây :
Uv = 35
231
1
1 =W
U f = 6,6 (V/voøng)
3.Tieát dieän daây daãn sô boä haï aùp :
T1 = 5,3
85,360=
tb
t
J
I = 103,1 ( mm2 )
Trong ñoù :
It = I1 = If1 = 360,85 (A ): doøng ñieän pha ôû cuoän haï aùp treân moät truï saét
J tb = 3,5 ( A/mm2 ) : maät ñoä doøng ñieän trung bình
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
43
4.Cöôøng ñoä töø caûm thöïc trong truï saét :
BT = 180.50.44,4
10.6,6
..44,4
10. 44=
t
v
Tf
U = 1,677 (T )
Trong ñoù :
Tt = 180 ( cm2) : Tieát dieän höõu hieäu cuûa truï saét .
� Daây quaán hình chöõ nhaät :
1) Soá daây quaán trong moät lôùp :
• Daây lôùp hai lôùp :
W11 = n
W1
n = 2 : soá lôùp ( duøng daây quaán keùp )
⇒ W11 = 2
35 = 17,5 voøng
2) Chieàu cao höôùng truïc cuûa moãi voøng daây :
hv1 = 15,17
12,50
111
1
+=
+W
l = 2,71 ≈ 2,7 cm
Vôùi : l1 = l = 50,12 cm chieàu cao cuûa cuoän daây.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
44
3) Choïn daây daãn : Theo baûng VI.2 - TL1 . Ta choïn daây daãn hình chöõ nhaät :
Ta coù :
nv1 x 1'' ; dTxbaaxb
4 x 6,136,5
5,125,4
x
x ; 55,39
Trong ñoù : nv1 = 4 : soá sôïi chaäp.
4,5 x 12,5 : Kích thöôùc daây traàn.( mm)
5,6 x 13,6 : Kích thöôùc daây coù caùch ñieän .( mm)
Td1 = 55,39 : Tieát dieän daây daãn.(mm2)
⇒ Chieàu cao höôùng truïc :
Hình 21 : Xaùc ñònh chieàu cao cuûa voøng daây
h b b’
a
a’
h
a
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
45
⇒ hv1 = 13,6 x 2 = 27,2mm
4) Tieát dieän cuûa moãi voøng daây :
T1 = nv1 .Td1
= 4.55,39 = 221,56 (mm2)
Trong ñoù :
nv1 = 4 : soá sôïi chaäp .
Td1 = 55,39 mm2 ; Tieát dieän daây quaán .
5) Maät ñoää doøng ñieän thöïc trong daây daây quaán:
∆1 = 56,221
231
1
1 =T
I f =1,04 ( 2mm
A )
6) Chieàu cao tính toaùn cuûa daây quaán haï aùp :
l1 = hv1 . ( W11 + 1) + ( 0,5 ÷ 1,5 ) (cm ) ( 13-44a TL1)
Vôùi : Trò soá ( 0, 5 ÷ 1,5)( cm ) ; Heä soá keå ñeán vieäc quaán daây khoâng chaët
⇒ l1 = 2,72.( 17,5 + 1 ) + 2 =52,32 cm
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
46
7) Beà daøy daây quaán haï aùp :
Hình 22 : Xaùc ñònh kích thöôùc huôùng kính cuûa daây .
♦ Ñoái vôùi daây quaán oáng keùp ( 2 lôùp ) :
a1= ( 2a’ + a11 )
Trong ñoù : a11 = 5 mm = 0,5 cm ; Khoaûng caùch giöõa hai lôùp cuûa daây quaán keùp .
a’ = 0,56 cm ; Kích thöôùc daây daãn coù boïc caùch ñieän .
⇒ a1= ( 2.0,56 + 0,5 ) = 1,62 cm
8) Ñöôøng kính trong cuûa daây quaán haï aùp :
D’1 = d + 2.a01
= 16,24 + 2.1,5 = 19,24 ≈ 19,25 cm
a
a1
a11
a1
a01
a11
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
47
Trong ñoù :
a01 = 1,5 ; Khoaûng caùch caùch ñieän töø loõi truï ñeán cuïoân haï aùp.
d = 16,24 cm ; ñöôøng kính truï.
9) Ñöôøng kính ngoaøi cuûa daây quaán haï aùp :
D1’’ = D’1 + 2.a1
= 19,25 + 2.1,8 = 22,85 ≈ 23 cm
10) Beà maët laøm laïnh cuûa daây quaán haï aùp :
M1 = ( n +1 ).t.Kπ.( D’1 + D’’1 ).l1.10-4
= ( 2 + 1 ).3.0,75.( 19,25 + 23 ).52,32.10-4
= 1,14m2
Vôùi :
Kπ = 0,75 ; Heä soá keå ñeán söï che khuaát beà maët daây quaán do que neâm vaø caùc chi tieát caùch ñieän khaùc
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
48
III-Tính toaùn daây quaán cao aùp : 1.Xaùc ñònh soá voøng daây cuûa daây quaán cao aùp öùng vôùi ñieän aùp ñònh möùc Ta coù :
W2ñm = W1.1
2
f
f
U
U
⇒ W2ñm = 35.4,0
3.35 = 5304 voøng
a) Ñieän aùp laøm vieäc lôùn nhaát giöõa caùc tieáp ñieåm cuûa boä ñoåi noái : • Khi laøm vieäc : + Öùng vôùi U2 = 35KV :
2 x 10%.3dmU = 2 x 10%.
3
35000 =4040 ( KV )
2.Soá voøng daây cuûa moät caáp ñieàu chænh ñieän aùp :
Wñc = 0,025.W2ñm
⇒ Wñc = 0,025. 5304 = 132,6 (voøng)
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
49
3.Maät ñoä doøng ñieän sô boä :
J2 = 2Jtb - J1 ( 3–30 TL1 )
= 2.3,5 – 3,58 = 3,42 ( A/mm2 )
Vôùi :
Jtb = 3,5(A/mm2 ) ; maät ñoä doøng ñieän trung bình .
J1 = 3,58 (A/mm2 ); maät ñoä doøng ñieän thöïc trong daây quaán.
• Tieát dieän daây quaán sô boä :
T2 = 42,3
12,4
2
2 =∆
fI = 1,2 ( mm2 )
• Choïn kieåu daây quaán :
Ta choïn kieåu daây quaán hình chữ nhật
• Choïn kích thöôùc daây daãn :
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
50
n2 x 2'2
2 ; dTd
d
Trong ñoù :
nv2 : soá sôïi daây gheùp chaäp.
d2 : ñöôøng kính daây traàn .
d2’ : ñöôøng kính daây coù boïc caùch ñieän.
Td2 : tieát dieän moãi sôïi daây.
Theo baûng VI.1 TL1 :
⇒ 1 x 405,1
32,1 ; 1,368
• Tieát dieän toaøn phaàn cuûa moãi voøng daây :
Td2 = nv2 x Td2 ( 3-32 TL1 )
= 1 x 1,368 = 1,368 mm2
• Maät ñoä doøng ñieän thöïc :
368,1
12,4
2
22 ==
T
IJ
f = 3,01 ( A/mm2 )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
51
• Soá voøng daây trong moät lôùp :
W12 = 1405,11
1,451
'22
2 −=−xxdn
l
v
= 31 ( voøng )
Trong ñoù :
l2 = l1 = 45,1 cm
Vaäy soá lôùp daây quaán cao aùp öùmg vôùi U = 35KV :
n12 = 31
6,132.25304.2
12
2 +=+
W
WW dc = 171 lôùp.
Do ñoù soá lôùp daây quaán cao aùp laø n12 =17lôùp.
• Phaân phoái soá voøng daây trong caùc lôùp : + Soá voøng daây cuûa lôùp ngoaøi cuøng :
( 5304 +2.171)-31.171 = 345 ( voøng )
Vaäy soá lôùp daây quaán caùo aùp öùng vôùi ñieän aùp U =35KV coù soá voøng ngoaøi cuøng laø 345 voøng goàm 171 lôùp.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
52
• Ñieän theá laøm vieäc giöõa hai lôùp keà nhau :
U12 = 2.W12. Uv ( V )
+ ÖÙng vôùi ñieän aùp U = 35KV :
U12 = 2.31.12,7 = 3446 ( V )
4.Chieàu daøy caùch ñieän giöõa caùc lôùp :
Theo baûng 19 – TL1 :
a) Ñaàu thöøa caùch ñieän giöõa caùc lôùp treân ñaàu daây daây quaán :
ld2 = 3 cm
b) Giaáy caùch ñieän giöõa hai lôùp :
δ12 = 3 x 0,12 = 0,36 mm ( baûng 26 – TL1 )
5.Xaùc ñònh kích thöôùc oáng caùch ñieän giöõa cao aùp vaø haï aùp :
Theo baûng 19 – TL1 :
a) Beà daøy oáng caùch ñieän :
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
53
δ’12 = 5 mm = 0,5 cm .
b) Raõnh daàu doïc truïc giöõa cuoän daây cao aùp vaø haï aùp :
a12 = 2 cm
c) Ñöôøng kính trong cuûa oáng caùch ñieän :
DT12 = d12 - δ’12
Vôùi :
d12 = d + 2a01 + 2a1 + a12
= 22,4 + 2.1,5 + 2 .2,28 + 2
= 31,96 cm
⇒ DT12 = 31,96 – 0,5 = 31,46 cm
d) Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng caùch ñieän :
Dn12 = d12 + δ’12
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
54
= 31,96 + 0,5 = 32,46 cm
e) Chieàu daøi oáng caùch ñieän :
Ld = l2 + 2.ld2
= 45,1 + 2.3 = 51,1 cm
f) Kích thöôùc oáng caùch ñieän giöõa cuoän daây cao aùp vaø haï aùp :
dn
T lD
D;
12
12
⇔ ;46,32
46,31 51,1
6.Beà daøy cuoän daây cao aùp :
a2 = (d’2.m + d’’2.n )+ δ12 [( n-1) + ( m + 1 )] + a’22 (cm )
Trong ñoù :
m = 4; soá lôùp cuûa toå lôùp beân trong cuoän daây.
n = 10 ; soá lôùp cuûa toå lôùp beân ngoaøi cuoän daây .
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
55
δ12 = 0,36 mm ; Beà daøy giaáy caùch ñieän giöõa hai lôùp .
a’22 = 0,5 cm ; raõnh daàu doïc truïc giöõa hai toå lôùp.
d’2 = 1,405cm ; ñöôøng kính daây cao aùp keå caû caùch ñieän
⇒ a2 = 0,33.4 + 0,294.10 + 0,036[(7-1) + ( 3 + 1 )] + 0,5
= 5 cm.
7.Ñöôøng kính trong cuûa daây quaán cao aùp :
D’2 = D’’1 + 2.a12 (cm) ( 3-39 TL1 )
= 23 + 2.2 =27 cm.
8.Ñöôøng kính ngoaøi cuûa daây cao aùp :
D’’2 = D’2 + 2a2 (cm)
= 27 + 2.5 = 37 cm
9. Khoaûng caùch giöõa hai truï caïnh nhau :
C = D’’2 + a22 (cm)
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
56
= 45 + 2 = 47 cm
10. Beà maët laøm laïnh daây quaán cao aùp :
M2 = 2.t.K.π.( D’’2 + D’2 ).l1 ( m2 )
Ñoái vôùi daây quaán hình oáng nhieàu lôùp coù 2 toå lôùp ôû giöõa coù raõnh daàu ( 4 maët laøm laïnh ).
Trong ñoù :
K = 0,8 ; heä soá tính ñeán beà maët laøm laïnh bò caùc chi tieát khaùc che khuaát
⇒ M2 = 2.3.0,8.π.( 45 + 35 ).45,1 = 5,43 m2
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
57
CHÖÔNG V : TÍNH TOAÙN NGAÉN MAÏCH
I-Xaùc ñònh toån hao ngaén maïch :
1.Troïng löôïng ñoàng cuûa cuoän daây quaán haï aùp :
511
''1
'1
1 10...2..28 −
+= TW
DDtGcu ( Kg ) (TL1 )
= 28.3. 510.231.35.2
2325,19 −+ = 144 ( kg )
2.Troïng löôïng ñoàng daây quaán cao aùp :
Gcu2 = 28.t. 522''
22 10..2
)( −+TW
DDdm ( kg)
⇒ G’’cu2 = 28.3.( 510.368,1.5304).2
3727 −+
= 195 (kg )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
58
3.Troïng löôïmg ñoàng cuûa hai daây quaán cao aùp vaø haï aùp :
Gcu = Gcu1 + Gcu2
= 144 + 195 = 339 ( kg )
4.Toån hao ñoàng :
a) Ôû daây quaán haï aùp :
Pcu1 = 2,4.J2 .Gcu1 ( W ) ( 4-7a TL1 )
= 2,4. 21J . Gcu1
= 2,4.( 3,58 )2.144 = 4430 ( W )
b) Ôû daây quaán cao aùp :
P’cu2 = 2,4.( 3,01 )2.195 = 4240( W )
Vôùi :
J2 = 3,01 ( A/mm2)
Gcu2 =195 ( kg )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
59
c) Toån hao ñoàng :
Pcu = Pcu1 + Pcu2
Pcu = 4430 + 4240 = 8670 ( W )
II-Xaùc ñònh toån hao phuï :
1.Ñoái vôùi daây quaán hình chöõ nhaät :
Kf1 = 1 + a4.β.10
2,02 −n
Vôùi :
β = ( 2). rkl
mb ;
β luoân luoân nhoû hôn 1
Trong ñoù :
m = 19 ;soá thanh daãn cuûa daây quaán song song vôùi töø thoâng taûn .
n = 2 ;soá thanh daãn vuoâng goùc vôùi höôùng töø thoâng taûn.
a = 0,5 cm ; beà daøy höôùng kính daây daãn .
b = 2,36 cm; beà daøy höôùng truïc daây daãn.
l = 45,1 cm ;chieàu cao daây daãn.
Kr = 0,95 ; heä soá töø taûn.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
60
Thay vaøo ta döôïc giaù trò β
β = ( 2)95,01,45
19.36,2 = 0,89 < 1 ( thoaû )
⇒ Kf1 = 1 + ( 0,4 )4.0,89.( 10
2.04 − ) =1.02
2.Ñoái vôùi daây quaán tieát dieän troøn :
Kf2 = 1 + d4. β’.22
21,02 −n
Vôùi :
β’ = ( 2).. rKl
md
β’ luoân luoân nhoû hôn 1
Vôùi :
d = 3,3 mm ;
m = W12 = 31 voøng ;
l = 45,1 cm
Kr = 0.95
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
61
⇒ β’ = ( 2)95,0.1,45
67,135.33,0 = 0,889 ≈ 0,89 < 1 ( thoaû )
⇒ Kf2 = 1 + ( 0,33 )4.0,89. )22
21.010(
− = 1.01
Vôùi :
d = 0,294 cm
m = W =152,5 voøng
l = 45,1 cm
Kr = 0.95
⇒ β’ = ( 95,0.1,45
5,152.294,0 )2 = 0.892 < 1 ( thoaû )
III- Toån hao daây daãn ra :
Truôùc heát ta xaùc ñònh chieàu daøi lr daây daãn ra gaàn ñuùng nhö sau :
1) Ñoái vôùi cuoän haï aùp : ( ñaáu Y )
lr1 = 7,5.l (TL1 )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
62
= 7,5.45,1 = 338,25 cm
2) Ñoái vôùi cuoän cao aùp : ( ñaáu ∆∆∆∆ )
lr2 = 14.l (TL1 )
= 14.7,5 = 631,4 cm
3) Xaùc ñònh troïng löôïng daây daãn ra :
a) Ñoái vôùi daây quaán haï aùp :
Gr1 = lr1.Tr1.γcu.10-5 ( kg ) ( 4-16 TL1 )
Trong ñoù :
γcu = 8900 ( kg/m3 ) : ñieän trôû suaát cuûa ñoàng .
Tr1 = T1 =231 mm2 ; Tieát dieän cuûa moãi voøng daây ôû cuoän haï aùp.
⇒ Gr1 = 338,25.231.8,9.10-5 = 7 ( kg )
b) Ñoái vôùi daây quaán cao aùp : ( U = 35KV )
Gr2 = lr2.Tr2. γcu.10-5 ( kg ) (TL1 )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
63
Trong ñoù :
γcu = 8900 ( kg/m3 ) : ñieän trôû suaát cuûa ñoàng .
Tr2 = T2 = 1,368 mm2 ; Tieát dieän cuûa moãi voøng daây ôû cuoän cao aùp öùng vôùi d = 0,294 cm
⇒ Gr2 = 631,4.1,368.8,9.10-5 = 0,08 ( kg ).
4) Xaùc ñònh toån hao ñoàng trong daây daãn ra :
a) Ñoái vôùi daây daãn ra haï aùp :
Pr1 = 2,4.∆21.Gr1
= 2,4.( 3,58 )2.7 = 215 ( W )
b) Ñoái vôùi daây daãn ra cao aùp :
Pr2 = 2,4.∆21.Gr2 ( W )
Pr2 = 2,4.(3,28)2.0,08 = 2,5 ( W )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
64
IV- Toån hao trong vaùch thuøng vaø caùc chi tieát kim loaïi khaùc :
1) Toån hao trong vaùch thuøng : Theo coâng thöùc kinh nghieäm :
PT = 10.K.S ( W )
= 10.0,025.250 =62,5 ( W )
Trong ñoù :
K = 0,025
S = 250 KV : coâng suaát maùy bieán aùp .
2) Toån hao ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp : Pn = PCu1.Kf1 + PCu2.Kf2 + Pr1 + Pr2 + PT ( W )
Trong ñoù :
PCu1 : toån hao ñoàng trong daây quaán haï aùp .
PCu2 : toån hao ñoàng trong daây quaán cao aùp.
Kf1 : heä soá keå ñeán toån hao phuï trong daây quaán haï aùp.
Kf2 : heä soá keå ñeán toån hao phuï trong daây quaán cao aùp.
Pn = 1,02.4430 + 4230.1,01 + 215 + 2,5 + 62,5
= 9071 ( W )
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
65
V-Xaùc ñònh ñieän aùp ngaén maïch :
1) Thaønh phaàn ñieän aùp ngaén maïch taùc duïng :
Unr = S
Pn
.10 ( % ) (TL1 )
⇒ Unr = 250.10
9071 = 3,63 (% )
2) Thaønh phaàn ñieän aùp ngaén maïch phaûn khaùng :
Unx = 32,
10.......9,7 −
v
rr
U
KaSf β ( %) ( 4-23 TL1 )
Vôùi :
β = l
d
.12
π
ar = a12 + 33
21 =+ aa cm ; chieàu roäng quy ñoåi cuûa raõnh daàu
d12 = 31,96 cm : ñöôøng kính trung bình cuûa raõnh daàu giöõa hai daây quaán.
l = 45,1 cm : chieàu cao daây quaán .
Uv = 12,7 voøng :ñieän aùp moãi voøng daây .
S’ = 83,33 KV : dung löôïng moãi truï cuûa maùy bieán aùp .
f = 50 Hz : taàn soá hoaït ñoäng cuûa maùy bieán aùp .
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
66
⇒ β = 1,45
96,31π = 2,22
⇒ Unx = 23
)7,12(
10.95,0.3.22,2.33,83.50.9,7 − = 0,43 %
3) Ñieän aùp ngaén maïch toaøn phaàn :
Un = 22 nxnr UU +
a) Tröôøng hôïp U = 15KV :
⇒ Un = 22 )43,0()63,3( +
= 3,66 %
4) Kieåm tra sai soá :
Ñeå ñaït yeâu caàu khi thieát keá maùy bieán aùp thì Un ñöôïc tính naèm trong phaïm vi sai soá laø ± 5%, vaäy thoaû maõn.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
67
VI-Tính löïc cô hoïc cuûa daây quaán maùy bieán aùp :
Khi maùy bieán aùp bò söï coá ngaén maïch thì doøng ñieän ngaén maïch raát lôùn seõ laøm hoûng lôùp caùch ñieän .
Do vaäy ñeå ñaûm baûo an toaøn cho maùy laøm vieäc thì khi thieát keá maùy bieán aùp phaûi xeùt ñeán nhöõng löïc cô hoïc taùc duïng leân daây quaán khi coù hieän töôïng ngaén maïch .
1) Tính doøng ñieän ngaén maïch cöïc ñaïi : Theo tieâu chuaån quoác teá quy ñònh trò soá hieäu duïng doøng ñieän ngaén maïch phaûi keå ñeán toång trôû maïng cung caáp cho ñaàu phaân aùp chính cuûa daây quaán .
In = n
dm
U
I.100 ( 13-85 TL1 )
Iñm : Doøng ñieän ñònh möùc cuûa ñaàu phaân aùp ( ñaàu ñieàu chænh ñieän aùp cuûa daây quaán ).
• Doøng ñieän ngaén maïch oån ñònh haï aùp :
In1 = 66,3
85,360.100 = 9860 ( A )
Vôùi:
Iñm = 360,85 ( A) : doøng dieän ñònh möùc ôû cuoän haï aùp .
Un = 3,66 % ; ñieän aùp ngaén maïch toaøn phaàn öùng vôùi ñieän aùp U = 35KV
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
68
• Doøng ñieän ngaén maïch oån ñònh cao aùp :
In2 = 66,3
12,4.100 = 112,6 ( A )
Vôùi :
Iñm = 4,12( A) : doøng dieän ñònh möùc ôû cuoän cao aùp .
Un = 3,66 % ; ñieän aùp ngaén maïch toaøn phaàn öùng vôùi ñieän aùp U = 35KV
2) Trò soá cöïc ñaïi ( hay xung kích ) cuûa doøng ñieän ngaén maïch :
- Khi ngaén maïch ñoät nhieân doøng ñieän ngaén maïch goàm 2 thaønh phaàn : + Thaønh phaàn chu kyø
+ Thaønh phaàn töï do khoâng chu kyø
- Trong ñoù thaønh phaàn töï do khoâng chu kyø laøm trò soá doøng ñieän ngaén maïch töùc thôøi taêng leân raát lôùn.
Ta coù :
Imax = nxnr
UU
nn eII
1.
..(2π−
+ )
= )1.(.21
.nx
nrU
U
n eIπ−
+
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
69
• Ñoái vôùi haï aùp :
imax1 = )1.(9860.2)
43,0
63,3(π−
+ e
= 13944,145 ( A )
• Ñoái vôùi cao aùp :
imax2 = )1.(6,112.2)
43,0
63,3(π−
+ e
= 159,24 ( A )
Trong ñoù :
Unx = 0,43%; ñieän aùp ngaén maïch phaûn khaùng.
Unr = 3,63%; ñieän aùp ngaén maïch taùc duïng .
In1 = 9860 (A); doøng ñieän ngaén maïch oån ñònh haï aùp .
In2 = 112,6 (A) ; doøng ñieän ngaén maïch oån ñònh cao aùp.
3) Tính löïc cô hoïc khi ngaén maïch : Xeùt tröôøng hôïp hai daây quaán cuøng chieàu cao vaø caùc voønh daây quaán phaân boá ñeàu treân toaøn chieàu cao .
Töø tröôøng taûn goàm hai thaønh phaàn :
+ Thaønh phaàn doïc truïc
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI [email protected]
1/2010
70
+ Thaønh phaàn ngang truïc.
Neáu khoâng xeùt kyõ coù theå löïc cô hoïc laøm hoûng daây quaán .
Löïc cô hoïc sinh ra do taùc duïng cuûa doøng ñieän vôùi töø thoâng taûn.Tính toaùn löïc cô hoïc vôù töø tröôøng taûn laø moät