BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

đề tài BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP II. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU ...............................................................................................................................4 III. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ ................................................................................6 IV. DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO ..........................................................................................................11 V. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ....................................................................................................................................13 VI. THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC.....................................................................................16 VII. TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ..............................................................................................................20 VIII. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC .............................................................................................................................21 IX. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG...........................................................................................................22 X. TÍNH TOÁN NHIỆT ..........................................................................................................................................26 XI. TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG ............................................................29 ĐỘNG CƠ ABB..................................................................................................................................31 I. YÊU CẦU THIẾT KẾ ....................................................................................................................................31 II. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .............................................................................................................................31 III. DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ ..............................................................................33 IV. DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO ..........................................................................................................38 V. TÍNH TOÁN MẠCH TỪ....................................................................................................................................40 VI. THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC.....................................................................................43 VII. TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ..............................................................................................................46 VIII. ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC .............................................................................................................................48 IX. TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG...........................................................................................................49 CÁC THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH ĐỘNG CƠ ..........................................................................128 I. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH HIỆU SUẤT .............................................................................................128 II. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN XOẮN CỰC ĐẠI ..........................................................129 III. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN KHỞI ĐỘNG ................... Error! Bookmark not defined. IV. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ DÒNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG ............ Error! Bookmark not defined. V. I. II. III. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH NHIỆT ĐỘ CUỘN DÂY .............................. Error! Bookmark not defined. MÁY BIẾN ÁP ...................................................................................................................................53 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ .................................................................................................................................53 KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .............................................................................................................................53 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN .............................................................................................................................59 3.1. Dây quấn HA: ........................................................................................................................................59 3.2. Dây quấn CA..........................................................................................................................................62 IV. TÍNH TOÁN THAM SỐ NGẮN MẠCH .......................................................................................................67 4.1. Xác định tổn hao ngắn mạch .................................................................................................................67 4.2. Điện áp ngắn mạch................................................................................................................................72 4.3. Tính lực cơ học của dây quấn MBA.......................................................................................................74 V. VI. VII. 7.1. 7.2. I. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ .................................................................................................................................92 TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ ..............................................................................76 TỔN HAO KHÔNG TẢI, DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA ............................................80 TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MBA ..............................................................................................................84 Tính toán nhiệt của dây quấn.................................................................................................................85 Tính toán nhiệt của thùng ......................................................................................................................86 MÁY BIẾN ÁP (VÍ DỤ LÀM THÊM) .............................................................................................92 II. III. a. b. IV. a. b. c. V. VI. VII. a. b. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU .............................................................................................................................92 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN .............................................................................................................................98 Dây quấn HA: ............................................................................................................................................99 Dây quấn CA............................................................................................................................................101 TÍNH TOÁN THAM SỐ NGẮN MẠCH .....................................................................................................105 Xác định tổn hao ngắn mạch....................................................................................................................105 Điện áp ngắn mạch ..................................................................................................................................110 Tính lực cơ học của dây quấn MBA .........................................................................................................112 TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ ............................................................................114 TỔN HAO KHÔNG TẢI, DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA ..........................................117 TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MBA ............................................................................................................121 Tính toán nhiệt của dây quấn...................................................................................................................122 Tính toán nhiệt của thùng .........

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN

BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

🙞🕮🙜—

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Vũ Thanh

Sinh viên thực hiện: Trần Xuân Thành

Hà Nội – 2021

MỤC LỤC

ĐỘNG CƠ CÔ HỒNG THANH 4

I YÊU CẦU THIẾT KẾ 4

II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 4

III DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ 6

IV DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 11

V TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 13

VI THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 16

VII TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 20

VIII ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 21

IX TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 22

X TÍNH TOÁN NHIỆT 26

XI TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG 29

ĐỘNG CƠ ABB 31

I YÊU CẦU THIẾT KẾ 31

II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 31

III DÂY QUẤN, RÃNH STATO VÀ KHE HỞ KHÔNG KHÍ 33

IV DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO 38

V TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 40

VI THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC 43

VII TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ 46

VIII ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC 48

IX TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG 49

CÁC THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH ĐỘNG CƠ 128

I THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH HIỆU SUẤT 128

II THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN XOẮN CỰC ĐẠI 129

III. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ MOMEN KHỞI ĐỘNG Error! Bookmark not defined. IV. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH BỘ SỐ DÒNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG Error! Bookmark not defined. V. THUẬT TOÁN HIỆU CHỈNH NHIỆT ĐỘ CUỘN DÂY Error! Bookmark not defined. MÁY BIẾN ÁP 53

I CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 53

II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 53

III TÍNH TOÁN DÂY QUẤN 59

3.1 Dây quấn HA: 59

3.2 Dây quấn CA 62

IV TÍNH TOÁN THAM SỐ NGẮN MẠCH 67

4.1 Xác định tổn hao ngắn mạch 67

4.2 Điện áp ngắn mạch 72

4.3 Tính lực cơ học của dây quấn MBA 74

V TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ 76

VI TỔN HAO KHÔNG TẢI, DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA 80

VII TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MBA 84

7.1 Tính toán nhiệt của dây quấn 85

7.2 Tính toán nhiệt của thùng 86

MÁY BIẾN ÁP (VÍ DỤ LÀM THÊM) 92

I CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 92

II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 92

III TÍNH TOÁN DÂY QUẤN 98

a Dây quấn HA: 99

b Dây quấn CA 101

IV TÍNH TOÁN THAM SỐ NGẮN MẠCH 105

a Xác định tổn hao ngắn mạch 105

b Điện áp ngắn mạch 110

c Tính lực cơ học của dây quấn MBA 112

V TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ 114

VI TỔN HAO KHÔNG TẢI, DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT MBA 117

VII TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MBA 121

a Tính toán nhiệt của dây quấn 122

b Tính toán nhiệt của thùng 123

TÀI LIỆU THAM KHẢO 130

ĐỘNG CƠ CÔ HỒNG THANH

I YÊU CẦU THIẾT KẾ

Công suất định mức P = 30 kW, điện áp 380/220 V đấu Y/∆ , tần số f = 50Hz, tốc độ đồng bộ n1 = 1500 vòng/phút, máy kiểu kín IP44, cách điện cấp B, chế độ làm việc liên tục, chiều cao tâm trục h = 200 mm, chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 1987-94:

Ƞ = 91%; cosϕ = 0,89; Ik/Iđm = 7; Mk/Mđm = 1.4; Mmax/Mđm = 2,2

II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Đường kính ngoài stato:

Với chiều cao tâm trục h = 200mm, theo bảng 1 có đường kính ngoài stato tiêu chuẩn Dn

Theo hình 1 lấy A = 370A/cm, 𝐵𝛿= 0,77 T

Hình 1 Tải điện từ máy điện không đồng bô

𝑙𝛿 = 6,1×107×𝑃′

𝛼𝛿×𝑘 𝑠 ×𝑘 𝑑 ×𝐴×𝐵𝛿×𝐷2×𝑛 = 6,1×107×36,3

0,64×1,11×0,92×370×0,77×23,5×1500 = 14,28 cm

Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối

Chiều dài lõi sắt stato, rôto bằng:

𝑙1 = 𝑙2 = 𝑙𝛿 = 14,4𝑐𝑚

Hình 2 Quan hệ 𝜆 = 1/𝜏trong máy điện không đồng bộ

Theo hình 10-3b, hai hệ số 𝜆30và đều nằm trong phạm vi kinh tế do đó việc chọn phương

370 = 5,08 A/mm2

Đường kính không cách điện dkcđ = 1,32 mm

𝑞 𝑠𝑖𝑛𝛼2 = 𝑠𝑖𝑛 4

15 2

Sơ bộ định chiều rộng của răng:

Chiều cao tâm trục

h (mm)

Số cực 2p

Mật độ từ thông răng Bz1

Sơ bộ định chiều cao gông stato:

Kiểu máy IP23

Hình 4 Kích thước rãnh và cách điện

hr1 = 27.5 mm; h12 = 21.5 mm

d1 = 9 mm ; b41 = 3.5 mm

d2 = 11 mm; h41 = 0,5 mm

Chiều dày rãnh là c = 0,4 mm; của nêm c’=0,5 mm

Diện tích của rãnh trừ nêm :

Bảng 5 Khe hở không khí 𝛿đông cơ 4A (mm)

IV DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO

𝑏′𝑍2 = 𝐵𝛿 𝑙2 𝑡2

𝐵𝑧2 𝑙2 𝑘𝑐 =

0,77 × 14,4 × 1,9311,75 × 14,4 × 0,95 = 0,8963 cm

Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch 𝑱𝒗= 2,5 A/mm 2

Tiết diện vành ngắn mạch:

𝑆𝑣 =𝐼𝑣

𝐽 𝑣= 1872

2,5 = 749 mm2

𝑘𝛿1 = 𝑡1

𝑡1− 𝑣1𝛿 =

1,5381,538 − 1,978 × 0,07= 1,099

Cường độ từ trường trên răng stato, theo bảng V-6 ở phụ lục V (Trang 608, Thiết kế máy điện)

0,77 × 1,9310,896 × 0,95= 1,75 T

Cường độ từ trường trên răng rôto Theo bảng V-5 phụ lục V (Trang 607, Thiết kế máy điện)

𝐻𝑍2 = 22,2 A/cm

Sức từ động trên răng rôto:

𝐹𝑍2 = 2 ℎ𝑍2′ 𝐻𝑍2 = 2 x 2,97 x 22,2 = 132 A

𝐹𝑔2 = 2,31 ∗ 9,5 = 21,9 (𝐴) Lấy giá trị làm tròn: 𝐹𝑔2 ≈ 22 (𝐴)

2 ∗ 14782,7 ∗ 80 ∗ 0,925 = 15,4 (𝐴) Dòng điện từ hóa phần trăm:

𝐼𝜇% = 𝐼𝜇

𝐼𝑑𝑚100 =

15,456,1= 27,5%

VI THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC

Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato

𝑟1 = 𝑝75 𝐿1

𝑛1𝑎1𝑠1 =

1 ∗ 62

2 ∗ 4 ∗ 1,368= 0,123 (𝛺) Tính theo đơn vị tương đối ta được:

𝑡1𝛿 = 1 − 0,033

0,321,538 ∗ 0,07= 0,9724 Theo bảng 5.3 có: 𝑝𝑡1 = 0,72

VII TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ

Trọng lượng rang stato

𝐺𝑍2 = 𝛾𝐹𝑒𝑍2ℎ′𝑍2𝑙2𝑘𝑐10−3= 10,8 (𝑘𝑔) Thay số tính được: 𝑃đ𝑚 = 0,024 (𝑘𝑊)

𝑠𝑚 = 2,32

IX TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG

Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1:

Điện trở roto đã quy đổi:

𝑥′ 2𝜉 = 𝑥′2𝛴𝜆2𝜉

𝛴𝜆2 = 0,5011 (𝛺) Tổng trở ngắn mạch:

𝑟𝑛𝜉 = 𝑟1+ 𝑟′2𝜉 = 0,24583(𝛺)

𝑥𝑛𝜉 = 𝑥1+ 𝑥′2𝜉 = 0,8297 (𝛺)

𝑍𝑛𝜉 = √𝑟𝑛𝜉2+ 𝑥𝑛𝜉2 = 0,869(𝛺) Dòng điện ngắn mạch khi xét hiệu ứng mặt ngoài là:

𝐼𝑛𝜉 = 𝑈1

𝑍𝑛𝜉 =

2200,869 = 253,2 (𝐴)

Tham số của động cơ điện khi xét đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản khi hệ số s=1

Sơ bộ chọn hệ số bão hòa: k bh = 1.44

Dòng điện ngắn mạch khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa mạch từ tản

𝐵𝜙𝛿 = 𝐹𝑧𝑏ℎ× 10

−4

1.6 × 𝐶𝑏ℎ × 𝛿 =

5126 × 10−41.6 × 0.995 × 0.07 = 4.6𝑇 Tra hình 10-15 trang 260 với BΦδ = 4.5T: χ δ = 0.51

∑ 𝜆1𝑏ℎ = 𝜆𝑟1𝑏ℎ + 𝜆𝑡1𝑏ℎ + 𝜆𝑑1 = 0.606 + 0.533 + 1.365 = 2.504

Điện kháng stato khi xét đến bão hòa mạch từ tản

X TÍNH TOÁN NHIỆT

Các nguồn nhiệt trong sơ đồ thay thế nhiệt:

Tổn hao đồng trên stato

10,189 × 12597= 0,0019°C/W

Chu vi của bối dây: C b = 6,8 cm

Chiều dài trung bình của phần đầu nối dây quấn: l d = 24,3 cm

Diện tích tản nhiệt đầu dây quấn (dây quấn 2 lớp)

Hệ số tản nhiệt bề mặt trong môi trường tĩnh (bảng 8.3 trang 171): α 0 = 0,00142

Hệ số tính đến sự hoàn hảo của sự chuyển dịch dòng không khí: k 0 = 0,06

Hệ số tản nhiệt bề mặt trong môi trường tĩnh (bảng 8.3 trang 171)

𝛼 = 𝛼0× (1 + 𝑘0× 𝑣𝑅) = 1.42 × (1 + 0.06 × 18.08) = 0,00296W/cm°C

Bề mặt bên trong vỏ máy S' α : S'α = 4000 cm2

Nhiệt trở bề mặt ngoài vỏ máy

𝛼𝑣× 𝑆𝑣+ 𝛼′𝑛× 𝑆′𝑛+ 𝛼′′𝑛× 𝑆′′𝑛

0,0117 × 6000 + 0,0106 × 1000 + 0,00142 × 1000= 0,0122°𝐶/𝑊

Diện tích tản nhiệt của vỏ máy (kể cả gân): S v = 6000 cm2

Diện tích tản nhiệt của nắp: S’ n = S’’ n = 1000 cm2

Chiều cao cánh: h = 2,5 cm

Khoảng cách trung bình giữa các gân: c = 1,5 cm

Chiều dày gân: b = 0,3 cm

Đường kính rãnh thông gió: d = 0,024 m

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu gân: λ = 0,04

Tốc độ thổi gió mặt ngoài vỏ máy (suy giảm 50% theo chiều dài gân tản nhiệt)

𝑏

𝑏 + 𝑐 =

1,50,3 + 1,5+

0,040,062×

0,30,3 + 1,5= 1,46

Nhiệt trở trên lớp cách điện trên rãnh

𝑆𝑐 = 𝑍1× 𝐶𝑏 × 𝑙1 = 48 × 6,8 × 20 = 6482 cm2

XI TRỌNG LƯỢNG VẬT LIỆU TÁC DỤNG VÀ CHỈ TIÊU SỬ DỤNG

Trọng lượng thép silic cần chuẩn bị

Trọng lượng nhôm ở thanh dẫn

𝑔𝐶𝑢 =𝐺𝐶𝑢

𝑃 =18,44

30 = 0,622 kg/kW Nhôm:

𝑔𝐴𝑙 =𝐺𝐴𝑙

𝑃 = 5,36 = 0,183 kg/kW

ĐỘNG CƠ ABB

I YÊU CẦU THIẾT KẾ

Công suất định mức P = 15 kW, điện áp 400 V đấu Y/∆ , tần số f = 50Hz, tốc độ đồng bộ

n1 = 1000 vòng/phút, máy kiểu kín IP55, cách điện cấp B, chế độ làm việc liên tục, chiều cao tâm trục h = 200 mm, chỉ tiêu kỹ thuật theo TCVN 1987-94:

Ƞ = 902%; cosϕ = 0,76; Ik/Iđm = 5.8; Mk/Mđm = 1.8; Mmax/Mđm = 2,7

II KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

Đường kính ngoài stato:

Với chiều cao tâm trục h = 180mm, theo bảng 1 có đường kính ngoài stato tiêu chuẩn Dn

Theo hình 1 lấy A = 330A/cm, 𝐵𝛿= 0,8 T

Hình 7 Tải điện từ máy điện không đồng bô

𝑙𝛿 = 6,1×107×𝑃′

𝛼𝛿×𝑘 𝑠 ×𝑘 𝑑 ×𝐴×𝐵𝛿×𝐷2×𝑛 = 6,1×107×36,3

0,64×1,11×0,92×370×0,77×23,5×1500 = 15,35 cm

Do lõi sắt ngắn nên làm thành một khối

Chiều dài lõi sắt stato, rôto bằng:

𝑙1 = 𝑙2 = 𝑙𝛿 = 15,35𝑐𝑚

Hình 8 Quan hệ 𝜆 = 1/𝜏trong máy điện không đồng bộ

Theo hình 10-3b, hai hệ số 𝜆30và đều nằm trong phạm vi kinh tế do đó việc chọn phương

330 = 6 A/mm2

Đường kính không cách điện dkcđ = 0,9 mm

𝑞 𝑠𝑖𝑛𝛼2 = 𝑠𝑖𝑛 4

20 2

Sơ bộ định chiều rộng của răng:

Chiều cao tâm trục

h (mm)

Số cực 2p

Mật độ từ thông răng Bz1

Sơ bộ định chiều cao gông stato:

Kiểu máy IP23

Hình 10 Kích thước rãnh và cách điện

hr1 = 24 mm; h12 = 19 mm

d1 = 7.5 mm ; b41 = 3.5 mm

d2 = 9 mm; h41 = 0,5 mm

Chiều dày rãnh là c = 0,4 mm; của nêm c’=0,5 mm

Diện tích của rãnh trừ nêm :

Chiều cao gông stato:

Bảng 5 Khe hở không khí 𝛿đông cơ 4A (mm)

IV DÂY QUẤN, RÃNH VÀ GÔNG RÔTO

Sơ bộ chọn mật độ dòng điện trong vành ngắn mạch 𝑱𝒗= 2,5 A/mm 2

Cường độ từ trường trên răng stato, theo bảng V-6 ở phụ lục V (Trang 608, Thiết kế máy điện)

0,77 × 1,9310,896 × 0,95= 2.12 T

Cường độ từ trường trên răng rôto Theo bảng V-5 phụ lục V (Trang 607, Thiết kế máy điện)

𝐾𝜇 = 𝐹

𝐹𝛿 = 1,29

Dòng điện từ hóa

𝐼𝜇 = 𝑝𝐹2,7𝑊1𝑘𝑑1 = 10,33 (𝐴) Dòng điện từ hóa phần trăm:

𝐼𝜇% = 𝐼𝜇

𝐼𝑑𝑚100 = 32,7%

VI THAM SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC

Chiều dài phần đầu nối của dây quấn stato

15,3 ∗ 10−2

155.5 = 0,535 ∗ 10

−4 (𝛺)

Trong đó ta có:

𝑘41 = 1 − 0,033𝑏

2 41

𝑡1𝛿 = 1 − 0,033

0,321,538 ∗ 0,07= 0,9368 Theo bảng 5.3 có: 𝑝𝑡1 = 0,84

VII TỔN HAO THÉP VÀ TỔN HAO CƠ

Trọng lượng rang stato

Tổn hao đập mạch trên răng roto:

𝐺𝑍2 = 𝛾𝐹𝑒𝑍2ℎ′𝑍2𝑙2𝑘𝑐10−3= 7,98 (𝑘𝑔) Thay số tính được: 𝑃đ𝑚 = 0,037 (𝑘𝑊)

Tổng tổn hao thép

𝑃𝐹𝑒 = 𝑃′𝐹𝑒+ 𝑃đ𝑚+ 𝑃𝑏𝑚 = 0,43 (𝑘𝑊)

𝐼′ 2𝑑𝑚

)2𝑠𝑑𝑚

𝑠𝑚 = 2,707

IX TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH KHỞI ĐỘNG

Tham số của động cơ điện khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1:

Tổng hệ số từ dẫn roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài với s=1

𝛴𝜆2𝜉 = 𝜆𝑟2𝜉+𝜆𝑡2+ 𝜆đ2+ 𝜆𝑟𝑛 = 4,226 Điện kháng roto khi xét đến hiệu ứng mặt ngoài:

𝑥′2𝜉 = 𝑥′2𝛴𝜆2𝜉

𝛴𝜆2 = 0,953(𝛺) Tổng trở ngắn mạch:

𝑟𝑛𝜉 = 𝑟1+ 𝑟′2𝜉 = 0,71(𝛺)

𝑥𝑛𝜉 = 𝑥1+ 𝑥′2𝜉 = 1,4944 (𝛺)

𝑍𝑛𝜉 = √𝑟𝑛𝜉2+ 𝑥𝑛𝜉2 = 1,414(𝛺) Dòng điện ngắn mạch khi xét hiệu ứng mặt ngoài là:

𝐼𝑛𝜉 = 𝑈1

𝑍𝑛𝜉 = 163,38 (𝐴)

Tham số của động cơ điện khi xét đến cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa của mạch từ tản khi hệ số s=1

Sơ bộ chọn hệ số bão hòa: k bh = 1.35

Dòng điện ngắn mạch khi xét cả hiệu ứng mặt ngoài và sự bão hòa mạch từ tản

𝐼𝑛𝑏ℎ𝜉 = 𝑘𝑏ℎ × 𝐼𝑛𝜉 = 1.4 × 163,4 = 220,56

Sức từ động trung bình của một rãnh stato

𝐵𝜙𝛿 = 𝐹𝑧𝑏ℎ× 10

−4

1.6 × 𝐶𝑏ℎ × 𝛿 = 5,156𝑇 Tra hình 10-15 trang 260 với BΦδ = 5,156T: χ δ = 0.55

Hệ số từ dẫn tạp roto khi xét đến bão hòa mạch từ tản

MÁY BIẾN ÁP

Tính toán máy biến áp dầu ba pha hai dây quấn BAD 1600/35 có số liệu sau :

Tổng dung lượng m.b.a 𝑆 = 1600 kVA;

Số pha 𝑚 =3; Tần số 𝑓 =50 Hz;

Điện áp HA: 𝑈1 = 690 V; Điện áp CA : 𝑈2 = 35000 ± (2 x 2,5%) V;

Sơ đồ và tổ nối dây quấn Y/Yn – 0

Máy biến áp chế tạo theo tiêu chuẩnn gam mới, có các đặc tính điện áp ngắn mạch

𝑢𝑛=6,5%; tổn hao ngắn mạch 𝑃𝑛 =18000 W; tổn hao không tải 𝑃𝑜 = 3100 W, dòng điện không tải 𝑖𝑜 = 1,3% Làm lạnh bằng dầu biến áp Thiết bị đặt ngoài trời Thiết kế với dây dẫn bằng đồng, loại m.b.a ba pha ba trụ cấu trúc phẳng

Xác định các đại lượng điện cơ bản

Dung lượng một pha

Điện áp thử của các dây quấn ( bảng 2):

Với dây quấn CA: 𝑈𝑡ℎ2 = 85kV; với dây quấn HA: 𝑈𝑡ℎ1 = 5kV

Chiều rộng qui đổi của rãnh

từ tản giữa dây quấn CA và HA: với𝑈𝑡ℎ2 = 85 kV, theo bảng 19 ta có𝑎12 =

27mm;𝛿12 = 5mm Trong rãnh đặt ống cách điện dày𝛿12 = 5mm Theo (2-36) và bảng

Ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35mm

Theo bảng 11 ta chọn từ cảm trong trụ𝐵𝑡 = 1,62T; hệ số 𝑘𝑔 = 1,03 Ép trụ bằng nêm với dây quấn, ép gông bằng xà ép (bảng 6), không dùng bulong xuyên qua trụ và gông Sử dụng lõi thép có 4 mối ghép xiên ở 4 góc của lõi, còn 3 mối nối giữa dùng mối ghép thẳng lá tôn

Theo bảng 5 chọn số bậc thang trpng trụ là 8 ; số bậc thang của ghông lấy nhỏ hơn trụ 1 bậc, tức gông có 7 bậc, hệ số chêm kín𝑘𝑐 = 0,928, hệ số điền đầy rãnh 𝑘𝑑 = 0,97 (bảng

4 và 10) Hệ số lợi dụng lõi sắt𝑘𝑙𝑑 = 𝑘𝑐 𝑘𝑑 = 0,928.0,97 = 0,9

Từ cảm trong gông 𝐵𝑔 = 𝐵𝑡/𝑘𝑔 = 1,62/1,03 = 1,573T, Từ cảm ở khe không khí mối nối thẳng 𝐵′′𝑘 = 𝐵𝑡 = 1,62T, có mối nối xiên 𝐵′𝑘 = 𝐵𝑡/√2 = 1,62/√2 = 1,146T; suất tổn hao sắt ở trụ và gông 𝑝𝑡 = 1,353W/kg; 𝑝𝑔 = 1,235W/kg;suất từ hóa 𝑞𝑡 =

1,956VA/kg, 𝑞𝑔= 1,639Va/kg; suất từ hóa ở khe hở hở không khí: nối thẳng𝑝′′𝑘 =

25100 VA/m2 , nối xiên 𝑝′𝑘 = 3182,7VA/m2

Các khoảng cách cách điện chính, chọn theo kV của cuộn CA :

giữa dây quấn CA đến gông 𝑙′0 = 75mm

Phần đầu thừa của ống cách điện 𝑙𝑑2 = 50mm

𝐵2 = 2,4.104 𝑘𝑙𝑑 𝑘𝑔 𝐴2 (𝑎12+ 𝑎22) = 2,4.104 0,9.1,03.0,2246(0,0027 + 0,03) =64,0kg

1774kg; tổn hao và dòng điện không tải 𝑃0 = 3172W, 𝑖0 = 1,13%; giá thành vật liệu tác dụng 𝐶′𝑡𝑑 = 3124 đơn vị

Đường kính trung bình của rãnh dầu sơ bộ theo (2-41):

Tiết diện hữu hiệu của trụ sắt :

𝑇𝑡 = 𝑘𝑑 𝑇𝑏 = 0,97.0,4906 = 0,04759;

Trong đó 𝑇𝑏 = 0,04906m2 theo bảng 42b

III TÍNH TOÁN DÂY QUẤN

3.1 Dây quấn HA:

Sức điện động của một vòng dây :

Số vòng dây của một pha của dây quấn HA

Chiều cao hướng trục của mỗi vòng dây

Qui cách dây dẫn hạ áp

Theo bảng 21, với T’1 vs hv1 ta chọn tiết diện mỗi vòng dây gồm 12 sợi song song, chia thành hai nhóm (dây quấn hình xoắn kép) mỗi nhóm 6 sợi có rãnh dầu ngang ở giữa hai nhóm là 5mm

Qui cách dây dẫn HA như sau :

• 2δ = 0,5 mm: Là chiều dày cách điện hai phía

Tiết diện mỗi vòng dây

Chiều cao thực của dây quấn HA

Để bù cho dây quấn CA do phải cắt giữa dây quấn khi điều chỉnh điện áp, ta bố trí thêm 6 rãnh dầu ngang mỗi rãnh 10mm ở giữa chiều cao dây quấn HA, do đó chiều cao thực của dây quấn HA là :

𝑙1 = 2𝑏′(𝑤1+ 1) + 𝑘 ℎ𝑟(2𝑤1+ 1) = 2.8.10−3 (24 + 1) + 0,95.10−3 [(24.2 + 1 −6).5 + 6.10] = 0,661 m

Chiều dày dây quấn HA :

𝑎1 =𝑛𝑣1

𝑛 𝑎

′ =12

2 5 = 30 𝑚𝑚 Theo trang 18, với U=5kV, S=1600kVA, dây quấn hình xoắn, ta tìm được a01=15mm, dây quấn được quấn trên ống bìa bakelit có 12 căn dọc ống có kích thước 𝛷 0,27

Trọng lượng đồng dây quấn HA:

𝐺𝐶𝑢1 = 28.103 𝑡.𝐷1′+𝐷1′′

2 𝑤1 𝑇1 = 28.103 3.0,32.24.374,0.10−6 = 241,3kg Theo bảng 24, phải tăng trọng lượng dây dẫn lên 2% (do cách điện) nên trọng lượng dây dẫn là :

𝐺𝑑𝑑1 = 1,02 𝐺𝑐𝑢1 = 1,02.241,3 = 246,1kg

3.2 Dây quấn CA

Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp

Tải của MBA luôn thay đổi, khi tải thay đổi điện áp ra của MBA cũng thay đổi theo Để duy trì điện áp ra ổn định, chúng ta cần thiết kế các đầu dây điều chỉnh điện áp để thay đổi số vòng dây cho thích hợp Các đầu dây điều chỉnh thường được bố trí trên cuộn CA,

vì ở cuộn CA có nhiều vòng dây do đó điều chỉnh chính xác, và dòng điện ở cuộn CA nhỏ nên làm bộ đổi nối nhỏ gọn hơn

Hiện nay với dải công suất máy từ 25 đến 200000 kVA khi điều chỉnh không có kích thích thì ở cuộn CA có 4 cấp điều chỉnh là ±5%, ±2,5% điện áp định mức

Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp theo hình 3-37d [1] Các đầu phân áp được nối vào cực của bộ đổi nối ba pha Dòng điện làm việc qua tiếp điểm là 26.4 A

+ Điện áp làm việc:

𝑈𝑙𝑣 = 10% 𝑈𝑓2 = 10% 20204 = 2021V + Điện áp thử:

Hình 3.1: Sơ đồ điều chỉnh điện áp

+ Theo bảng 38 [1], với S =1600 kVA, I2 =26,4 A, U2 = 35000 V, 𝑇2′ = 7,37 mm2

Dây quấn xoáy ốc liên tục có ưu điểm là chịu được lực cơ học tốt, làm nguội tốt và không

có mối hàn Nhược điểm là quá trình quấn phức tạp

+ Ta chọn kết cấu dây quấn

• Kiểu xoáy ốc liên tục

• Rãnh dầu ngang giữa các bánh ℎ𝑟2 = 5 mm (Trang 97[1])

• Hai bánh trên dưới có rãnh dầu 7,5 mm (Bảng 29[1])

• Rãnh điều chỉnh giữa dây quấn ℎđ𝑐 = 12 mm (Bảng 28 [1])