Tính toán và thi công máy biến áp cách ly ba pha 2

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG BA PHA CÔNG SUẤT NHỎ Để tính toán các số liệu cho một máy biến áp ta thực hiện các bước sau: - Tính toán công suất máy biến áp..

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG BA PHA CÔNG SUẤT NHỎ

Để tính toán các số liệu cho một máy biến áp ta thực hiện các bước sau:

- Tính toán công suất máy biến áp

- Tính tiết diện lõi sắt để tính tiết diện của các cuộn dây

- Tính số lá sắt cần dùng

- Tính số vòng dây quấn của cuộn sơ cấp và thứ cấp

- Tính tiết diện và đường kính dây

- Tính khoảng trống của khung máy biến áp để chứa các cuộn dây (cửa sổ máy biến áp)

- Tính trọng lượng dây và lõi thép

 Sau đây là những đại lượng cần tính:

2.1 Công suất, dòng điện định mức của máy biến áp

Bao gồm công suất định mức 1 trụ S1

Công suất định mức 1 pha Sf

Dòng điện định mức phía sơ cấp I1 và phía thứ cấp I2 của máy biến áp

 Chú ý: khi nối Y hoặc zic-zăc thì: If1 = Id1 Uf1 = 1

3

d

U

If2 = Id2 Uf2 = 2

3

d

U

2.2 Tiết diện lõi thép của máy biến áp

Bao gồm tiết diện đo Sd và tiết diện thực của lõi thép ST(tiết diện có kể đến cách điện)

2.3 Tính toán dây quấn

 Số vòng dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp:

Từ công thức E = U - 0,5U = 4,44.Bt.ST.w.f.10-8

.10

4, 44

E

B S f (w số vòng dây quấn)

Với U= % 1

100

u U



 Tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp:

- Tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp được tính theo dòng điện và mật độ dòng điện cho phép.Nếu tiết diện cây lớn hơn 10mm2 thì ta nên chọn loại dây có tiết diện hình chữ nhật

- Tiết diện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trong dây dẫn và tỷ lệ nghịch với mật độ dòng điện cho phép

- Mật độ dòng điện cho phép (D) là số Ampe/mm2 dây dẫn khi máy biến áp làm việc liên tục ma không gây phát nóng gây nguy hiểm làm hỏng dây dẫn

Mật độ dòng điện được biết theo bảng thông số sau:

Bảng 2.1: Liên quan giữa mật dộ dòng và công suất tiêu thụ

Công suất tiêu thụ

(VA)

Mật độ dòng điện D(A/mm 2 ) Dòng liên tục Dòng gián đoạn

Với tiết diện dây dẫn được tính: s = I

D

2.4 Tính toán cửa sổ máy biến áp

Khi cửa sổ có chiều cao quá lớn sẽ làm tăng dòng từ hoá,tăng trọng lượng của lõi

thép.Nhưng chiều cao quá bé sẽ làm tăng nhiệt độ dây quấn và tăng trọng lượng dây.Ta

có tỷ số tương ứng giữa chiều cao va chiều rộng cửa sổ thích hợp là:

k = h

r = 2,5 - 3

2.5 Tính toán trọng lượng dây và lõi thép

a Trọng lượng dây quấn:

Khối lượng dây đồng:

Với VCu thể tích khối đồng được tính:

VCu=SCu.l

Trong đó SCu tiết diện dây(dm2),l chiều dài dây quấn của cuộn dây(dm)(l được tính lấy chu vi trungbình mỗi vòng dây nhân với số vòng dây).Chiều dài trung bình được tính

như sau:ltb = n..Dtb (Dtb =

2

ngoai Trong

: đường kính trung bình mỗi vòng dây)

MCu trọng lượng riêng của đồng

b.Trọng lượng lõi thép:

Trọng lượng lõi thép được tính theo công thức:

MFe=VFe.mFe

Với VFe thể tích lõi thép (VFeT+VFeG)

mFe trọng lượng riêng của sắt

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHẾ TẠO MÁY BIẾN ÁP CẢM

ỨNG BA PHA CÔNG SUẤT NHỎ

3.1 TÍNH TOÁN

Với các số liệu cho trước:

U1dm=380(V)

U2dm=220(V)

Sdm=5(KVA), tần số f=50(Hz)

Tổ đấu dây Δ / Y

3.1.1 Công suất, dòng điện định mức của máy biến áp

1.Công suất định mức 1 pha của máy biến áp:

Sf =

3

dm S

= 5000

3 = 1666,667(VA) 2.Dòng điện định mức của máy biến áp:

Sơ cấp: I1=

1

3.

dm

S

3.380 = 4,386(A)

3 dm

S

U = 5000

3.220 = 13,122 (A)

3.1.2 Tiết diện sơ bộ của trụ

a c h b

Kích thước lõi thép:

- Tiết diện thực của lõi thép

ST = 1,2 S1= 1,2 1666, 667 = 48,99 (Cm2)

Với S1 là công suất định mức 1 trụ của máy biến áp

- Tiết diện có kể đến cách điện:

S'T = T

t

S

k = 48, 99

0, 9 = 54,43 (Cm2)

Trong đó k = 0,9 nếu bề dầy lá thép bằng 0,35 mm

k = 0,93 nếu bề dầy lá thép bằng 0,5 mm

Cạnh a được tính theo công thức:

3.1.3 Tính toán kích thước MBA

Ta chọn lá thép kĩ thuật với bề dầy tiêu chuẩn là (0.35mm), chiều rộng mỗi trụ là

a = S'T = 54, 43 = 7,38 (Cm)

+ Gọi chiều rộng trụ là a (Cm)

+ Bề dầy trụ là b (b=1.2a) (Cm)

+ Chiều rộng cửa sổ là c (c=a) (Cm)

+ Chiều cao cửa sổ là h (h=3a) (Cm)

Vậy b = 1,2a = 1,2 7,38 = 8,85 (Cm)

Vậy số lá thép cần dùng là : n =

0, 35

b

= 88, 5

0, 35 = 252,86 (lá) 252,9 (lá) Với b = 88,5 (mm) tổng bề dầy các lá thép

chiều dầy mỗi lá thép là 0,35 mm

3.1.4 Tính toán dây quấn máy biến áp

 Số vòng dây ở các cuộn sơ cấp và thứ ấp của máy biến áp

Điện áp trên 1 vòng dây:

Có UV = 4,44.f.Bt.ST.10-4

Với Bt: cường độ từ cảm trong trụ (Bt=1,2(T))

ST: Tiết diện 1 trụ của máy biến áp

 UV= 4,44.50.1,2.48,99.10-4= 1,3 (V/vòng)

Vậy số vòng dây trên mỗi vôn:

n = 1

1, 3= 0,77 (vòng/vôn)

Do đó số vòng dây phía sơ cấp mỗi pha là:

N1 = 0,77.380 = 293 (vòng)

Số vòng dây phía thứ cấp mỗi pha là:

N2 = 1,02.0,77.127 = 100 (vòng)

 Tiết diện dây quấn máy biến áp

+ Dây sơ cấp :

D =4, 386

3 = 1,462(mm2) Với D là mật độ dòng điện Ta lấy D = 3( Máy biến áp làm việc ở chế độ liên tục)

Ta có đường kính dây d1 =

2 1

4.s

 =

2

4.1, 462

+ Dây thứ cấp:

tương tự cũng có:

s2 =I2

D = 13,122

3 = 4,374 (mm2)  d2= 4.s22

 =

2

4.4, 374

Số vòng dây trên 1 lớp:

+ Sơ cấp:

V = hd

1cd

H

d k q

Với Hhq = h - 2.1,5 = 221,4 - 3 = 218,4 (mm)

 V = 218,4

.0, 92

1, 65  121.8 (vòng/lớp)  122 (Vòng /lớp) + Thứ cấp:

V = hd 2cd

H

d k q

 V =

4,93

218,4

6 0,92 40,7 (vòng/lớp)  41 (Vòng /lớp)

*Số lớp dây quấn

+ Sơ cấp:

V = 293

122  3 (lớp) + thứ cấp:

V = 100

41 3 (lớp)

- Xác định khối lượng dây quấn:

a’ = a+2.ekh

Ltb2 Ltb1 e1 e2 b’=b+2.ekh

- Bề dầy cuộn sơ cấp,với cách điện dầy dcd = 0,1 (mm)

e1=n*(d1+ dcd) = 3.( 1,65+0,1) = 5,25(mm)

- Bề dầy cuộn thứ cấp :

e2=n**.(d2+dcd)=3.(4,936+0,1) = 17,8(mm)

- chiều dài trung bình của cuộn dây:

+Dây sơ cấp:

Với a'=a+2dkh= 73,8+2.1 = 75,8 (mm)

 ltb1= 2.( 75,8 +88,5)+3,14.5,25 = 345,085 (mm)

+ Dây thứ cấp:

ltb2=2.(a'+b')+(2e1+e2)

Với b'=b+2dkh= 88,5+2.1= 90,5 (mm)

 ltb2=2.(73,8+90,5) + 3,14.(2.5,25+17,8) = 417,5 (mm)

Tổng bề dài bộ dây cuốn quấn sơ cấp và thứ cấp:

+ Dây sơ cấp:

L1 = (số sợi chập)N1.Ltb1 = 1.293 345,085 = 101109,905(mm) =1011(dm)

+ Dây thứ cấp:

L2 = (số sợi chập)N2.Ltb2 = 1.100 417,5 = 41750(mm) = 417,5(dm)

- Khối lượng bộ dây quấn sơ cấp và thứ cấp:

+ Dây sơ cấp:

Msc= (1,11,2).(8,9)L1 12

4

d



.10-40 = (1,11,2).8,9 1011 3,14.1, 652

4 10-4 = (2,1152,308)kg

Với Khối lượng riêng của đồng là DCu=8,9 kg/dm2

L1 chiều dài dây sơ cấp

d1 đường kính dây sơ cấp

 Khối lượng dây đồng ở cuộn sơ cấp trong MBA 3 pha là:

3.( 2,1152,308) = (6,3456,9)(kg)

+ Dây thứ cấp:

Mtc = (1,1  1,2 ) ( 8,9 kg/dm3) L2 (

2 2

4

d



).10-4 (kg)A

= (1,1  1,2 ) 8,9 417,5 ( 3,14.4, 9362

4 ).10-4 = (7,8  8,5) kg

L2 chiều dài dây thứ cấp

d2 đường kính dây thứ cấp

Vậy khối lượng cuộn dây thứ cấp ở 3 pha là:

3(7,1  7,71) = (21,2  23,13)(kg)

Vậy tổng khối lượng của dây cuốn thứ cấp và sơ cấp để cuả MBA ba pha là :

(7,8  8,5)kg + (21,2  23,13) kg = (29  31,63 ) (kg)

3.1.5 Tính toán khối lượng của máy biến áp

* Tính toán Lõi thép:

- Diện tích cửa sổ

scs = c.h= 7,38 22,14 = 163,4 (Cm2) = 16339,32(mm2)

- diện tích cửa sổ bị chiếm chỗ:

scc =3.( 1 1 2 )2

d

n s n s k



=3.(293.1, 462 100.4,374)

0,3



= 8657,66 (mm2) Với n1,n2 là số vòng dây sơ cấp,thứ cấp

S1,s2 tiết diện dây sơ cấp,thứ cấp

kd hệ số lấp đầy cửa sổ với cuộn dây tráng đồng cách điện thì ta lấy kd=0,3 Dk: scs>scc (Thoả mãn đk )

*Khối lượng lõi thép

T

a d c h

Ta có tiết diện lõi thép ST=48,99 (Cm2)

T là khoảng cách trung bình giữa 2 trụ gần nhau:

T=

2

a

+ c +

2

a

=7, 38

2 + 7,38 + 7, 38

2 = 14,76 (Cm) + ltb là chiều dài trung bình lõi thép

ltb = 4T + 3h +1,5a = 4 14,76 +3.22,14+1,5 7,38 = 136,53 (Cm)

 Khối lượng lõi thép là:

G = St.ltb.Dt.10-3 = 48,99 136,53.7,8.10-3 = 52,17(Kg)

Vậy tổng khối lượng của máy biến áp:

52,17+(28,3  30,84)= (80,47  83,01)kg

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Khoa điện trường đại học Công nghiệp tp HCM Giáo trình thực hành quấn dây máy biến áp, lưu hành nội bộ

[2] Nguyễn Đức Sỹ Giáo trình vận hành và sữa chữa thiết bị điện Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam

Lời cảm ơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM đã tận tình hướng đẫn, truyền đạt những kiến thức quý báu giúp chúng em có một nên tảng kiến thức cho quá trình học tập và phát triển của bản thân cũng như công việt sau này trong 4 năm học tập tại trường

Tiếp theo, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy, cô khoa Công nghệ điện đã dạy dỗ, truyền đạt các kiến thức bổ ích, thiết thực trong quá trình học tập Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến thày Phạm Ái Quốc, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và định hướng cho chúng em có thể hoàng thành tốt khóa luận tốt nghiệp này

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện khóa luận này, khó tránh những sai xót, vì vậy chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báo của thầy cô để chúng em

có thể sửa chữa từ đó hoàng thiện hơn cho bài khóa luận

Xin chân thành cảm ơn!