Đồ án Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 1000 kVA.

Đồ án Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 1000 kVA. 2. Các số liệu thiết kế ban đầu  Dung lượng  Điện áp CA  Dòng điện không tải  Tần số f = 50 Hz  Tổn hao không tải  Tổn hao ngắn mạch  Điện áp ngắn mạch  Tổ nối dây DYn11 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán  Tính toán các kích thước chủ yếu.  Tính toán điện từ, tính toán nhiệt.  Chuyên đề: Mô phỏng kết quả bằng phần mềm Ansys Maxwell. 4. Các bản vẽ đồ thị: 01 bản vẽ A0 thể hiện lắp ráp tổng; 01 bản vẽ A0 thể hiện mạch từ; 01 bản vẽ A0 thể hiện cuộn dây cao áp, 01 bản vẽ A0 cuộn dây hạ áp.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế máy biến áp điện lực 3

pha công suất 1000 kVA

GIÁP VĂN LUÂN

luan.gv174036@sis.hust.edu.vn

Khoa Điện Chuyên ngành Kỹ thuật điện

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Đặng Quốc Vương

HÀ NỘI, 11/2022

Chữ ký của GVHD

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

************* ========0000=======

Hà Nội, ngày 28 tháng 10 năm 2022

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Giáp Văn Luân Khóa : K62 Khoa : Điện

Ngành học: Thiết bị điện – Điện tử

1 Đề tài thiết kế tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 1000 kVA.

2 Các số liệu thiết kế ban đầu

 Dung lượng S dm1000kVA

 Tổ nối dây D/Yn-11

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

 Tính toán các kích thước chủ yếu

 Tính toán điện từ, tính toán nhiệt

 Chuyên đề: Mô phỏng kết quả bằng phần mềm Ansys Maxwell

NGUYỄN ĐỨC HUY ĐẶNG QUỐC VƯƠNG

Lời cảm ơn

Trong suốt quá trình học tập và thực hành em luôn được sự quan tâm,hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ các thày, cô, bạn bè trong trường cũng nhưtrong Viện Điện

Và hơn hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đặng QuốcVương-giảng viên chuyên ngành “Thiết bị điện-điện tử” đã trang bị cho emnhững kiến thức, kỹ năng cơ bản cần có để hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu đề tài, do kiến thức chuyên môn cònhạn chế nên em vẫn còn thiếu sót khi tìm hiểu, đánh giá và trình bày về đề tài.Rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của thầy cũng như các giảng viên khác

để đề tài của em được đầy đủ và hoàn chỉnh hơn Và hơn hết từ những kinhnghiệm đó sẽ giúp đỡ em có cơ sở để có kỹ năng chuyên môn, kiến thức trên conđường tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

Tóm tắt nội dung đồ án

Tóm tắt nội dung của đồ án tốt nghiệp trong khoảng tối đa 300 chữ Phần tóm tắtcần nêu được các ý: vấn đề cần thực hiện; phương pháp thực hiện; công cụ sửdụng (phần mềm, phần cứng…); kết quả của đồ án có phù hợp với các vấn đề đãđặt ra hay không; tính thực tế của đồ án, định hướng phát triển mở rộng của đồ

án (nếu có); các kiến thức và kỹ năng mà sinh viên đã đạt được

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 CÁC QUI ĐỊNH CHUNG 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.2 Sử dụng các định dạng văn bản theo qui định 2

1.2.1 Qui định về căn lề văn bản 2

1.2.1 Tạo lề cho văn bản in 2 mặt 2

1.2.2 Tạo chương mới 2

1.2.3 Tạo tiêu đề các cấp 2

1.2.4 Định dạng phần nội dung các chương, mục 2

1.2.5 Hình vẽ - Đồ thị 2

1.2.6 Bảng biểu 2

1.2.7 Phương trình 2

1.3 Tạo tham chiếu chéo giữa các đoạn văn bản 2

1.4 Tạo danh mục tài liệu tham khảo 2

1.5 Cập nhật lại các chú thích và tham chiếu 2

1.6 Tạo danh mục hình vẽ 2

1.7 Tạo danh mục bảng biểu 2

1.8 Tạo trang mục lục 2

1.9 Qui cách đóng quyển 2

CHƯƠNG 2 SỬ DỤNG CÁC BIỂU ĐỒ 2

2.1 Giới thiệu về biểu diễn bằng đồ thị 2

2.2 Đồ thị kiểu bánh 2

2.3 Đồ thị kiểu thanh ngang 2

2.4 Đồ thị kiểu cột đứng 2

2.5 Đồ thị kiểu đường 2

2.6 Đồ thị kiểu diện tích 2

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 2

3.1 Kết luận 2

3.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO 2

PHỤ LỤC 2

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Đồ thị kiểu bánh 2

Hình 2.2 Đồ thị kiểu thanh ngang 2

Hình 2.3 Đồ thị kiểu cột đứng 2

Hình 2.4 Đồ thị kiểu đường 2

Hình 2.5 Đồ thị kiểu diện tích 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thống kê các thiết bị và giá thành 2

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP

1.1 Vài nét về máy biến áp.

Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dâytruyền tải và phân phối điện năng Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và hộtiêu thụ lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tảiđiện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất

Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây nếu điện ápđược tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thểlàm tiết diện dây nhỏ đi do đó trọng lượng và chi phí dây sẽ giảm xuống Vì thếmuốn truyền tải công suất lớn đi xa ít tổn hao và tiết kiệm trên đường dây người

ta phải dùng điện áp cao, do đó cần phải có thiết bị để tăng áp ở đầu đường dâylên Mặt khác các hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp từ 0,4 đến 6 kV do đótới đây phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng áp ở đầu

ra của máy phát tức là ở đầu đường dây dẫn điện và giảm điện áp tới hộ tiêu thụtức là cuối đường dây dẫn được gọi là máy biến áp (MBA)

Trong hệ thống điện lực muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhà máyđiện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lý thường phải qua 4 – 5 tầng tănggiảm điện áp như vậy Do đó tổng công suất của MBA trong hệ thống điện lựcthường gấp 4 – 5 lần công suất của trạm phát điện Những MBA dùng trong hệthống điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất Từ đó ta thấy rõ MBAchỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không phải là biếnhoá năng lượng

Ngoài MBA điện lực còn có nhiều loại MBA dùng trong các ngành chuyênmôn như MBA chuyên dùng cho các lò điện luyện kim, MBA hàn điện, MBAdùng trong thiết bị chỉnh lưu, MBA dùng cho đo lường…

Lịch sử ra đời và phát triển MBA:

Năm 1831, Michael Faraday phát hiện ra hiện tượng dòng điện tạo ra từtrường và ngược lại, sự biến thiên từ trường cũng tạo ra dòng điện

Năm 1880, Thomas Edison đăng ký bằng sáng chế về phân phối điện, sựkiện đó đóng vai trò chính trong việc tích lũy để phát minh ra đèn điện Năm

1887, có 121 trạm phát điện Edison ở Hoa Kỳ cung cấp điện dòng điện một chiềucho khách hàng Vấn đề với dòng điện một chiều chỉ cung cấp cho khách hàngtrong vòng khoảng 2,4 km từ các trạm phát điện Xuất phát từ việc truyền tải điện

đi xa mà người ta đã phát minh ra MBA

Năm 1884: MBA đầu tiên được sáng chế ra bởi KárolyZipernowsky, Miksa Déri và Ottó Titusz Bláthy Ottó Bláthy, Miksa Déri, KárolyZipernowsky thiết kế và cho ra đời MBA trong cả hai hệ thống thử nghiệm vàthương mại “ZBD Transformer”

Về sau, Lucien Gaulard, Sebstian Ferranti và William Stanley đã đã hoànthiện thiết kế và cho ra đời các MBA thế hệ sau

Năm 1889: Mikhail Dolivo-Dobrovolsky – Nhà phát minh người Ba Lan đã chếtạo ra MBA 3 pha đầu tiên

Năm 1891: MBA Tesla được chế tạo bởi Nikola Tesla, có khả năng tạo radòng điện xoay chiều với tần số và hiệu điện thế cao

MBA và truyền tải điện phát triển như sau:

Năm 1907, truyền tải điện 110kV lần đầu tiên ra đời giữa Croton và GrandRapids, Michigan

Năm 1920, truyền tải điện 220kV chuyển điện từ các nhà máy thủy điện

ở Sierra Nevada đến khu vịnh San Francisco Hệ thống này khai thác thương mạinăm 1923

Năm 1952, đường dây truyền tải điện CA 380kV đầu tiên trên thế giớiđược xây dựng ở tuyến Harsprånget – Hallsberg dài 952 km

Năm 1965, đường dây truyền tải CA đầu tiên 735kV trên đường truyền

từ Hydro-Québec

Năm 1982, truyền tải điện đầu tiên 1200kV là ở Liên Xô (cũ)

1.2 Định nghĩa MBA.

MBA là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện

từ, dùng để biến đổi hệ thống điện xoay chiều ở điện áp này thành hệ thống điệnxoay chiều ở điện áp khác với tần số không đổi

Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện được gọi là sơ cấp, đầu ra củaMBA được nối với tải gọi là thứ cấp Khi điện áp đầu ra thứ cấp lớn hơn điện ápvào sơ cấp ta có MBA tăng áp, khi điện áp đầu ra thứ cấp nhỏ hơn điện áp vào sơcấp ta có MBA hạ áp

Có nhiều loại máy biến áp khác nhau, người ta phân loại MBA dựa vào cấutạo, chức năng của nó, chúng ta thường thấy 2 loại MBA phổ biến nhất là MBA 1pha và MBA 3 pha Bên cạnh đó còn có một số loại máy biến áp như: MBA tựngẫu, MBA cách ly, MBA ngâm dầu, MBA khô, …

Tùy vào từng địa điểm và hệ thống lưới điện khác nhau mà người tta sẽ sửdụng những loại MBA khác nhau Ở những nơi có mức tiệu thụ điện năng thấp,người ta thường sử dụng MBA 1 pha để làm ổn định hệ thống lưới điện, MBA 1

pha thưởng được dùng trong những hộ gia đình, nhwungx lò luyện gang thép, lòrèn là chủ yếu.

Ở những nơi tiêu thụ điện năng lớn hoặc ở hệ thống lưới điện chạy đườngdây cao áp thì người ta thường dùng MBA 3 pha để làm ổn định hệ thống lướiđiện MBA 3 pha cũng được lắp đặt ở các trạm biến áp, những nhà máy sản xuất,khu công nghiệp,

1.3 Các đại lượng định mức.

Các đại lượng định mức của MBA quy định điều kiện kỹ thuật của máy

1.3.1 Dung lượng hay công suất định mức S dm.

Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức Công suấtđịnh mức kí hiệu là S dm, đơn vị là VA, kVA

Đối với MBA 1 pha công suất định mức được tính theo công thức:

Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U 1dm, là điện áp qui định cho dây quấn

sơ cấp Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U 2dm, là điện áp giữa các cực của dâyquấn 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 là điện áp dây Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường làkV

1.3.3 Dòng điện định mức.

Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của MBA,ứng với công suất định mức và điện áp định mức Đối với MBA 1 pha dòng điệnđịnh mức là dòng điện pha Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điệndây

1.3.4 Các đại lượng khác.

Ngoài các đại lượng quan trọng ra, thì còn các đại lượng khác như tần sốđịnh mức f dm, tính bằng Hz Thường thì tần số của các máy biến áp sẽ là 50 Hz.Trên nhãn máy biến áp còn có các số liệu như: Điện áp ngắn mạch, số pha,

tổ nối dây, chế độ làm việc, kiểu máy, …

1.4 Cấu tạo MBA.

MBA gồm các bộ phận chính: Lõi sắt, dây quấn, hệ thống làm mát và vỏmáy

1.4.1 Lõi sắt và các kết cấu của nó.

Lõi sắt làm mạch cho từ thông trong MBA, đồng thời làm khung để quấndây quấn Lõi sắt gồm các lá thép silic ghép lại được ép bằng những xà ép hoặcbulông tạo thành bộ khung MBA Ở các MBA dầu, toàn bộ lõi sắt có quấn dây vàcác dây dẫn ra được ngâm trong thùng đựng dầu MBA, gọi là ruột máy

Lõi sắt gồm có hai phần: trụ và gông Trụ là phần lõi có lồng dây quấn,gông là phần lõi không có dây quấn dùng để khép mạch từ giữa các trụ

Các cách phân loại lõi sắt:

a) Sắp xếp theo sự tương đối giữa trụ, gông và dây quấn lõi sắt được chia ralàm 2 loại: kiểu trụ và kiểu bọc

 Lõi sắt kiểu trụ: Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ chỉ giáp phía trên vàphía dưới dây quấn mà không bao lấy mặt ngoài của dây quấn, trụ sắtthường bố trí đứng, tiết diện trụ có dạng gần hình tròn, kết cấu này đơngiản, làm việc bảo đảm, dùng ít vật liệu, vì vậy hiện nay hầu hết các MBAđiện lực đều sử dụng kiểu lõi sắt này

 Lõi sắt kiểu bọc: Kiểu này gông từ không những bao lấy phần trên vàphần dưới dây quấn mà còn bao cả mặt bên của dây quấn Lõi sắt như bọc

lấy dây quấn, trụ thường để nằm ngang, tiết diện trụ có dạng hình chữnhật MBA loại này có ưu điểm là không cao nên vận chuyển dễ dàng,giảm được chiều dài của dây dẫn từ dây quấn đến sứ ra, chống sét tốt vìdùng dây quấn xen kẽ nên điện dung dây quấn Cdq lớn, điện dung đối vớiđất Cđ nhỏ nên sự phân bố điện áp sét trên dây quấn đều hơn nhưng kiểulõi sắt này có nhược điểm là chế tạo phức tạp cả lõi sắt và dây quấn, các láthép kĩ thuật điện nhiều loại kích thước khác nhau khi dây quấn quấnthành ống tiết diện tròn, trong trường hợp dây quấn quấn thành ống chữnhật thì độ bền về cơ kém vì các lực cơ tác dụng lên dây quấn không đều,tốn nguyên vật liệu Lõi sắt loại này thường được sử dụng chế tạo cho cácMBA lò điện.

 Lõi sắt kiểu trụ bọc: Ở các MBA hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn, điện

áp cao, để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho việc vận chuyển, mạch

từ của MBA kiểu trụ được phân sang hai bên nên MBA mang hình dángvừa kiểu trụ vừa kiểu bọc

b) Theo sự sắp xếp không gian giữa trụ và gông có thể phân biệt lõi thép cómạch đối xứng và không đối xứng

c) Theo phương pháp ghép trụ và gông có thể chia lỗi sắt thành 2 kiểu: lõighép nối và lõi ghép xem kẽ

 Ghép nối là gông và trụ ghép riêng sau đó được đem nối với nhau nhờnhững xà và bulong ép Ghép kiểu này đơn giản nhưng khe hở không khígiữa trụ và gông lớn, do không đảm bảo tiếp xúc tương ứng từng lá théptrụ và gông với nhau nên tổn hao và dòng điện không tải lớn, vì vậy ítdùng

 Ghép xem kẽ là từng lá thép của trụ và gông lần lượt đặt xem kẽ theo vị trí

1 và 2 … Sau đó dùng xà ép và bulong vít chặt lại Muốn lồng dây quấnvào thì dỡ hết gông trên ra, cho dây quấn đã được quấn trên ống bakelitlồng và trụ Trụ được lén chặt với ông bakelit bằng các nêm và sau đố xếp

lá thép vào gông như cũ và ép gông lại

1.4.2 Dây quấn MBA.

Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào

và truyền năng lượng ra Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có thểlàm bằng nhôm nhưng không phổ biến

Dây quấn MBA thông thường gồm có 2 cuộn cuộn cao áp (CA) cuộn hạ áp(HA), ngoài ra nhiều MBA còn có thêm cuộn trung áp (TA)

Xét về cấu tạo dây quấn được chia thành hai loại: dây quấn đồng tâm vàdây quấn xen kẽ

a) Dây quấn đồng tâm

Các cuộn dây CA và HA được quấn đồng tâm với nhau theo chiều trục củatrụ Chiều cao của hai cuộn dây bằng nhau nên không sinh ra lực hướng trục lớn.Khi bố trí cuộn dây, cuộn HA đặt trong, cuộn CA đặt ngoài Cuộn CA đặt ngoài

sẽ đơn giản được việc rút đầu dây điều chỉnh điện áp cũng như giảm kích thướcrãnh cách điện của cuộn CA bởi vì giữa cuộn CA và trụ đã có cách điện của cuộnHA

Những kiểu dây quấn đồng tâm bao gồm:

 Dây quấn hình trụ

Dây quấn hình ống dây dẫn tròn

Với tiết diện nhỏ dùng dây dẫn tròn, quấn thành hình trụ nhiều lớp (lớnhơn 2), đồng tâm (hình 1.5a) Dây quấn có thể dùng một sợi hay hai sợi chập lại,nhưng ít khi dùng tới 4 sợi Khi dùng nhiều sợi cũng không cần hoán vị vì vị tríphân bố của nó đã tương đối đều đặn Việc rút đầu dây phân áp cũng dễ dàng màkhông cần cắt hàn đầu dây

Đối với kiểu dây quấn này cần phải chú ý đến vấn đề cách điện và tảnnhiệt Vì có số vòng dây trong một lớp nhiều nên điện áp giữa các lớp cao do đócách điện của dây dẫn không đảm bảo, do đó phải thêm cách điện giữa các lớp.Bên cạnh đó phải đề phòng phóng điện bề mặt, chiều cao của cách điện giữa cáclớp phải cao hơn chiều cao của dây quấn từ 20 ÷ 50 mm (cả hai phía) và đượcquấn thêm bằng những gờ bìa cách điện Mặt khác nếu số lớp nhiều quá thì việctản nhiệt sẽ khó khăn do đó cần phải có rãnh dầu dọc ở giữa

Ưu điểm của kiểu dây quấn này là kết cấu và quá trình chế tạo đơn giản,đồng thời do dây quấn này có điện dung hướng trục lớn, do đó hệ số α=√C q/C d

(trong đó C d là tổng điện dung dọc và C q là tổng điện dung ngang của dây quấn)nhỏ khi đó điện áp rơi sẽ không tập trung vào đầu dây quấn (α càng lớn sự phân

bố điện áp dọc dây quấn càng không đều, điện áp rơi tập trung chủ yếu vào đầudây quấn) vì vậy chịu sét tốt Nhược điểm là chịu lực cơ học kém và tản nhiệtkhó khăn Dây quấn này chủ yếu được dùng chủ yếu cho các MBA có dunglượng dưới 630 kVA và thường làm cuộn CA với điện áp 6, 10, hay 35 kV

Dây quấn hình ống dây dẫn chữ nhật

Với tiết diện lớn dùng dây dẫn chữ nhật, quấn thành hình trụ Nếu dòngđiện lớn (tiết diện dây lớn) thì ghép nhiều sợi song song, thường dùng các sợi cócùng kích thước ghép kề nhau theo hướng trục Nếu quấn một lớp ta có kiểu dâyquấn hình ống một lớp hay còn gọi là ống đơn Nếu quấn hai lớp ta có kiểu dâyquấn hình ống kép (hai lớp nối tiếp với nhau, quấn lớp trong từ trên xuống sau đólớp ngoài quấn ngược từ dưới lên)

Kiểu dây quấn hình ống đơn có nhược điểm là hai đầu dễ bị tung ra, do đóthường chỉ dùng trong các MBA nhỏ, công suất mỗi trụ từ 3 đến 10 kV Dâyquấn hình ống kép ổn định về cơ khí hơn và nói chung chế tạo cũng đơn giản nênđược dùng phổ biến trong các MBA công suất từ 630 kVA trở xuống và điện ápdưới 6 kV Trong MBA thì dây quấn hình ống đơn và kép chủ yếu làm cuộn HA

Dây quấn hình ống phân đoạn

Nhược điểm của 2 loại dây quấn hình ống trên là số vòng dây trong 1 lớplớn do đó điện áp giữa 2 lớp cao vì vậy để giảm điện áp giữa hai lớp ta có kết cấudây quấn hình ống phân đoạn Ở đây dây dẫn cũng là dây tròn, việc phân đoạnthành nhiều bánh dây như vậy sẽ giảm được điện áp giữa các lớp cạnh nhau trongtừng bánh dây, nhờ đó có thể giảm được cách điện giữa các lớp Mặt khác việclàm mát cuộn dây cũng dễ dàng hơn Nhược điểm của dây quấn này là việc quấndây phức tạp hơn, do đó giá thành cao hơn Kiểu dây quấn này thường có số bánhdây chẵn, chủ yếu dùng làm cuộn CA cho các MBA công suất từ 1000 kVA trởxuống

 Dây quấn hình xoắn

Dây quấn gồm một hay nhiều sợi dây chữ nhật chập lại quấn theo chiềutrục như đường ren ốc, giữa các vòng dây có rãnh hở (hình 1.8) Các sợi dây chậpthường xếp theo hướng kính và nhất thiết phải có tiết diện và kích thước các sợinhư nhau Kiểu này thường dùng cho dây quấn HA của các MBA có dung lượngtrung bình và lớn.

Nếu chập các sợi thành một mạch quấn từ trên xuống dưới ta có kiểu dâyquấn hình xoắn mạch đơn Khi dòng điện lớn quá phải chập thành hai mạch đểquấn, ta có kiểu dây quấn hình xoắn mạch kép

Kiểu dây quấn này có số vòng dây ít, tiết diện lớn nên dùng làm dây quấn

HA Ưu điểm của nó là chịu được lực cơ học tốt, tản nhiệt tốt Nhược điểm làchiều dài các sợi dây ghép không bằng nhau nên điện trở khác nhau, từ thông tảnkhông đều, mặt khác dòng điện phân bố không đều nên tăng tổn hao phụ Do vậycác dây chập quấn quanh trụ cần được hoán vị Đối với dây quấn hình xoắn mạchkép người ta hoán vị phân bố đều và phân bố vị trí hoán vị trên toàn chiều caodây quấn

 Dây quấn hình xoáy ốc liên tục

Dùng các dây tiết diện chữ nhật quấn liên tục thành nhiều bánh theođường xoáy ốc phẳng cách nhau bằng những rãnh hở Bằng cách hoán vị đặc biệttrong khi quấn, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tục mà không cần mốihàn nào giữa chúng, cũng vì thế mà được gọi là dây quấn xoáy ốc liên tục Kiểunày chủ yếu dùng làm cuộn CA và thường dùng trong một dải công suất rộng cácMBA từ 160 đến 1000000 kVA, điện áp từ 22 kV trở lên Nó cũng có thể dùnglàm cuộn HA cho những MBA có dòng điện từ 10; 15 đến 300 A

Dây quấn xoáy ốc liên tục có ưu điểm là chịu được lực cơ học tốt, làm máttốt và không có mối hàn Nhưng nhược điểm là quá trình quấn phức tạp, mấtnhiều thời gian

b) Dây quấn xen kẽ

Dây quấn xen kẽ có cuộn CA và HA được quấn thành từng bánh mỏng vàđặt xen kẽ nhau do đó giảm được lực dọc trục khi ngắn mạch Dây quấn xen kẽ

có nhiều rãnh dầu ngang nên tản nhiệt tốt nhưng độ bền cơ khí kém hơn dây quấnđồng tâm Ngoài ra dây quấn loại này có nhiều mối hàn giữa các bánh dây hơn

1.4.3 Hệ thống làm mát và vỏ MBA

Vỏ MBA là bộ phận bảo vệ lõi MBA tránh tác động của các điều kiệnngoại cảnh như môi trường khí hậu Vỏ MBA gồm hai bộ phận thùng và nắpthùng được thiết kế sao cho không bị đọng nước ở các hốc, khe, rãnh

a) Thùng MBA

Thùng máy làm bằng tôn Lúc MBA làm việc, một phần năng lượng bịtiêu hao, thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi sắt, dây cuốn và các bộ phận kháclàm cho nhiệt độ của MBA tăng lên Do đó giữa MBA và môi trường xung quanh

có một hiệu số nhiệt độ gọi là nhiệt độ chênh Nếu nhiệt độ chênh vượt quá quyđịnh thì sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và có thể gây sự cố đối với MBA

Trong các MBA để tăng cường làm mát MBA khi vận hành thì lõi MBAđược ngâm trong môi trường dầu Nhờ sự đối lưu trong dầu, nhiệt truyền từ các

bộ phận bên trong MBA sang dầu rồi từ dầu qua vách thùng và truyền ra môitrường xung quanh Lớp dầu sát vách thùng mát dần sẽ chuyển dần xuống phíadưới và lại tiếp tục làm mát một cách tuần hoàn các bộ phận bên trong MBA.Mặt khác dầu MBA còn làm nhiệm vụ tăng cường cách điện

Tùy theo dung lượng MBA, mà hình dáng và kết cấu thùng dầu khácnhau Loại thùng dầu đơn giản nhất là thùng dầu phẳng thường dùng cho cácMBA dung lượng từ 30 kVA trở xuống

Đối với các MBA cỡ trung bình và lớn, người ta dùng loại thùng dầu cóống hay loại thùng có bộ tản nhiệt

Ở những MBA có dung lượng đến 10.000 kVA Ta dùng những bộ tảnnhiệt có thêm quạt gió để tăng cường làm mát MBA

Ở những MBA dùng trong trạm thủy điện, dầu được bơm qua một hệthống ống nước để tăng cường làm mát máy

b) Nắp thùng:

Nắp thùng MBA dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọngnhư:

 Các sứ ra của dây cuốn CA và HA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn

ra với vỏ máy Điện áp càng cao thì kích thước và trọng lượng sứ ra cànglớn

 Bình giãn dầu có ống thủy tinh để xem mức dầu

 Ống bảo hiểm: Làm bằng tôn, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằngmột đĩa thủy tinh Khi hoạt động xảy ra sự cố khiến áp suất dầu trongthùng cao quá mức cho phép thì đĩa thủy tinh sẽ vỡ để dầu thoát ra lối đótránh hư hỏng MBA Chú ý ống bảo hiểm đầu đặt đĩa thủy tinh quay vềphía ít người qua lại hay những vị trí tránh làm hư hại tới các thiết bị bêncạnh

 Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế

 Rơ e hơi dùng để bảo vệ MBA

 Bộ truyền động đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn CA

c) Phương thức làm mát MBA

Theo tiêu chuẩn Việt Nam 6306-2:2015[ CITATION BộC \l 1033 ] (hoặc IEC

60076-2:2011) quy định dùng 4 nhóm chữ cái để chỉ cách làm mát MBA:

Chữ cái thứ nhất chỉ tác nhân làm mát bên trong, nơi tiếp xúc với dâyquấn và lõi sắt:

O – dầu mỏ có điểm cháy ≤ 300 ℃

K – chất lỏng có điểm cháy ¿300℃

L – chất lỏng có điểm cháy không xác định

Chữ cái thứ hai chỉ cơ cấu tuần hoàn đối với tác nhân làm mát bên trong:

N – dòng tuần hoàn nhiệt tự nhiên qua thiết bị làm mát và trong các cuộn dây

F – tuần hoàn cưỡng bức qua thiết bị làm mát và trong cuộn dây

D – tuần hoàn cưỡng bức qua thiết bị làm mát và dòng tuần hoàn này hướng trực

tiếp từ thiết bị làm mát đến ít nhất là cuộn dây chính

Chữ cái thứ ba chỉ tác nhân làm mát bên ngoài:

A – không khí

W – nước

Chữ cái thứ tư chỉ cơ cấu tuần hoàn đối với tác nhân làm mát bên ngoài:

N – đối lưu tự nhiên

F – tuần hoàn cưỡng bức

Hiện nay một số phương thức làm mát của các MBA như:

ONAN: MBA tuần hoàn dầu và không khí tự nhiên

ONAF: MBA tuần hoàn dầu tự nhiên và thông gió cưỡng bức

OFAF: MBA tuần hoàn dầu và không khí cưỡng bức

Sơ bộ chọn phương thức làm mát MBA là phương thức ONAN

1.5 Nguyên lý hoạt động của MBA

Ta xét 1 MBA 1 pha 2 dây quấn CA và HA có sơ đồ nguyên lý:

Đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ cấp, trong cuộn dây sẽ có dòngxoay chiều i1 Dòng i1 sinh ra từ thông biến thiên theo thời gian khép kín trongmạch từ Dưới tác dụng của dòng từ thông trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp xuấthiện suất điện động cảm ứng e1 và e2

Nếu cuộn thứ cấp nối với tải thì trong cuộn dây thứ cấp sẽ xuất hiện dòngđiện i2, i2 sẽ sinh ra từ thông 2

Từ thông tổng trong mạch sẽ là:   1 2

Nếu u1 là hàm hình sin thì cũng là hàm hình sin:  m.sin( )t ,  2 f

Từ thông khéo kín trong mạch từ móc vòng với cả 2 dây quấn

Theo định luật cảm ứng điện từ, sức điện động cảm ứng trong các dây quấnlà: