Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 560KVA

Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 560KVA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: Thiết kế máy biến áp 3 pha

LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của khoahọc kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặtlên hàng đầu

Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngànhđiện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó

Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quantrọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đờicung cấp cho các nhà máy điện Khi điện đã được sản xuất ra thì phải truyền tảiđiện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thểthiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và giảm điện áp lưới sao chophù hợp nhất đối với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khitruyền tải cũng như giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ

Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) là một bộ phận rất quantrọng trong hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu là loại máy được sử dụng rất phổbiến hiện nay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này có được Nhờ đó màMBAĐL ngâm dầu ngày càng dược sử dụng rộng rãi hơn và không ngừng đượccải tiến sao cho phục vụ nhu cầu của người sử dụng đươc tốt nhất

Bằng tất cả cố gắng của mình ,với những kiến thức nhận được từ thầy cô và

sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đức Sỹ ,mà tôi đã làm nên bài thiết

kế tốt nghiệp này

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của tôi là:

THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU CÔNG

Bài thiết kế tốt nghiệp của tôi gồm 2 phần:

 Phần 1 : Tổng quan về máy biến áp.

 Phần 2: Thiết kế.

Máy phát điện

Máy biến áp tăng áp

Đường dây tải

Máy biến áp giảm áp

đi xa làm sao cho kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật

Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản

được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy cóthể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tổn hao năng lượng trên đường dây cũng sẽ giảm xuống

Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và tiết kiệm kim loại mầu trên đường dây người ta phải dùng điện áp cao,dẫn điện bằng các

đường dây cao thế, thường là 35,110,220 và 500 KV Trên thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra điện áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên Mặt khác các hộ tiêu thụ thường

chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay cùng lắm đến 6KV,

do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện

áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tứcđầu đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêuthụ gọi là các máy biến áp (MBA)

Thực ra trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phốicông suất từ nhà máy điện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lí,thường phải qua ba, bốn lần tăng và giảm điện áp như vậy Do đó tổngcông suất của các MBA trong hệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lầncông suất của trạm phát điện Những MBA dùng trong hệ thống điệnlực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất Từ đó ta cũng thấy rõ,MBA chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứkhông chuyển hóa năng lượng

Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực là thiết kếchế tạo những MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùngnguyên liệu mới chế tạo để giảm trọng lượng và kích thước máy

Nước ta hiện nay ngành chế tạo MBA đã thực sự có một chỗ đứngtrong việc đáp ứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóanước nhà Hiện nay chúng ta đã sản xuất được những MBA có dunglượng 63000KVA với điện áp 110KV

1.2 ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trênnguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều

ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác,với tần số không thay đổi Kí hiệu một MBA đơn giản như hình 1.2

Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp

Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U1đm ,là điện áp qui định cho dây quấn

sơ cấp

dây quấn sơ cấp Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức ,người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định mức là điện áp pha ,với MBA 3 pha là điện áp dây Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường là KV

Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định

Đối với MBA 1 pha công suất định mức là :

Sđm=U2đ.I2đm =U1đm.I1đm.Đối với MBA 3 pha công suất định mức là :

Sđm= √ 3 U2đm.I2đm= √ 3 U1đm.I1đm

1.4 CÔNG DỤNG CỦA MBA

MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống ,phục vụ chúng ta trong việc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau như

+ Trong các thiết bị lò nung có MBA lò

+ Trong hàn điện có MBA hàn

+ Làm nguồn cho các thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp…)+ Máy biến áp thử nghiêm

+ Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện

Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng , dùng

để truyền tải và phân phối điện năng ,vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ…) vì thế cần phải xây dựng các hệ thống truyền tải điện năng

Điện áp do nhà máy phát ra thường là : 6.3;10.5;15.75;38.5 KV.Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện chạy trên đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì vậy ở đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp

110 KV ;220KV ;500 KV v v.và ở cuối đường dây cần đặt MBA hạ

áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ ,thường là 127V đến 500V và cácđộng cơ công suất lớn thường là 3 đến 6KV

1.5 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp có 2 bộ phận chính đó là : Lõi sắt và Dây quấn Ngoài racòn có các bộ phận khác như vỏ máy và hệ thống làm mát

1.5.1 Lõi sắt máy biến áp

Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt như thép lá kĩ thuật điện Ngày nay loại tôncán lạnh được sử dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo lõi sắt, do tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ định hướng, do đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian, dùng tôn cán lạnh cho phéptăng cường độ từ cảm trong lõi sắt lên tới 1,6 đến 1,65 T (Tesla), trong khi

đó tôn cán nóng chỉ tăng được từ 1,3 đến 1,45T từ đó giảm được tổn hao trong máy, dẫn đến giảm được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt đáng kể chiều cao của MBA, rất thuận tiện cho việc chuyên trở Tuy nhiên tôn cán lạnh giá thành có đắt hơn, nhưng do việc giảm được tổn hao

và trọng lượng máy nên người ta tính rằng những MBA được chế tạo bằng loại tôn này trong vận hành vẫn kinh tế hơn MBA được làm bằng tôn cán nóng

Hiện nay ở các nước, tất cả các MBA điện lực đều được thiết kế bởi tôn các lạnh, (như các loại tôn cán lạnh của Nga, Nhật, Mỹ, CHLB Đức…v v)

Hình 1.3: Kết cấu mạch từ kiểu trụ

a Một pha; b Ba pha;

Theo sự phân bố sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn mà ta

có các loại lõi sắt như sau :

a.Lõi sắt kiểu trụ:

Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ chỉ giáp phía trên và phía dưới dây quấn mà không bao lấy mặt ngoài của dây quấn, trụ sắt thường bố trí đứng,tiết diện trụ có dạng gần hình tròn, kết cấu này đơn giản, làm việc bảo đảm, dùng ít vật liệu, vì vậy hiện nay hầu hết các MBA điện lực đều sử dụng kiểu lõi sắt này(Hình 1.3)

b.Lõi sắt kiểu bọc:

Kiểu này gông từ không những bao lấy phần trên và phần dưới dâyquấn 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 chữ nhật MBA loạinày có ưu điểm là không cao nên vận chuyển dễ dàng, giảm được chiều dàicủa dây dẫn từ dây quấn đến sứ ra, chống sét tốt vì dùng dây quấn sen kẽ

bố điện áp sét trên dây quấn đều hơn nhưng kiểu lõi sắt này có nhược

điểm là chế tạo phức tạp cả lõi sắt và dây quấn, các lá thép kĩ thuật điệnnhiều loại kích thước khác nhau khi dây quấn quấn thành ống tiết diệntròn, trong trường hợp dây quấn quấn thành ống chữ nhật thì độ bền về cơkém 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 các MBA lò điện (Hình1.4)

c.Lõi sắt kiểu trụ – bọc ( Hình 1.5):

Là kiểu lõi sắt có sự liên hệ giữa kiểu trụ và kiểu bọc Kiểu này haydùng trong các MBA một pha hay ba pha với công suất lớn (hơn100000KVA /1 pha)và để giảm bớt chiều cao của trụ ta có thể san gôngsang hai bên

Đối với MBA có lõi sắt kiểu bọc và kiểu trụ – bọc thì hai trụ sắt phíangoài cũng thuộc về gông Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi

Hình 1.4 Kết cấu mạch từ kiểu bọc

a Một pha ; b Ba pha ;

sắt được ghép từ những lá thép kĩ thuật điện có độ dày 0,35mm có phủ sơncách điện trên bề mặt.

Các kiểu ghép trụ và gông với nhau: Theo các phương pháp ghép trụ

và gông vào nhau ta có thể chia lõi sắt thành 2 kiểu đó là lõi ghép nối vàghép xen kẽ

*Ghép nối: là kiểu ghép mà gông và trụ ghép riêng sau đó được đem

nối với nhau nhờ những xà và bulong ép ( hình 1.6a) kiểu ghép này ghépđơn giản nhưng khe hở không khí giữa trụ và gông lớn nên tổn hao vàdòng điện không tải lớn, vì thế mà kiểu này ít được sử dụng

*Ghép xen kẽ: là từng lớp lá thép của trụ và gông lần lượt đặt xen kẽ

( hình 1.6b) sau đó dùng xà ép và bulong ép chặt Muốn lồng dây vào thì

dở hết phần gông trên ra, cho dây quấn đã được quấn trên ống bakelit lồngvào trụ, trụ được nêm chặt với ống bakelit bằng cách nêm cách điện( gỗ,bakelit) sau đó xếp lá thép vào gông như cũ và ép gông lại

Hình 1.5 Mạch từ kiểu trụ –bọc

1 :Trụ ;2 :Gông ;3 :Dây quấn

Để giảm bớt tổn hao do tính dẫn từ không đẳng hướng khi ghép các láthép ta có thể thêm những mối nối nghiêng giữa trụ và bốn góc, hay có thểcắt vát góc lá thép kĩ thuật điện như (hình 1.6.c.d.e).

Do dây quấn thường quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụsắt thường làm thành hình bậc thang gần tròn

Gông từ vì không quấn dây do đó để thuận tiện cho việc chế tạo tiếtdiện ngang của gông có thể làm đơn giản, hình vuông hình chữ nhật haychữ T Tuy nhiên hiện nay hầu hết các MBA điện lực người ta hay dùngtiết diện gông hình bậc thang có số bậc gần bằng số bậc của tiết diện trụ

Hình 1.6 Thứ tự ghép lõi sắt ba pha.

a Ghép nối; b Ghép xen kẽ mối nối thẳng; c Ghép xen kẽ mối nốinghiêng 4 góc;

d Ghép xen kẽ mối nối nghiêng 6 góc; e ghép xen kẽ hỗn hợp

1.5.2 Dây quấn máy biến áp.

Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA, làm nhiệm vụ thu nănglượng vào và truyền năng lượng ra Kim loại làm dây quấn thường bằngđồng, cũng có thể bằng nhôm ( ít phổ biến)

Dây quấn gồm nhiều vòng dây và được lồng vào trụ lõi sắt giữa cácvòng dây, dây quấn có cách điện với nhau và các cuộn dây được cách điệnvới lõi

Dây quấn MBA gồm có 2 cuộn cuộn cao áp (CA) cuộn hạ áp (HA)đôi khi còn có cuộn trung áp (TA)

Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA , người ta chia ra hai loại dâyquấn chính đó là : Dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

cuộn CA đặt ngoài Bố trí cuộn

CA đặt ngoài sẽ đơn giản đuợc

việc rút đầu dây điều chỉnh

điện áp cũng như giảm được

kích thước rãnh cách điện giữa

các cuộn dây và giữa cuộn dây

với trụ sắt.

Hình 1.7 Dây quấn đồng tâm

b Dõy quấn xen kẽ (Hỡnh1.8) :

Cuộn CA và HA được quấn thành

từng bỏnh cú chiều cao thấp và

quấn xen kẽ, do đú giảm được lực

dọc trục khi ngắn mạch Dõy quấn

xen kẽ cú nhiều rónh dầu ngang

nờn tản nhiệt tốt nhưng về mặt cơ

thi kộm vững chắc so với dõy

quấn đồng õm Dõy quấn kiểu này

cú nhiều mối hàn giữa cỏc bỏnh

dõy

Hình 1.7 Dây quấn xen kẽ

1.5.3 Vỏ máy biến áp:

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 vànắp thùng

a.Thùng MBA :

Thùng máy làm bằng thép, thường là hình bầu dục Lúc MBA làm việc,một phần năng lượng bị tiêu hao, thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõithép, dây cuốn và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của MBA tănglên 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 qui định thì sẽlàm giảm tuổi thọ cách điện và có thể gây sự cố đối với MBA

Trong các MBA để tăng cường làm nguội MBA khi vận hành thì lõiMBA được ngâm trong môi trường dầu Nhờ sự đối lưu trong dầu, nhiệttruyền từ các bộ phận bên trong MBA sang dầu rồi từ dầu qua vách thùng

và truyền ra môi trường xung quanh Lớp dầu sát vách thùng nguội dần sẽchuyển dần xuống phía dưới và lại tiếp tục làm nguội một cách tuần hòancác bộ phận bên trong MBA Mặt khác dầu MBA còn làm nhiệm vụ tăngcường 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 chocác MBA dung lượng từ 30KVA trở xuống

Đối với các MBA cỡ trung bình và lớn, người ta dùng loại thùng dầu

có ống hay loại thùng có bộ tản nhiệt

Hình 1.9 Thùng dầu kiểu ống Hình 1.10 Thùng dầu có bộ tản nhiệt

Ở những MBA có dung lượng đến 10.000KVA Ta dùng những bộtản nhiệt có thêm quạt gió để tăng cường làm nguội MBA

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

b Nắp thùng:

Nắp thùng MBA dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máyquan trọng như: Các sứ ra của đầu dây CA và HA, bình giãn dầu, ống bảohiểm, hệ thống rơle bảo vệ, bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầuđiều chỉnh điện áp của dây quấn CA

giữa dây dẫn ra với vỏ máy Điện áp càng cao thì kích thước vàtrọng lượng sứ ra càng lớn

trên nắp thùng và nối với thùng bằng một ống dẫn dầu Để bảođảm dầu trong thùng luôn luôn đầy, phải duy trì dầu ở một mứcnhất định Đần trong thùng MBA thông qua bình giãn dầu giãn

nở tự do Ống chỉ mức dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu để theodõi mức đầu bên trong

 Ống bảo hiểm: Làm bằng thép thường là trụ nghiêng, một đầunối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh Nếu vì lí donào đó mà áp suất dầu trong thùng cao quá mức cho phép thìđĩa thủy tinh sẽ vỡ để dầu thoát ra lối đó tránh hư hỏng MBA.Chú ý ống bảo hiểm đầu đặt đĩa thủy tinh quay về phía ít ngườiqua lại hay những vị trí ít nguy hiểm nhất

1.6 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA

Nguyên lý làm việc của MBA dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và

sử dụng từ thông biến thiên của lõi thép sinh ra

Các cuộn dấy sơ cấp và thứ cấp trong một MBA không có liên hệ vớinhau về điện mà chỉ có liên hệ với nhau về từ

Xét sơ dồ nguyên lý của một MBA1 pha(hình1.11)

Hình 1.11 Nguyên lý làm việc của MBAĐây là sơ đồ MBA 1 pha 2 dây quấn, máy gồm có 2 cuộn dây Cuộn

sơ cấp có W1 vòng dây và có cuộn thứ cấp có W2 vòng dây được quấntrên lõi thép

I1

I2

Zt

W1

W2U

1

U2

dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2 ở cuộn sơ

Giả thiết điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì từthông do nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin

k=

E1

E2 ¿ U1¿ U2¿

¿ ¿

1.7 TIÊU CHUẨN HÓA TRONG VIỆC CHẾ TẠO MBA ĐIỆN LỰC:

MBA điện lực được chế tạo với tính năng được qui định theo tiêuchuẩn nhà nước như sau

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6391-1-1998 có các qui dịnh

+Điều kiện làm việc của MBA Độ cao không quá 100m so với mực

+ Về dòng công suất: Các giá trị ưu tiên của công suất định mức đốivới MBA công suất đến 10MVA được chọn theo dãy R10 của 10; 16; 25;63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300;1 0.000 KVA.Nếu là MBA một pha thì công suất lấy bằng 1/3 số liệu tâm

+ Về điện áp có các mức sau: 0,22; 0,38; 3,6; 10; 22; 35; 110; 220;500kV Tiêu chuẩn cũng có qui định ký hiệu về cách đấu nối với góc lệchpha trong MBA 3 pha như sau: Kiểu nối sao, tam giác hoặc zic-zac cácdây pha của MBA 3 pha và được đánh dấu bằng các chũ Y, D và Z cho cáccuộn dây cao áp và y, d,z cho các cộn dây hạ áp Nếu điểm trung tính củacuộn dây nói với Y(y) hoặc Z (z) được đưa ra ngoài thì vực đánh dấu phải

là YN (yn) hoặc ZN(zn) cho các phía CA và HA [2]

Các ký hiệu bằng chữ liên quan đến các cuộn dây khác nhau của mộtMBA đều được ghi theo thứ tự giảm dần của điện áp định mức

Sự lệch pha của cuộn dây 3 pha giữa điện áp dây thứ cấp MBA 3 pha

so với điện áp dây so cấp thường được chỉ thị bằng chỉ số của đồng hồ

giờ , trong đó vectơ điẹn áp sơ cấp luôn chỉ số 12 trên mặt đồng hồ tượngtrưng cho kim phút Vectơ điện áp thứ cấp sẽ lệh pha tương ứng ở các vị trílần lượt chỉ các giờ trong đó só 12 có thể coi là số 0 (chỉ số càng cao thì sựchậm pha càng lớn)

1.8 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ:

Để đảm bảo về tính toán hợp lý tốn it thời gian, việc tính toán MBA

sẽ lần lượt tiến hành theo trình tự như sau:

1 Xác định các đại lượng cơ bản:

2 Tính toán các kích thước chủ yếu

cường độ tự cảm của lõi sắt

chính của cuộn dây

bộ lõi sắt

3 Tính toán dây quấn CA và HA

 Tính cuộn dây CA

4 Tính toán ngắn mạch

5 Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ và tham số không tải của máy MBA

6 Tính toán nhiệt và hệ thống làm nguội MBA

Chương 4: Tính toán tham số không tải.

Chương 5: Tính toán cuối cùng mạch từ.

Chương 6: Tính toán nhiệt máy biến áp.

PHẦN II: THIẾT KẾ Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 560KVA

Các số liệu ban đầu:

Dung lượng S = 560KVA

Tần số f=50 Hz

Tổ nối dây /Y-11Y-11

Dòng điện không tải: io% = 2

CHƯƠNG 1:

TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP

BÀI 1: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MBA.

Dựa vào các số liệu ban đầu của nhiệm vụ thiết kế đã cho ta phải xácđịnh các đại lượng điện cơ bản sau đây

1.Dung lượng một pha

- Phía cao áp nối  : Nên ta có If2=I1

8 Chọn kiểu dáng lõi sắt :

Lõi sắt có rất nhiều kiểu , nhưng hầu hết máy biến áp điện lực hiện

9 Chọn các số liệu xuất phát :

Để đáp ứng yêu cầu thiết kế và đơn giản khi tính toán ta chọn máy biến

áp 3pha , 2 dây quấn kiêu trụ phẳng , dây quấn đồng tâm

(tra bảng 19 theo điện áp thử và công suất S = 560 KVA)

* a1 : là chiều dầy dây quấn hạ áp

* a2 : là chiều dầy dây quấn cao áp

* k = 0,53 : là hệ số tra bảng 12 theo điện áp và công suất

* S’=186,67 (KVA): dung lượng trên mỗi trụ

tôn silic sử dụng làm sao cho ít nhất và hệ số điền đầy của lõi sắt lớn Mặtkhác lõi sắt cũng là nơi mà trên đó gắn nhiều bộ phận khác như: Dây quấn,giá đỡ dây dẫn ra, đối với một số MBA còn gắn cả nắp máy để có thể nângcẩu toàn bộ lõi sắt ra khỏi vỏ khi sửa chữa Hơn thế nữa lõi sắt còn có thểchịu được ứng lực cơ học lớn khi bị ngắn mạch dây quấn.

Để các yêu cầu đối với mạch từ như trên được thoả mãn thị việcchọn loại tôn siclic như thế nào là rất quan trọng, với silic có độ dày baonhiêu, thành phần silic bao nhiêu là được Khi tôn silic có thành phần silictrong lá tôn cao quá thì lá tôn sẽ bị giòn, độ đàn hồi kém đi

Ở đây ta chọn loại tôn cán lạnh là vì loại tôn này có ưu điểm vượttrội về khả năng dẫn từ và giảm hao mòn so với tôn cán mỏng Tôn cánlạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tínhdẫn từ không đẳng hướng, do đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôncán nóng Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian dùng tôn cán lạnh chophép tăng cường độ từ cảm trong lõi thép lên tới (1,6->1,65)T trong khi đótôn cán nóng chỉ là (1,4->1,45)T Từ đó giảm được tổn hao trong máy,giảm được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt được đáng kểchiều cao của MBA, rất thuận lợi cho việc chuyên chở Tuy nhiên giáthành tôn cán lạnh có hơi cao nhưng do việc giảm được tổn hao và trọnglượng nên người ta tính rằng vẫn kinh tế hơn những loại MBA được chếtạo bởi tôn cán nóng

13

Cắt lá thép

Do ta sử dụng loại tôn cán lạnh mà do loại tôn cán lạnh có tính dẫn từ không đẳng hướng nên việc ghép nối giữa trụ và gông không thể thực hiện kiểu mối nối vuông góc như tôn cán nóng được vì như vậy góc ghép nối 0 khá lớn làm tăng tổn hao sắt (hình 2.1a) mà ta phải dùng mối nối nghiêng hay là phải cắt vát lá tôn như (hình 2.2) khi đó góc 

 0 sẽ nhỏ đi và tổn hao sắt sẽ giảm đáng kể (hình 2.1b)

14 Tính chọn sơ bộ mạch từ.

* Do xu thế hiện nay trong việc chế tạo m.b.a người ta đều dùng tôncán lạnh có chất lượng cao của các nước phát triển sản xuất nên ở đây ta chọn tôn cán lạnh của Nga sản xuất , mã hiệu 3404 có chiều dầy 0,35 mm

Hệ số tăng cường tiết diện gông ( kg )

KG =

T T

* Để giảm bớt tổn hao do tính dẫn từ không đẳng hướng đối với tôncán lạnh ta dùng lõi thép với cách ghép xen kẽ có 4 mối ghép xiên ở 4 góc của lõi , còn mối nối giữa dùng mối ghép thẳng phương pháp này vừa đơngiản vừa kết cấu vững chắc nên được dùng phổ biến

* theo bảng 4 ta chọn số bậc thang trong trụ là 6 đối với các tấm tôn không có tấm sắt ép , ép trụ bằng nêm với dây quấn , tiết diện trụ không

Hình vẽ tiết diện trụ với số bậc thang trong trụ là 7

15 Từ cảm trong của gông

BG=

B T

1,6 1,025 =1,561 (T)

16 Suất tổn hao trong trụ và gông

Theo bảng 45 trang 216 [ TL1] : Suất tổn hao trong trụ và gông

d: Đường kính đường tròn ngoại tiếp tiết diện ngang của trụ.

l: Chiều cao dây quấn

theo bảng 18,19 trang 193 ta xác định các khoảng cách cách điện chính:

-dây quấn CA đến gông: l02 = l01 = 5 ( cm)

-tấm chắn giữa các pha : δ12=0,3(cm)

19 Các hằng số tính toán ( a,b )

Tra bảng 13,14 trang 191 ta được a=1,36 ; b = 0,46

Đối với dây quấn đồng công suất 560KVA , tổn hao ngắn mạch theo tiêu chuẩn , và cấp điện áp cao áp 22 KV

* Hệ số :

Kf = 0,95( theo bảng 15 tài liệu hướng dẫn )

22.Tính sơ bộ các đại lượng có liên quan

-Trọng lượng 1 góc của lõi

G0 = 0,486.104.KG.Kld.A3.x theo 2-66 TL1

P0=PT+PG=k’f.Pt.GT+kf’.Pg.GG

lõi sắt đối với tôn cán lạnh do từ tính không phục hồi đầy đủ sau khi ủ , hoặc do có thể có mối ghép vuông góc , hoặc do có sự uốn nắn lá tôn lúc

Trong đó :

Pt.GT = P T : Tổn hao trong trụ

Pg.GG = PG :Tổn hao trong gông

-Công suất từ hóa lõi thép MBA

Q0=K”f (QC+Qf+Q) (VA)

Trong đó :

QC=qt.GT+qg.GG=1,775.GT+1,575.GG : công suất từ hoá chung của trụ và gông

kim loại dây quấn tra bảng 16 vói cách làm mát bằng dầu , điều chỉnh

dưới tải điện áp 22kv công suất 560 kva , kim loại làm dây quấn bằng

K: Hệ số phụ thuộc vào điện trở suất của dây quấn Chọn

Với các số liệu mà ta đã tính toán được trong bảng từ đó ta vẽ đồ thị

trọng lượng sắt GFe; trọng lượng dây quấn Gdq; mật độ dòng điện ; giá

a Quan hệ tổn hao không tải P0 và dòng không tải i0 theo 



c Quan hệ giá thành vật liệu tác dụng theo 

* Xét trực quan trên đồ thị ta thấy tại giá trị  =1,5 thì giá thành tác

=> i0 =

6237,48

10.560 = 1,114 ( %)