do an thiet ke may bien ap 1 pha

Vì số vòng dây một lớpnhiều nên điện áp giữa các lớp lớn do đó cách điện không đảm bảo, cần phải tăng cờng cách điện giữa các lớp.. Dây quấn hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn với điện áp đ

2.2 §iÖn ¸p thö nghiÖm cña d©y quÊn theo tcvn

+ d©y quÊn cao ¸p víi UCA = 22 kV th× Ut = 50 kV

+ d©y quÊn h¹ ¸p víi UHA = 0,22 kV th× Ut = 5 kV

C¸c kÝch thíc chñ yªó :

Trong đó:

+l: chiều cao dây quấn , hai dây quấncao áp và hạ áp thờng có chiều dài bằng nhau

Chiều rộng quy đổi của rãnh từ trờng tản giữa cao áp và hạ

áp , với Uth2 = 50 kV, theo bảng 19 sách thiết kế máy biến áp

 Phan Tử Thụ, ta chọn:

hạ áp với trụ sắt

3 Tính chiều rộng quy đổi từ trờng tản.

+Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng :

dụng :

6 Các thông số mạch từ máy biến áp một pha.

chữ E với dây quấn kiểu trụ quấn giữa trụ, mạch từ có mốighép chéo ở góc , ghép thẳng với trụ giữa Trụ dùng băng

đai, gông dùng sắt ép lại, lõi thép dùng thép cán nguội đẳnghuớng 3406 dày 0,35 mm

điện – Trần khánh Hà+ Phan Tử Thụ với S = 50 kVA chọn sơ

bộ số bậc của trụ là 6

+ Hệ số lợi dụnglõi sắt:

bậc của trụ một bậc nhằm mục đích đảm bảo lực ép phân

3404, dµy 0,35 mm s¸ch thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ta cã

+ Tæn haotrong thÐp: PFeT = 1,358w/kg; PFeG = 1,251w/kg

g«ng QG = 1,575VA/ kg, trong khe hë vu«ng gãc qK’’ =0,61VA/ cm2, khe hë chÐo qK’’= 0,0956VA/ cm2

ar: chiều rộng quy đổi từ trờng tản.

Kr = 0.95 : hệ số quy đổi từ trờng tản

f = 50 hZ: Tần số dòng điện;

Unx = 4.7% - thành phần điện áp ngắn mạchphản kháng

Bt = 1.62T : mật độ từ cảm trong trụ

Kld = 0,86: hệ số lợi dụng lõi sắt

2.Trọng lợng trụ sắt.

d = A.x; d12= a.d = A.d.x;  = x4.

ë phÝa ngoµi cña hai g«ng biªn víi träng lîng cña g«ng trªn vµg«ng díi lµ Gg’’; Mét bé phËn gåm hai trô biªn cã träng lîngb»ng träng lîng cña trô gi÷a:

+ Trọng lợng của trụ sắt ở bộ phận thứ nhất là:

.Trong đó:

C = 0,5.d12+0.25d+0,5a12+ a2+a22: chiều rộngcửa sổ mạch từ

d12: đờng kính trung bình của hai dây quấnhạ áp và cao áp

a12: khoảng cách giữa cuộn hạ áp và cao áp

a2: bề rộng cuộn cao áp

B2 = 1,2.104.Kg.Kld.A2.(a12+2.a22)

= 1,2.104.1,03.0,86.0,12112.(0,002+0,03) = 5,45(kg)

4 Tổn hao không tải.

.Trong đó:

pT, pG: suất tổn hao trong trụ và gông của máybiến áp

- hệ số tổn hao phụ trong lõi sắt, với tôn cánnguội lấy = 1,25

5 Công suất phản kháng.

.Trong đó:

+ : hệ số kể đến sự phục hồi không hoàn toànkhi ủ lại lá tôn cũng nh sự uốn nắn và ép lõi sắt, có thể lấy

2,445.GT+1,563.GG+97,8.Gg+136,5.x2

SK = St = 0,875.Kld.A2.x2=

6 Trọng lợng kim loai hai dây quấn

9 Theo lực điện động tác dụng lên dây quấn:

+lực điện động tác dụng lên dây quấn đợc tính nhsau:

Trong đó:

imax = Kn I;

øng suÊt kÐo t¸c dông lªn d©y dÉn.

3 ChiÒu dµy cuén h¹ ¸p: l = 0,3472(m).

4 TiÕt diÖn lâi s¾t :ST = 0,0125 (m2)

5 ChiÒu dµi trô lâi s¾t: lT = l +2.l0 = 0,3971 (m)

6 Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trô lâi s¾t: C = 0,2182(m)220mm

7 ®iÖn ¸p mét vßng d©y: UV = 4,44.f.BT.ST =4,9664(V)

12 Tæn hao kh«ng t¶i:P0 = 239,5286(W).

13 Dßng ®iÖn kh«ng t¶i ph¶n kh¸ng: i0x = 3,951(A)

Ch¬ng 2 TÝnh to¸n d©y quÊn m¸y biÕn ¸p mét pha 3.1 C¸c kiÓu d©y quÊn m¸y biÕn ¸p mét pha.

Theo c¸ch quÊn d©y ta cã ta cã thÓ chia d©y quÊnm¸y biÕn ¸p ra lµm c¸c kiÓuchÝnh sau:

+ d©y quÊn h×nh èng d©y quÊn ch÷ nhËt.+ d©y quÊn h×nh èng d©y dÉn trßn

+ d©y quÊn h×nh xo¾n

+ D©y quÊn xo¾n èc liªn tôc

3.1.1 d©y quÊn h×nh èng d©y quÊn ch÷ nhËt.

+Loại dây này dùng dây tiết diện hình chữnhật quấn thành hình trụ Nếu dòng điện lớn quá thì ghépthành nhiều sợi song song Lúc đó tốt nhất là dùng các sợi cùngkích thớc ghép kề nhau theo hớng trục, không nên ghép kềtheo hớng kính để cho từ thông tản trong các sợi dây giốngnhau và nh vậy tổn hao về dòng điện xoáy trong chúng sẽgiống nhau và về mặt cơ khí ghép hớng trục cũng tốt hơn.

+ Các phơng pháp quấn dây: Quấn nẹp sợidây, quấn dựng sợi dây.Nói chung dây quấn loại này nênquấn nẹp (theo cạnh lớn) sợi dây, không nên quấn gân dựng(theo cạnh nhỏ) sợi dây vĩe khó quấn hơn mà dây quấn dễnghiêng đi; tổn hao phụ do dòng điện xoáy tăng lên, tảnnhiệt lại kém

Hình 3.1.a,b;

+ Nếu quấn dây một lớp ta có kiểu quấn dây quấnhình ống một lớp hay gọi là ống đơn (hình 3.2.a) ; nếuquấn dây hai lớp ta có kiểu dây quấn ống kép (hình 3.2.b).Kiểu hình ống kép thì hai lớp nối tiếp nhau(quấn lớp trong từtrên xuống dới, sau đó lớp ngoài quấn ngợc từ dới lên) Nh vậy

đầu dây phân lớp trong và đuôi dây phân lớp ngoài có

điện áp bằng điện áp pha

+ Nếu Uđm 1000 V cách điện rất đơn giản, hoặc dùng mộtrãnh dầu 48 mm hoặc dùng một ống giấy cách điện là đủ

+Kiểu dây quấn hình ống có nhợc điểm là hai đầukhông có gì giữ chặt nên dễ bị tung ra do đó chỉ dùng chomáy biến áp cỡ nhỏ.Dây quấn hình ống kép ơn định vềmặt cơ khí hơn và nói chung dễ chế tạo cũng đơn giản nêndùng phổ biến trong các máy biến áp có công suất 630 kVAtrở xuống và điện áp dới 6 KV

Hình 3.1.2 a,b.

+ Trong các máy biến áp dây quấn hình ống đơn vàkép chủ yếu dùng làm dây quấn hạ áp

3.1.2 Dây quấn hình ống nhiều lớp.

+ dây quấn hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn(lớn hơn2) đồng tâm (hình 3.2) Vì số vòng dây một lớpnhiều nên điện áp giữa các lớp lớn do đó cách điện không

đảm bảo, cần phải tăng cờng cách điện giữa các lớp Thờngdùng vài lớp giấy cáp là đủ với điện áp 10 KV dùng 3 lớp dày3.0,12 Dây quấn hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn với điện

áp đến 35 KV cần có cách điện tốt hơn; Để đề phòng phóng

điện bề mặt, chiều cao cách điện giữa các lớp phải cao hơn

chiều dài dây quấn từ 2025 mm( cả hai phía) và phải quấnthêm gờ bằng bìa cách điện.

+ Quấn số lớp nhiều quáthì việc tản nhiệt khó khăn do

đó cần phải có rãnh dầu dọc ở giữa Khi làm dây quấn hạ áp

ở trong,rãnh dầu có thể ở giữa dây quấn, còn khi làm cao áp

ở ngoài rãnh dầu thờng bố trí vào quãng 1/2  2/ 5 chiều dầycuộn dây tính từ trong ra ngoài

+Dây quấn có thể sợi hay hai sợi chập lại, ít khi dùng

đến 4 sợi Khi dùng nhiều sợi cũng không cần hoán vị vì vịtrí của nó phân bố đã đều đặn

+ Dây quấn loại này chủ yếu đợc áp dụng chomáy biến áp công suất dới 630 KVA thờng cho cấp điện áp

đến 30 KV

+ Ngoài ra còn có một kiểu gần giống kiểuống nhiều lớp dây dẫn tròn nữa gọi là dây dẫn hình ốngnhiều lớp phân đoạn, ở đây cũng cũng làm dây dẫn tròn.Việc phân đoạn thành nhiều bánh dây nh vậy sẽ giảm điện

áp giữa các lớp cạnh nhau trong từng bánh dây, nhờ đó cóthể cải thiện đợc vấn đề cách điện giữa các lớp Mặt khácviệc làm nguội cuộn dây cũng dễ dàng hơn Nhợc điểm củadây quấn này là việc quấn dây phức tạp hơn

+ Kiểu dây quấn này có số vòng dây ít, tiết diện lớnnên dùng làm dây quấn hạ áp Ưu điểm của nó là chịu đợc lực

cơ học tốt, tản nhiệt tốt Nhng nhợc điểm của nó là chiều dàicủa các sợi dây ghép không bằng nhau nên điện trở khácnhau, từ thông tản không đều (càng xa trụ sắt từ thông tảncàng nhỏ) nên điện kháng tản cũng khác nhau Mặt khácdòng điện không đều làm tăng tổn hao phụ Vì vậy các sợidây chập quấn quanh trụ cần đợc hoán vị.

3.1.3 Dây quấn hình xoắn.

+ Đối với dây quấn hình xoắn mạch đơn theochiều dài dây quấn ngời ta thờng hoán vị ba chỗ gồm: Haihoán vị phân tổ ở khoảng và chiều cao cuộn dây vàmột hoán vị toàn bộ ở giữa cuộn dây

3.1.4.Dây quấn xoắn ốc liên tục.

+ ở đây ta dùng dây dẫn tiết diện chữ nhật quấnliên tục thành nhiều bánh theo đờng xoáy ốc phẳng Nh vậychiều cao bánh dây vừa bằng chiều cao sợi dây Giữa tất cảcác bánh dây hay vài bánh dây một có rãnh dầu ngang (hình

3.4) suốt cuộn dây không có mối hàn nào để nối giữa cácbánh dây nên đợc gọi là dây quấn liên tục Có thể dùng mộthay nhiều sợi dây chập lại để quấn nhng không nên quá 4.

+ Dây quấn liên tục có u điểm là chịu lực cơ họctốt, làm nguội tốt và không có mối hàn Nhng nhợc điểm làquá trình quấn phức tạp, vì khi quấn một bánh từ trong rangoài nh thờng lệ, thì bánh tiếp theo phải quấn từ ngoài vàotrong Muốn quấn đợc bánh này trớc hết phải quấn tạm từtrong ra ngoài nh bánh trớc đó đã, sau đó khi đầy bánh phảigiữ lấy đầu cuối và đầu đầu của nó rồi dùng tay nếp lại đểcho những vòng trong ra ngoài và vòng ngoài vào trong Nhvậy ta đợc đôi bánh thứ nhất Cứ thế iếp tục sang những đôibánh khác

+ Yêu cầu đối với loại dây quấn này là:

- Các đầu ra của dây quấn phải ở phía ngoài cùng bánhdây, để cách điện đỡ phiền phức Nh vậy số bánh phải là sốchẵn

- Khi chập nhiều sợi phải hoán vị giữa các sợi dây

Nh-ng việc hoán vị ở đây có thể tiến hành giữa hai bánh dâycạnh nhau và không làm thay đổi chiều cao của dây quấn + Dây quấn xoáy ốc liên tục đợc dùng chủ yếu làmcuộn cao áp và thờng đợc sử dụng trong dải công suất rộngcác máy biến áp từ 160 100000 kVA và điện áp từ 2 đến

500 KV

3.2 Cách điện trong máy biến áp.

3.2.1 Vật liệu cách điện dùng trong máy biến áp.

a) Giấy cáp: Thờng có các loại giấy cáp dày 0,08;0,12; 0,17 mm Trong các máy biến áp thơng dùng loại giấy loại0,12 mm để bọc quanh các sợi dây đồng; ngoài ra giấy cápcòn dùng làm cách điện giữa các lớp dây quấn hay cắt thànhbăng nhỏ để cách điện cho dây dẫn ra và tăng cờng cách

điện cho các vòng dây đầu cuộn cao áp từ 6, 10 đến500

KV Giấy cáp là một trong những cách điện chính trong máybiến áp Mã hiệu giấy cáp Nga là k-08; k-12; k-17

b) Giấy điện thoại: Mỏng hơn giấy cáp (thơng dày0,05 5% mm) thờng dùng làm cách điện giữa các lớp, cách

điện cho các dây dẫn ra của một số dây dẫn tròn Mã hiệugiấy Nga là KT- 50

c) Vải sơn: Máy biến áp dầu thờng dùng loại vải haylụa đã qua 3 lần tẩm dầu sơn có chiều dầy 0,17; 0,20;0,24mm

d) Băng vải:

Có hai loại: Loại sợi chéo dày 0,54 0,02 mm và loại sợi thẳngdầy 0,28 0,02 mm, rộng từ 1,5 5 cm Trong máy biến ápdùng băng vải này để giữ chặt các vòng dây của dây quấn,hay bọc chặt cách điện của dây quấn không nhằm để cách

điện

đ) Bìa cách điện: Bìa cách điện đợc chế tạothành từng tấm có chiều dầy 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 2,5; 3,0

mm hay cũng có loại chế tạo thành từng cuộn rộng tới 1000

mm, dầy 0,5 mm Thờng dùng làm tấm đệm giữa các bánhdây, giá đỡ cách điện, bức vách tấm chắn, vòng đệm hayống cách điện giữa các dây quấn

e) Thành phẩm ống bakêlit: Thờng làm ống cách

điện, bề đây cả hai phía2;4;6;8 mm và hơn nữa làm cách

điện giữa các dây dẫn ra Các loại ống lớn dùng để cách

điện giữa các dây quấn hay giữa dây quấn với trụ sắt

g) Gỗ: Thờng dùng là gỗ dẻ trắng làm que nêm đểlồng dây quấn và cách điện hình trụ hay làm que nêm giữacác lớp dây quấn nếu U10 KV, cũng có thể dùng làm quenêm lõi sắt và dây quấn hạ áp Gỗ dẻ đỏ dùng làm kẹp dâydẫn ra, làm dầm ép gông.

h) Sứ: Dùng trong máy biến áp dầu để xuyêndây dẫn vào

i) Dầu máy biến áp: Dùng làm cách điện vàlàm nguội máy biến áp

3.2.2 Các kết cấu cách điện và kghoảng cách cách

định mức thời gian tác dụng vài micrô giây Cách điện này

có thể xác định theo độ bền điện cả với tần số 50 hZ và cảvới điện áp xung kích

+ Cách điện giữa các vòng dây chính là nhờcách điện bọc xung quanh sợi dây Các máy biến áp điện lựchiện nay thờng dùng hai loại dây cách điện sau:

-Dây đồng tráng men (ê may) bọc sợi bông đờngkính 1,185,2 mm Dây này của Nga kí hiệu là  b0

- Dây đồng bọc giấy cáp kép, với dây tròn ờng kính 1,185,2 mm; với dây chữ nhật có cạnh nhỏ từ 1,45,6 mm, cạnh lớn từ 3,75  16,0 mm

đ-+ Cách điện giữa các lớp dây:

- Thờng dùng là giấy cáp hay giấy điện thoại,bìa cách điện hay có thể dùng rãnh dầu hoặc dùng rãnhkhông khí dọc trục

3.2.3 Cách điện giữa các bánh dây: Đối với dây quấn

kiểu bánh dây, có thể phân ra làm nhiều loại rãnh khác nhau

Có bánh dây chính, có bãnh dây điều chỉnh điện áp thờng

bố trí ở giữa chiều cao cuộn dây Tuỳ theo từng loại mà kíchthớc và khoảng cách cách điện của chúng khác nhau

+ Đối với bánh dây chính , cách điện giữachúng thờng là các rãnh dầu ngang (hình3.2.3 a) hoặc cóthêm những đệm cách điện thẳng (hình 3.2.3c,d) hay

đệm gẫy góc (hình 3.2.3a) Tròng hợp thêm cách điện giữa

là dùng cho bánh dây có điện áp lớn Chiều rộng rãnh dầu ờng không chọn nhỏ hơn 4 m; nếu dùng đệm cách điện thìghép hai tấm, mỗi tấm dầy d = 5 mm với đầu thừa a 6 mm

th-3.3 Các kiểu bố trí đoạn dây điều chỉnh và cách

điều chỉnh dây quấn cao áp

+Nh ta đã biết tải của máy biến áp luôn thay đổi.Khi tải thay đổi, điện áp ra của máy biến áp cũng thay đổitheo Để duy trì điện áp ra ổn định, cần phải thiết kế các

đầu dây điều chỉnh điện áp để thay đổi số vòng dây chothích hợp Các đầu dây điều chỉnh (hay còn gọi là đầuphân áp) thờng bố trí trên cuộn cao áp gồm nhiều vòng dây

do đó dễ điều chỉnh chính xác; mặt khác dòng điện lại nhỏnên có thể làm bộ đổi nối nhỏ, gọn

+ ở các máy biến áp giảm áp muốn tăng hay giảm

điện áp cuộn hạ áp thì phải tăng hay giảm cuộn cao áp; ở cácmáy biến áp tăng áp muốn tăng hay giảm cuộn cao áp thì phảităng hay giảm số vòng dây trên bản thân cuộn cao áp Việc

điều chỉnh nói trên đợc tiến hành bằng tay khi máy biến áp

đợc cắt ra khỏi lới điện- ta gọi là điều chỉnh điện áp khôngkích thích (ĐKT) Muốn điều chỉnh tự động và không phảicắt máy biến áp ra khỏi lới điện thì phải có thiết bị điềuchỉnh điện áp tự động dới tải Những máy biến áp nh vậy gọi

là máy biến áp điều chỉnh dới tải (ĐDT)

+ Tiêu chuẩn quốc tế với máy biến áp công suất 25200.000 KVA khi điều chỉnh không kích thích thì cuộn cao

áp bố hai đến 4 cấp điều chỉnh: + 5,+ 2,5;-2,5;- 5% điện áp

định mức Việc chuyển đổi các đầu điều chỉnh điện áp

đợc tiến hành nhờ bộ đổi nối riêng đặt trong máy biến áp cótay quay điều khiển.

+ Khi điều chỉnh điện áp sẽ có một số vòng dâykhông có dòng điện do lực tác dụng đặt lên trọng tâm dâyquấn lệch đi làm cho máy biến áp chịu những lực chiều trục

đáng kể Cách bố trí và chọn các đoạn điều chỉnh điện ápphải đảm bảo làm sao cho lực đó nhỏ nhất (đặc biệt là khi

có ngắn mạch) và từ trờng tản đợc đều đặn hơn

Có các kiểu bố trí đoạn dây điều chỉnh sau:

a) Đoạn dây điều chỉnh cuối dây quấn (hình 3.3.a)Kiểu này hay dùng trong máy biến áp công suất tới 160 KVA với

nằm ở lớp ngoài Đối với máy biến áp có công suất 250 KVA trởlên, để tránh lực cơ học tác dụng lên các vòng dây khi ngắnmạch, thờng đoạn dây điều chỉnh nằm ở lớp ngoài cùng, mỗinấc điều chỉnh đợc bố trí làm hai nhóm trên dới dây quấnnối nối tiếp với nhau (hình 3.3.b) và phân bố đều trên toànchiều cao dây quấn nên không xuất hiện lực chiều trục Chú

ý rằng hai nhóm của đoạn dây điều chỉnh phải quấn cùngchiều với dây quấn chính

b) Đoạn dây điều chỉnh ở giữa dây quấn với đầudây nối “ngợc” hình 3.3.c: Kiểu này thờng dùng cho các máybiến áp có công suất không quá 1000 KVA và điện áp đến38,5 KV với dây quấn hình ống nhiều lớp phân đoạn haydây quấn xoáy ốc liên tục Để đảm bảo từ thông cùng chiềutrong lõi sắt, hai nửa cuộn dây phải quấn ngợc chiều nhau.Kiểu này lực chiều trục nhỏ, nhng điện áp giữa hai đầu A1 Xrất lớn nên phải tăng cờng cách điện ở đó, chiều cao dâyquấn sẽ tăng lên Vì vậy không dùng với điện áp quá cao

c) Đoạn dây điều chỉnh ở giữa dây quấn với đầunối “ thuận” (hình 3.3.d) kiểu này dùng cho các loại dây quấn

nh kiểu th hai đã trình bầy trong hình 3.3.c, nhng với điện

áp cao hơn từ 3 220 KV và khắc phục đợc những nhợc

điểm của kiểu trên

3 4 Tính toán dây quấn hạ áp.

1.Lựa chọn dây quấn :

+ Theo bảng 38 sách thiết kế máy điện – Phan Tử Thụ.

Ta xem xét 2 kiểu dây quấn thờng hay sử dụng phía hạ áp vớimáy biến áp một pha công suất : S = 50 KVA

-Loại dây quấn hình ống một hay hai lớp dây dẫnchữ nhật, dùng chủ yếu cho phía hạ áp; công nghệ chế tạo

đơn giản rẻ làm lạnh tốt; độ bền cơ thấp, chịu đợc công suấttới 630 KVA, dòng đến 800 A, điện áp đến 6 KV

- Dây quấn kiểu hình xoắn, kép dây dẫn chữnhật, dùng chủ yếu cho phía hạ áp; độ bền cơ cao, cách điệnbảo đảm, làm lạnh tốt; giá thành cao hơn so với dây quấnhình ống, cấp công suất 160 KVA trở lên, dòng 300 A trở lên,

và chịu đợc điện áp tới 35 KV

+ Ta lựa chọn kiểu dây quấn 1: Kiểu dây quấnhình ống chữ nhật hai lớp, dây dẫn bằng đồng