TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN
Tính toán kích thướt chủ yếu MBA
1.1.1 Các thông số cơ bản:
S(kVA) U1/U2 (kV) ± 2 x 2,5% Tổ nối dây P0(W) Pn(W) F ( Hz) Un% I0%
1.1.2 Công suất mỗi pha của máy biến áp:
Sf= = = 533.333 (kVA) m: số pha của máy biến áp
* Công suất trên mỗi trụ:
S’= = = 533.333 (kVA) t: số trụ của máy biến áp, với máy biến áp 3 pha t = 3
Vì máy biến áp nối Y nên dòng điện dây bằng dòng điện pha
* Điện áp pha định mức:
Các thành phần điện áp ngắn mạch:
Thành phần điện kháng của điện áp ngắn mạch:
Ux% = = = 5.88 Điện áp thử của các dây quấn :
- Phía hạ áp : Ut3= 5 (kV)
- Phía trung áp: Ut2 = 55 (kV)
- Phía cao áp : Ut1 (kV)
- Chiều rộng qui đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp :
Với điện áp Ut1 (kV), theo bảng 7, ta xác định được khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp là a12' (mm) Trong rãnh a12, cần lắp đặt ống cách điện có độ dày là 12=5 (mm).
Trị số k theo bảng 4, ở cấp điện áp 35 (kV) chọn k =0,48
Chọn vật liệu làm lỏi sắt
Chọn tôn cán lạnh của Nhật mã hiệu 27ZH95 , có chiều dày lá thép 0,27 mm
Ta chọn mật độ từ cảm trong trụ: Bt = 1,65 (T)
Theo bảng 24, chọn hệ số tăng cường gông : kg=1,015
Với máy biến áp công suất 1600 kVA, thì phải dùng phương pháp ép đảm bảo hơn như dùng đai thép hay băng vải thuỷ tinh
Bằng xà, đai ép bán nguyệt
Hình dạng, tiết diện gông: số bậc ít hơn trụ 1 đến 2 bậc
Theo bảng 2, chọn số bậc thang trong trụ là 7, số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ một bậc, tức gông có 6 bậc
Theo bảng 2, chọn hệ số chêm kín : kc=0,9
Theo bảng 3, chọn hệ số điền đầy : kđ=0,945
Hệ số lợi dụng của lõi sắt là :
Mật độ từ cảm trong gông:
Bg === 1,625 (T) Mật độ từ cảm ở khe hở không khí mối nối thẳng :
Bk’’= Bt = 1,65 (T) Mật độ từ cảm ở khe hở không khí mối nối xiên :
Suất tổn hao thép trong trụ và gong
Bt =1,65 T , tra bảng 22 được Pt =0,8765 (W/kg)
Bg=1,625T không có giá trị trong bảng ta tiến hành nội suy:
Bg=1,62 T , tra bảng 22 được Pg =0,8325 (W/kg)
Bg=1,63 T , tra bảng 22 được Pg =0,8472 (W/kg)
Do đó giá trị Pg ứng với Bg =1,625 T là:
* Suất từ hóa giữa trụ và gông:
Bt = 1,65 T , tra bảng 22 được qt = 1,1(VA/kg)
Bg =1,625 T ta tiến hành nội suy :
Bg =1,62 T , tra bảng 22 được qg =1,0172 (VA/kg)
Bg =1,63 T , tra bảng 22 được qg =1,0448 (VA/kg)
Do đó, suất từ hóa của gông ở giá trị Bg = 1,625T là: qg= 1,0172 += 1,031 (VA/kg)
* Suất từ hóa ở khe không khí khi ghép xen kẽ các lá tôn: Ứng với mối nối thẳng:
Với Bk’’=1,65 (T), tra bảng 22 được qk’’58 (VA/m2)
Bk’=1,16 (T) , tra bảng 22 ta được qk’H1 (VA/m2).
Bk’=1,17 (T) , tra bảng 22 ta được qk’H9 (VA/m2).
Do đó, suất từ hóa ở khe hở không khí (với mối nối xiên) ứng với
Các khoảng cách cách điện chính
Theo bảng 6 , với Ut (kV) ta chọn các khoảng cách cách điện:
- Giữa trụ và dây quấn hạ áp: a010 (mm)
- Giữa dây quấn hạ áp và cao áp: a12 ' (mm)
- Ông cách điện giữa dây quấn hạ áp và cao áp: 21 =5 (mm)
- Giữa dây quấn cao áp và cao áp: a220 (mm)
- Giữa dây quấn cao áp đến gông: l01= l02u (mm)
- Tấm chắn giữa các pha: 22=3 (mm)
- Phần đầu thừa của ống cách điện: lđ2P (mm)
- Các hằng số tính toán a,b lấy gần đúng theo bảng 25, 26: a=1,4; b= 0,32 ; e=0,41
Hệ số kf là yếu tố quan trọng để tính toán tổn hao phụ trong dây quấn, dây dẫn, vách thùng và các chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây ra.
- Hệ số dây quấn kdq = 2,46.10 -2
Đường kính trụ sắt
- Hệ số Rôgvski Kr lấy gần đúng, Kr = 0,95
GFe = Gt + Gg =+(123,77 +63,53)x 2 +545,49 x 3 Trọng lượng dây quấn:
C1 = kdq.S.a 2 / (kf.klđ 2.Bt 2.Unr.A 2 )
Trọng lượng dây quấn kể cả cách điện và phần dây quấn tăng thêm:
Tính sơ bộ các tổn hao
Hệ số phụ kf’ được xác định là 1,25, thể hiện trong công thức P0 = kf’.(Pt.Gt + Pg.Gg) = 1,25(0,8765.Gt + 0,8398Gg) Đối với tôn cán lạnh, do tính chất phục hồi từ tính sau khi ủ hoặc do quá trình uốn nắn, tổn hao tăng lên khi lắp ghép, dẫn đến việc sử dụng kf’=1,25.
Thành phần phản kháng của dòng điện không tải có thể tính theo công suất từ hóa Q(VA): i0x% = % Công suất từ hóa:
Trong đó : kf’’: hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn cũng như uốn nắn và ép lõi sắt, chọn kf’’=1,25.
Qc : công suất tổn hao chung của trụ và gông :
Qc =qt.Gt + qg.Gg =1,1.Gt + 1,031Gg
Qf : công suất từ hóa phụ đối với góc có mối nối thẳng
- Trọng lượng một góc mạch từ:
Với công suất từ 1000 KVA trở lên ta có:
Q : công suất từ hóa ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép.
Tiết diện tác dụng của trụ (tính lại):
Để tính toán các thông số kỹ thuật của cuộn dây, ta có công thức Q = 3385,6.0,0359 x 2 = 121,54 x 2 (VA) cho đường kính trung bình của rãnh dầu giữa hai dây quấn, được xác định là d12 = a.d = 1,4.d Chiều cao của dây quấn được tính theo hệ số hình dáng Đối với dòng không tải, ta có i0x = i0r = i0 Cuối cùng, mật độ dòng điện trong dây quấn cũng cần được xác định để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
K là hằng số phụ thuộc vào điện trở suất của dây quấn
1.6.2 Lập bảng xác định trị số tối ưu: trong khoảng 1,8 2,4 Gía trị β tìm được phải thõa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật và kinh tế và đồng thời thõa mãn điều kiện P0 = 2500 W
C ’ td=GFe+Kdq.Fe.Gdd 2763.013 2779.304 2790.020 2802.152 2829.977
Với giới hạn P0 2500 W, và C tdmin( ) >C tdmin( ).
Tính toán lại kích thước chủ yếu và các tổn hao
1.7.1 Đường kính của trụ sắt là: d =A.x = 0,232.1,203 =0,279 (m) Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất: d=0,28 (m)
Với =1,836 ta có: x= = 1,207 x 2 = = 1,45 x 3 = = 1,758 Trọng lượng của trụ:
Gt= +A2.x 2 = + 123,77 1,45 = 877,31(kg)Trọng lượng gông:
Gg.x 3 + B2.x 2 = 1051,98(kg) Trọng lượng sắt gông:
= 1929,29(kg) Trọng lượng dây quấn:
Gdq= C1/x 2 = 452,51(Kg) Kiểm tra mật độ dòng điện:
= 4,033.10 6 ( A/m 2 ) Trọng lượng dây dẫn kể cả cách điện:
Gdd=1,06.Gdq= 479,66 (kg) Tổn hao không tải:
P0=1,25(0,8765Gt+0,8398Gg) = 2065,52 (W) Dòng điện không tải:
Q: công suất từ hóa (VA)
Qc : công suất tổn hao chung của trụ và gông
Qc = qt.Gt + qg.Gg = 1,1 877,31+ 1,031 1051,98
Qf : công suất từ hóa phụ đối với góc có mối nối thẳng :
Q : công suất từ hóa ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép
I0 = = = 0,49% Đường kính trung bình của rãnh dầu: d12 =1,4.d=1,4.0,28 =0,392 (m) Chiều cao dây quấn sơ bộ: l= = = 0,579 (m) Tiết diện hữu hiệu của trụ sắt:
Tt =kđ.Tb = kld = 0,8505 = 0,052 (m 2 ) Điện áp một vòng dây:
1.7.2 Kiểm tra ứng suất kéo tác dụng lên tiết diện dây:
Máy biến áp 3 pha dây đồng nên:
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN
Các yêu cầu chung đối với dây quấn
Các yêu cầu chung chia làm 2 loại: yêu cầu về vận hành và yêu cầu về chế tạo.
2.1.1 Yêu cầu về vận hành gồm các mặt điện, cơ và nhiệt:
Khi vận hành máy biến áp, dây quấn thường có điện áp, do đó yêu cầu cách điện phải tốt để chịu được điện áp làm việc bình thường cũng như quá điện áp khi đóng ngắt mạch điện hoặc do sét Quá điện áp do đóng ngắt ảnh hưởng chủ yếu đến cách điện chính của máy biến áp, bao gồm cách điện giữa các dây quấn và giữa dây quấn với vỏ máy Trong khi đó, quá điện áp do sét thường tác động đến cách điện dọc của máy biến áp, ảnh hưởng đến các vòng dây giữa các lớp dây hoặc giữa các bánh dây.
- về mặt cơ học: dây quấn không đươc biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của lực cơ học do dòng ngắn mạch gây ra
- về mặt chịu nhiệt: khi vận hành bình thường cũng như ngắn mạch dây quấn không có nhiệt độ cao quá
2.1.2 Yêu cầu về chế tạo:
Dây quấn chế tạo đơn giản tốn ít nguyên liệu và nhân công thời gian chế tạo nhanh giá thành hạ nhưng vẫn đảm bảo về mặt vận hành
Dây quấn máy biến áp là 1 bộ phận dùng để thu nhận năng lượng vào và truyền tải năng lượng đi
Theo phương pháp bố trí dây quấn trên lõi thép có thể chia dây quấn biến áp thành 2 kiểu chính: đồng tâm và xen kẽ
Dây quấn đồng tâm bao gồm cuộn hạ áp và cao áp được quấn thành hình ống đồng tâm Trong quá trình bố trí, cuộn cao áp thường được đặt ở bên ngoài, còn cuộn hạ áp ở bên trong, giúp dễ dàng rút đầu dây điều chỉnh điện áp và giảm kích thước cách điện với trụ.
Dây quấn xen kẽ là loại dây quấn cao áp và hạ áp được cuộn thành từng bánh thấp và xen kẽ, giúp giảm lực chiều trục khi xảy ra ngắn mạch Với nhiều rãnh dầu ngang, dây quấn xen kẽ có khả năng tản nhiệt tốt hơn Tuy nhiên, nó kém vững chắc hơn so với dây quấn đồng tâm và có nhiều mối hàn giữa các bánh dây.
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP
2.2.1 Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp:
* Mật độ dòng điện trung bình:
Jtb=0.746.kf = 0,746.0,93 .10 4 = 4,04(MA/m 2 ) Tiết diện sơ bộ của một vòng dây của dây quấn hạ áp:
Theo bảng 38 trang 221 [TL1] với máy biến áp có:
Chọn kết cấu dây quấn hình xoắn kiểu xoắn đơn, chọn chiều cao rãnh dầu ngang sơ bộ hr =5mm
Dựa vào bảng 9 ta chọn số đệm cách điện giữa các bánh dây là 10.
Chiều cao hướng trục của mỗi vòng dây (kể cả cách điện ) sơ bộ là : hv2 = – hr2= - 0,005 = 0,031 (m) = 31(mm)
Vì hv2> 15(mm) do đó ta chọn dây xoắn kép hình chữ nhật, dây quấn có rãnh dầu ngang giữa, hoán vị phân bố đều
Rãnh dầu ngang giữa các nhóm có kích thước là 5 mm Theo bảng 8 trong tài liệu [PL], chúng ta chọn tiết diện cho mỗi vòng dây bao gồm 8 sợi song song, được chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm có 4 sợi.
Trong đó: ПБ là mã hiệu dây dẫn đồng tiết diện chữ nhật tieõu chuaồn nvH = 4 là số sợi chập
TdH = 18,7 là tiết diện tiêu chuẩn của mỗi sợi chập a: chiều dày dây dẫn tiêu chuẩn b: chiều rộng dây dẫn a ’ = a + 2.δ = 1,7 + 0,5 = 2,2 mm b ’ = b + 2δ = 15,1+ 0,5 = 15,6 mm
2.δ = 0,5 mm là chiều dày cách điện hai phía theo tieõu chuaồn
* Tiết diện mỗi vòng dây gồm 2 sợi chập lại là:
* Chiều cao thực của mỗi vòng dây là: hvH=2.b ’ + = 2.15,6 +5 = 36,2 (mm)
* Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp:
* Chiều cao thực của dây quấn hạ áp : Đối với dây quấn hình xoắn kép hoán vị phân bố đều có rảnh dầu giữa tất cả các bánh dây:
Bề dày của dây quấn hạ áp được tính toán là aH = 0,0068 m, với số sợi chập là nvH = 8 sợi Đối với dây quấn hình xoắn mạch kép, n = 2 Chiều rộng của dây quấn khi có cách điện là a' = 2,2 mm.
* Đường kính trong của dây quấn hạ áp:
DH ’=d+2a01.10 -3 =0,28+2.30.10 -3 = 0,34 (m) Với a01: khoảng cách giữa trụ và dây quấn hạ áp, a010 (mm)
* Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp:
2.2.2 Trọng lượng đồng của dây quấn hạ áp:
Trọng lượng đồng của dây quấn hạ áp kể cả cách điện:
2.2.3 Bề mặt làm lạnh của dây quấn hạ áp:
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP
2.3.1 tính số vòng dây cao áp:
Số vòng dây cao áp khi điện áp định mức:
Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp:
Ta chọn sơ đồ hình 37d trang 167[TL1] làm sơ đồ điều chỉnh điện áp ẹieọ n áp(
Thành lập các cực của đầu dây quấn ứng với đầu ra của nấc điều chỉnh điện áp mỗi pha Ta vẽ pha A, pha B và pha C tương tự pha A.
2.3.2 Sơ bộ chọn mật độ dòng điện theo công thức:
* Chọn sơ bộ tiết diện dây dẫn:
Theo bảng 12, với các thông số S = 1600(KV), IC = 393(A), UC = 5000(V) và TC’ = 6,39(mm²), chúng ta chọn kết cấu dây quấn kiểu bánh dây xoáy ốc liên tục với dây dẫn hình chữ nhật Chiều cao rãnh dầu ngang được xác định là hr = 5(mm).
Theo bảng 21 trang 199[TL1] ta chọn dây chữ nhật mã hiệu
Có qui cách như sau : ПБ-1 ; 6,54
* Mật độ dòng điện thực:
* Chiều cao mỗi bánh dây: hbc =b ’ 10 -3 = 5.10 -3 = 5 (mm)
* Số bánh dây trên mỗi trụ sắt : nbc = = = 57,9 = 58 (bánh)
* Số vòng dây trong mỗi bánh dây:
* Chiều cao thực của dây quấn cao áp :
Lc = { b’.nbc + k.[hr(nbc – 2) + hdc]}.10 -3 = { 5.58 + 0,96[ 5(58 – 2) + 12]} 10 -3 = 0,57(m)
Hệ số K = 0,96 phản ánh sự co ngót của dây quấn sau quá trình sấy khô và ép Khoảng cách tối thiểu của rãnh điều chỉnh được quy định trong bảng 28, trang 205.
* Chiều dày dây quấn cao áp : ac = a ’ Wbc.10 -3 =2.20.10 -3 = 40.10 -3 (m) = 40(mm)
* Đường kính trong của dây cao áp :
* Đường kính ngoài của dây quấn cao áp :
* Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau:
2.3.3 Bề mặt làm lạnh của dây quấn cao áp :
2.3.4 Trọng lượng dây quấn cao áp :
Trọng lượng đồng của dây dẫn nối tiếp kể cả cách điện (theo bảng 29 trang
206 [TL1] cần phải tăng trọng lượng dây dẫn lên 2%)
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN TRUNG ÁP
* Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp:
* Số vòng dây tương ứng với các đầu phân áp:
2.4.2 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện:
* Chọn sơ bộ tiết diện dây dẫn:
Theo bảng 12, với các thông số S00(KV), IT1,492(A), UT"000(V) và TC = 7,63(mm²), chúng ta lựa chọn kết cấu dây quấn kiểu bánh dây xoáy ốc liên tục sử dụng dây dẫn hình chữ nhật Chiều cao rãnh dầu ngang được xác định là hr = 5(mm).
Khi chọn kích thước dây dẫn, hãy tham khảo bảng 21 trang 199 để chọn dây dẫn chữ nhật với mã hiệu phù hợp Bạn có thể sử dụng 1, 2 hoặc 4 sợi ghép song song, và lựa chọn một dây với qui cách như sau: ПБ-1; 8,14.
* Tiết diện toàn phần của một vòng dây:
* Mật độ dòng điện thực:
* Chiều cao của mỗi bánh dây:
* Số bánh dây trên mỗi trụ sắt: nbT= = 10 3 = 59,44 60 (bánh)
* Số vòng dây trên mỗi bánh dây:
* Chiều cao thực của dây quấn trung áp:
* Chiêu dày dây quấn trung áp: aT = a W ' bT 10 3 = 2,5.12.10 3 = 30 10 3 (m) = 30(mm)
* Đường kính trong của dây quấn trung áp:
* Đường kính ngoài của dây quấn trung áp :
* Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau:
2.4.3 bề mặt làm lạnh của dây quấn trung áp:
Giữa các bánh dây đều có rảnh dầu
2.4.4 Trọng lượng dây quấn trung áp :
Trọng lượng đồng của dây dẫn nối tiếp kể cả cách điện (theo bảng 29 trang
206 [TL1] cần phải tăng trọng lượng dây dẫn lên 2%)
* Trọng lượng toàn bộ dây quấn:
Gcu= GcuH + GcuC + GcuT = 50,898+ 258,18+ 201,43 = 506,56 (kg)
* Trọng lượng toàn bộ dây dẫn kể cả cách điện:
TÍNH TỔN HAO VÀ THAM SỐ NGẮN MẠCH
Tổn hao đồng
3.1.1 Tổn hao đồng trong dây quấn hạ áp :
3.1.2.Tổn hao đồng trong dây quấn cao áp :
3.1.3.Tổn hao đồng trong dây quấn trung áp:
Tổn hao phụ trong dây quấn
3.2.1 Tổn hao phụ trong dây quấn hạ áp : Đối với dây đồng tiết diện chữ nhật.Với n >2 ta có : kfH =1 + 0,095.10 8 2 a 4 n 2 = 1 + 0,095.10 8 (0,696) 2 (1,7.10 -3 ) 4 4 2 = 1,006 a: kích thước của dây dẫn theo hướng thẳng góc với từ thông tản phía hạ áp n : số thanh dẫn của dây quấn thẳng góc với từ thông tản phía hạ áp
Dây dẫn có kích thước song song với từ thông tản phía hạ áp được tính theo công thức kr = 10 - 3 0,95 = 0,696, với hệ số Ragovski là kr và số thanh dẫn của dây quấn song song là m = 10 3 = 25,454.
3.2.2 Tổn hao phụ trong dây quấn cao áp: kfC = 1+ 0,095.10 8 2 a 4 n 2
Kết quả tính toán được thể hiện qua công thức: 1 + 0,095.10^8.(0,427)^2.(1,5.10^-3)^4.22^2 = 1,003 Trong đó, a là kích thước của dây dẫn theo hướng thẳng góc với từ thông tản phía cao áp, và n là số thanh dẫn của dây quấn thẳng góc với từ thông tản phía cao áp.
= kr = 10 -3 0,95= 0,427 b : kích thước của dây dẫn theo hướng song song với từ thông tản phía cao áp kr : hệ số Ragovski m = 10 3 = 10 3 = 57
3.2.3 Tổn hao phụ trong dây quấn trung áp: kfT = 1+ 0,095.10 8 a 4 n 2 = 1 + 0,095.10 8 0,414) 2 (2.10 -3 ) 4 12 2 = 1,002 a : kích thước của dây dẫn theo hướng thẳng góc với từ thông tản phía trung áp n : số thanh dẫn của dây quấn thẳng góc với từ thông tản phía trung áp
= kr = 10 -3 0,95= 0,414 b: kích thước của dây dẫn song song với từ thông tản phía trung áp kr : hệ số Ragovski m = 10 3 = 10 3 = 58,9
Tổn hao chính trong dây dẫn ra
3.3.1 Tổn hao dây quấn hạ áp :
Khi dây quấn nối hình sao, ta có chiều dài dây dẫn ra hạ áp:
LrH=7,5.lH =7,5.0,524= 3,93(m) Trọng lượng đồng dây dẫn ra hạ áp:
TrH : tiết diện dây dẫn ra của cuộn hạ áp, TrH 5,6.10 -6 (m 2 )
: điện trở suất, với đồng cu 00 (kg/m 3 )
* Vậy tổn hao dây dẫn ra dây quấn hạ áp:
3.3.2 Tổn hao dây quấn cao áp:
Chiều dài dây dẫn cao áp :
Trọng lượng đồng dây dẫn ra:
TrC : tiết diện dây dẫn ra của cuộn cao áp, TrC =6,54.10 -6
: điện trở suất, với đồng cu 00 (kg/m 3 )
* Vậy tổn hao dây dẫn ra của dây quấn nối tiếp:
3.3.3 Tổn hao dây quấn trung áp:
Chiều dài dây quấn trung áp :
- Trọng lượng đồng dây dẫn ra:
TrT : tiết diện dây dẫn ra của cuộn trung áp, TrT = 8,14.10 -6
: điện trở suất, với đồng cu 00 (kg/m 3 )
* Vậy tổn hao dây dẫn ra của dây quấn trung áp :
Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kết cấu
Pt k.S 0,025.1600 = 400 (W) Trong đó: k : hệsố, tra bảng 40 trang 212[TL1], k=0,025
Tổng tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp là
Pn = PcuH.kfH + PcuC.kfC + PcuT.kfT +PrH + P rC + P rT+ Pt
+7093,87 1,002+192,3+9,73 +11,22 +400 = 19774,7(W) Vậy tổn hao khi điện áp UC=UCdm:
So với sai lệch % lúc đầu là :
Điện áp ngắn mạch
* Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng:
* Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng:
= = = 2,124 ar : chiều rộng qui đổi của rãnh từ tản ar =a12 + =0,05 kr : hệ số kể đến từ thông tản trụ thực tế không hoàn toàn đi dọc trục, kr =0,95
* Điện áp ngắn mạch toàn phần đối với lưới của máy biến áp:
* Sai lệch so với tiêu chuẩn :
Sai số này nằm trong phạm vi cho phép 5(%)
Tính lực cơ học của dây quấn máy biến áp khi ngắn mạch
Khi máy biến áp gặp sự cố ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch sẽ tăng lên đáng kể Mặc dù vấn đề nhiệt không phải là yếu tố quan trọng nếu có thiết bị bảo vệ hiệu quả, nhưng lực cơ học gây ra từ sự cố này có thể gây nguy hiểm cho dây quấn của máy biến áp Do đó, trong quá trình thiết kế, cần xem xét các lực cơ học tác động lên dây quấn để đảm bảo độ bền và an toàn cho máy biến áp trong trường hợp xảy ra ngắn mạch.
* Tính dòng điện ngắn mạch cực đại:
Iđm : dòng điện định mức của đầu phân áp, Iđm =IT&,243 (A)
Un : điện áp ngắn mạch toàn phần, Un = 5,83(%)
Sđm : dung lượng định mức của máy biến áp, Sđm 00(kVA)
Sn : công suất ngắn mạch của mạng điện cung cấp, tra bảng 40b trang 212[TL1] ta được: Sn= 2500(KVA)
* Trị số cực đại của dòng điện ngắn mạch:
Khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch bao gồm hai thành phần chính: thành phần chu kỳ và thành phần tự do không chu kỳ Trong đó, thành phần tự do không chu kỳ gây ra sự gia tăng đột ngột trị số dòng điện ngắn mạch tức thời Công thức tính dòng điện ngắn mạch cực đại được biểu diễn là: imax = 2.( ) 2 .(1 ) nr nr nx nx.
* Tính lực cơ học khi ngắn mạch:
Khi ngắn mạch, dây quấn phải chịu lực cơ học lớn, có thể gây hư hỏng nếu không được xem xét kỹ lưỡng Lực cơ học này phát sinh từ sự tương tác giữa dòng điện trong dây quấn và từ thông tản.
Khi hai dây quấn có cùng chiều cao và các vòng dây quấn được phân bố đều, từ trường tản sẽ xuất hiện với hai thành phần: thành phần dọc trục B và thành phần ngang trục B’ Mỗi thành phần của từ trường tản này sẽ tạo ra lực tác dụng tương ứng.
* Từ trường tản dọc B tác dụng với dòng điện gây ra lực hướng kính Fr:
* Ưng suất nén do lực hướng kính gây nên:
* Ưng suất nén trong dây quấn hạ áp: nrH = = = 65,711(Mpa)
- Đối với dây quấn hạ áp:
- Đối với dây quấn cao áp:
- Đối với dây quấn trung áp:
Bố trí dầu phân áp ở giữa dây quấn cao áp giúp điều chỉnh điện áp, trong khi một số vòng dây quấn cao áp không mang điện tạo ra từ trường tản ngang thứ hai B’’ Điều này dẫn đến sự hình thành lực dọc trục thứ hai Ft, với qFt = Fr.
Trong bài viết này, m đại diện cho các hình thức bố trí khác nhau của dây quấn Khoảng trống lớn nhất của những vòng dây không mang điện được ký hiệu là lx, với công thức tính là lx = 2(4.hr + b’ 4) + 12 Khi áp dụng các giá trị, ta có lx = 2.(4.5 + 4.75.4) + 12, kết quả là 90 mm Ngoài ra, l’’ là khoảng cách từ trụ đến vách thùng.
B: là kích thước ngang thùng của vỏ thùng tính ở chương thiết kế vỏ máy. Vậy:
Lực nén chiều trục cực đại trong dây quấn:
- Đối với dây quấn hạ áp:
- Đối với dây quấn cao và dây quấn trung áp:
Ta nhận thấy rằng lực nén theo chiều trục lớn nhất tác dụng lên chính giữa dây quấn hạ áp, tại đó:
FnH550 (N). Ưng suất nén lên các tấm đệm cách điện giữa các bánh dây :
= = 0,67(Mpa) < 35 40 (Mpa) n : số miếng đệm theo chu vi vòng tròn dây quấn, n a,b : kích thước miếng đệm: a=0,3(m): b=0,04 (m)
TÍNH CHÍNH XÁC MẠCH TỪ VÀ TÍNH THAM SỐ KHÔNG TẢI
Chọn kết cấu lõi thép
Chúng tôi chọn kết cấu lõi thép kiểu 3 pha 3 trụ với lá thép ghép xen kẽ, sử dụng tôn cán lạnh 3405 dày 0,27 mm và có 4 mối nghiên ở các góc Trụ được ép bằng đai thuỷ tinh và có tấm sắt ép đệm, do đó trong quá trình tính toán không cần lấy kích thước ngoài cùng Tiết diện trụ có 7 bậc, trong khi gông có 6 bậc.
Theo bảng 41b trang 214[TL1] ta có các kích thước các tập lá thép sau
THỨ TỰ TẬP TRỤ(mm) GÔNG (mm)
Sau đây là các hình vẽ kích thước mạch từ của máy biến áp :
Hình 4-1:Ghép xen kẽ mối nối nghiêng
Tổng chiều dày các lá thép của trụ (gông)
Vì có tấm sắt ép đệm trụ nên ta không tính tập ngoài cùng :
(37 + 26 + 17 + 9 + 11 + 9 + 13).2 = 244(mm)= 0,244 (m) Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ: tra bảng 42b trang 217[TL1]
* Tiết diện hữu ích của trụ sắt: (thuần sắt )
Tt =kđ.Tbt =0,955 0,05562 = 0,0531 (m 2 ) kđ : hệ số điền đầy rãnh, tra bảng 10 trang 193[TL1], kđ=0,955
Toàn bộ tiết diện bậc thang của gông: Tra bảng 42b trang217[TL1] ta được:
* Tiết diện hữu hiệu của gông:
Tg =kđ.Tbg =0,955 0,05666 = 0,0541(m 2 ) kđ : hệ số điền đầy rãnh, tra bảng 10 trang 193[TL1], kđ= 0,955
Số lượng lá thép ở mỗi bậc
Chiều dày lá thép: ∆ = 0,27(mm)
Số lượng lá thép theo các bậc :
Hình 4-2 Tiết diện trụ và gông
Các kích thước cơ bản của mạch từ
* Thể tích một góc mạch từ: Chọn mạch từ phẳng ghép xen kẽ và có tấm sắt ép trụ, tra bảng 42b trang 217[TL1] ta có:
* Thể tích thuần sắt của một góc mạch từ:
Ta không làm rãnh làm lạnh ở gông, do đó ta có chiều dày gông bằng tổng chiều dày tập lá thép trụ: bg =0,244(m)
* Chiều cao của gông lấy bằng chiều dài gông lớn nhất: hg = agmax = 0,27(m)
* Chiều cao của trụ sắt:
Lt =l + ( l 0 ' l 0 '' ).10 3 =0,574 + (75 + 75 ).10 -3 =0,724 (m) l : chiều cao dây quấn, l=0,574(m)
: khoảng cách từ dây quấn đến gông trên và gông dưới
Theo bảng 19 trang197[TL1], l01 = l02 = 75 (mm)
* Trọng lượng sắt một góc mạch từ:
G0 =V0. = 12,87.10 -3 7650 = 98,455 (kg) : tỷ trọng thép tôn cán lạnh, v50 (kg/m 3 )
* Trọng lượng sắt gông (gồm hai phần):
-Trọng lượng phần giữa hai trụ biên:
= 2.(3-1).0,5044 0,0541.7650 = 835,01(kg) t : số trụ mang dây quấn, t =3
C : khoảng cách giữa hai trụ sắt cạnh nhau
Tg : tiết diện tác dụng của gông
C = D’’2 + a22.10 -3 = 0,4744+ 0,03=0,5044 D’’2 : là đường kính ngoài của dây quấn cao áp.
-Trọng lượng phần sắt gông ở các góc:
* Trọng lượng sắt toàn phần của gông:
* Trọng lượng sắt của phần trụ ứng với chiều cao mạch từ:
* Trọng lượng sắt của phần trụ nối với gông:
Trong đó: t : số trụ mang dây quấn
Tt : tiết diện tác dụng của trụ sắt lt : chiều cao của trụ sắt
: tỷ trọng thép tôn cán lạnh a1g : chiều rộng tập lá thép lớn nhất
G0 : trọng lượng sắt một góc mạch từ
* Trọng lượng sắt của trụ:
* Trọng lượng sắt của trụ và gông:
Trong chương này, chúng tôi đã xác định kích thước mạch từ, số lượng và cấu trúc lá thép trong trụ và gông, cũng như trọng lượng của lõi sắt Để đảm bảo thiết kế và kích thước mạch từ là hợp lý, cần tiến hành kiểm nghiệm tổn hao không tải Nếu kết quả không đạt yêu cầu, việc điều chỉnh và tính toán lại là cần thiết để đạt được sự phù hợp.
Tính tổn hao không tải, dòng điện không tải và hiệu suất của máy biến áp
Khi cấp điện áp xoay chiều có tần số định mức vào cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp hở mạch gọi là chế độ không tải.
Tổn hao không tải của máy biến áp bao gồm nhiều thành phần quan trọng Đầu tiên, tổn hao trong lá thép silic và vỏ máy, cùng với các chi tiết bằng sắt khác, đóng vai trò lớn trong hiệu suất Tiếp theo, tổn hao đồng trong dây quấn do dòng điện không tải I0 cũng góp phần không nhỏ Cuối cùng, tổn hao do dòng điện rò trong các chất cách điện cần được xem xét để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của máy biến áp.
* Mật độ từ cảm ở trụ và gông:
Với lõi thép làm bằng tôn cán lạnh mã hiệu 3405, dày 0,30 mm do đó trị sợt cảm trong trụ sắt và trong gông là:
- Mật độ từ cảm trong trụ:
- Mật độ từ cảm trong gông:
Tt : tiết diện tác dụng của trụ sắt
Uv : điện áp thực của một vòng dây f : tần số công nghiệp
Tg : tiết diện tác dụng của gông
* Tiết diện khe hở mối nối thẳng và nghiêng:
* Mật độ từ cảm các mối nối:
Theo bảng 45 trang220[TL1] với tôn 3405, dày 0,27 mm, tra được các suất tổn hao sắt tương ứng :
Với Bt =1,667(T) , tra bảng 45 ta được :
Với Bkx =1,18T, ta được Pkx = 364 (W/m 2 )
2 t g pc pb t t g g p k k k pg pe pt
Đối với mạch từ phẳng có mối nối nghiêng ở bốn góc, trụ giữa nối thẳng và lõi sắt không có lỗ đột, tôn được ủ sau khi cắt và đã khử bavia, ta có các hệ số tổn hao như sau: kpc là hệ số tính đến tổn hao do cắt dập lá tôn thành tấm, với giá trị kpc = 1,00; kpb là hệ số tính đến tổn hao do gấp mép hoặc khử bavia, với giá trị kpb = 1,00.
Pt ,Pg : suất tổn hao sắt ở trụ và gông
Gt : trọng lượng sắt của trụ
Gg: trọng lượng phần giữa hai trụ biên
N: số lượng góc của mạch từ
Trọng lượng sắt trong mạch từ được xác định bởi hệ số kp0, phản ánh tổn hao phụ ở các góc nối Hệ số này phụ thuộc vào sự phối hợp giữa số lượng mối nối thẳng và nghiêng Cụ thể, kp0 = kn = 4.1,4 + 2,2.2,5 với kn là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối nghiêng, trong đó kn = 4.
0 , 0 p p k k : là các hệsố.Tra [PL] bảng 26, ta được kt: hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối thẳng, kt =2,5
Pk : suất tổn hao ở khe mối nối xen kẽ. nk: số khe nối giữa các lá thép trong mạch từ với những dạng mối nối đã cho.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các hệ số tổn hao trong các mối nối Tk đại diện cho tiết diện khe ở các mối nối, trong khi kpg là hệ số gia tăng tổn hao ở gông, với giá trị kpg = 1,0 Ngoài ra, kpe là hệ số tổn hao do ép trụ để đai, có giá trị kpe = 1,03 Cuối cùng, kpt là hệ số tổn hao do tháo lắp gông trên, với giá trị kpt = 1,05.
* So lệch P0 so với tiêu chuẩn là:
Theo [PL] bảng 22, ta có suất tổn hao với loại tôn cán lạnh mã hiệu 27ZH95 dày 0,27 (mm) là:
Với Bt =1,667, ta được : qt =1,1651 (VA/kg) qk 80 (VA/m 2 )
Với Bg =1,6 (T), ta được : qg =0,9620 (VA/kg) qk 0 (VA/m 2 )
Với Bkx =1,178 (T), ta được: qkx I6 (VA/m 2 )
2 t g ib ic t t g g ir ig k k k ig ie it k k q G q G N G q q k k G q n T k k k
Đối với mạch từ phẳng với mối nối nghiêng ở bốn góc và trụ giữa nối thẳng, lõi sắt không có lỗ đột và tôn đã được ủ sau khi cắt và khử bavia, hệ số kic được xác định là 1,07 để tính đến ảnh hưởng của việc cắt dập lá thép Hệ số kib, phản ánh ảnh hưởng của việc cắt gọt bavia, có giá trị là 1,00 Suất tổn hao sắt ở trụ và gông được ký hiệu là qt và qg.
Gt : trọng lượng sắt của trụ
Gg: trọng lượng phần giữa hai trụ biên
N: số lượng góc của mạch từ
Trọng lượng sắt trong mạch từ phụ thuộc vào hệ số tổn hao phụ ở các góc nối, được xác định bởi sự phối hợp của số lượng mối nối thẳng và nghiêng khác nhau Hệ số kn biểu thị số lượng góc có dạng mối nối nghiêng, với kn = 4 Suất tổn hao ở khe mối nối ghép xen kẽ được ký hiệu là qk, trong khi nk đại diện cho số khe nối giữa các lá thép trong mạch từ với các dạng mối nối đã cho.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các hệ số ảnh hưởng đến tổn hao trong các mối nối Tk là tiết diện khe ở các mối nối, trong khi kir, hệ số ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ, được tra cứu trong bảng 17 và có giá trị kir = 1,3 Hệ số kig, đại diện cho tổn hao gia tăng ở gông, được xác định là kig = 1,0 Thêm vào đó, kie là hệ số tổn hao do ép trụ để đai, với giá trị kie = 1,07, và kit là hệ số tổn hao do tháo lắp gông trên, có giá trị kit = 1,05.
* Thành phần tác dụng của dòng điện không tải: i0r%= = = 0,122%
* Thành phần phản kháng của dòng điện không tải: i0x%= = = 0,133%
* Dòng điện không tải tổng: i0%= = 0,18%
* Hiệu suất của máy biến áp khi tải định mức:
Pđm : công suất tác dụng của máy biến áp lúc tải định mức.
TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ CHỌN KẾT CẤU VỎ
Nhiệt độ chênh qua từng phần
5.1.1 Nhiệt độ chênh dây quấn hạ áp :
: chiều dày cách điện một phía, tra bảng 11 ta có :
Dẫn nhiệt của lớp cách điện dây dẫn là 0,25 mm, với giá trị cd là 0,17 W/m°C theo bảng 18 Mật độ dòng điện trên bề mặt dây quấn hạ áp, trong trường hợp dây quấn hình xoắn kép có rảnh dầu giữa các bánh dây, được tính là qH = 1,46 W/m² đối với đồng.
Dòng điện pha của dây quấn hạ áp (I) được xác định bởi số vòng dây trong một bánh (wb), với giá trị là 1 cho dây quấn hình xoắn mạch đơn và 0,5 cho mạch kép Hệ số che khuất bề mặt làm lạnh của dây quấn hạ áp được ký hiệu là k.
Hình 5.1 : Dùng để xác định nhiệt độ chênh trong dây quấn
5.1.2 Nhiệt độ chênh dây quấn cao áp:
: chiều dày cách điện một phía, tra bảng 11 ta có :
Dẫn nhiệt của lớp cách điện dây dẫn là 0,25 mm, với giá trị cd là 0,17 W/m°C theo bảng 18 Mật độ dòng điện qC trên bề mặt dây quấn cao áp, trong trường hợp dây quấn hình xoắn kép có rảnh dầu giữa các bánh dây, đối với đồng là 5,49 W/m².
I : dòng điện pha của dây quấn cao áp wb : là số vòng dây trong một bánh: 20 k : là hệ số che khuất bề mặt làm lạnh của dây quấn
5.1.3 Nhiệt độ chênh dây trung áp:
: chiều dày cách điện một phía, tra bảng 11 ta có :
= = 0,25 (mm) cd : dẫn nhiệt của lớp cách điện của dây dẫn, tra bảng 18 ta được cd =0,17(W/m 0 C). qT : mật độ dòng điện trên bề mặt dây quấn trung áp
Trường hợp dây quấn hình xoắn kép có rảnh dầu giữa tất cả các bánh dây. Đối với đồng: qT = `0,72 (W/m 2 )
I : dòng điện pha của dây quấn trung áp wb : là số vòng dây trong một bánh: 12 k : là hệ số che khuất bề mặt làm lạnh của dây quấn
5.1.4 Nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn với dầu:
Hiệu số này phụ thuộc vào năng lượng tổn hao của dây quấn và thường được xác định bằng công thức gần đúng
- Đối với dây quấn hạ áp:
Trong bài viết này, các hệ số quan trọng được đề cập bao gồm: k1, phản ánh tốc độ chuyển động của dầu trong dây quấn và phụ thuộc vào hệ thống làm lạnh, với giá trị k1 = 1,0 cho hệ thống làm lạnh bằng dầu tự nhiên Tiếp theo, k2 là hệ số tính đến trường hợp dây quấn hạ áp, dẫn đến khó khăn trong việc đối lưu dầu và làm nóng dây quấn, với giá trị k2 = 1,1 Cuối cùng, k3 là hệ số phản ánh sự khó khăn trong đối lưu dầu do bề rộng hoặc chiều cao tương đối của rãnh dầu ngang, phụ thuộc vào tỷ lệ hr2/aT.
(hr2 : chiều cao của rãnh dầu ngang hr2 =5(mm); aH :chiều dày dây quấn hạ áp, aH =8,4 (mm)
Theo bảng 23, ta có : k3 = 0,8 qH : mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn hạ áp.
- Đối với dây quấn cao áp:
Hệ số k1 phản ánh tốc độ chuyển động của dầu trong dây quấn, phụ thuộc vào hệ thống làm lạnh, với giá trị k1 = 1,0 cho phương pháp làm lạnh bằng dầu tự nhiên Hệ số k2 cũng có giá trị k2 = 1,0, tính đến trường hợp dây quấn cao áp bên ngoài Hệ số k3 được xác định bởi sự đối lưu khó khăn của dầu, do bề rộng hoặc chiều cao tương đối của rãnh dầu ngang, và phụ thuộc vào tỷ lệ hr2/aC.
(hr2 : chiều cao của rãnh dầu ngang hr2 =5(mm); aC :chiều dày dây quấn cao áp, aC @ (mm)
Theo bảng 23, ta có : k3 = 0,9 qC : mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn cao áp.
- Đối với dây trung áp:
Hệ số k1 phản ánh tốc độ chuyển động của dầu trong dây quấn, phụ thuộc vào hệ thống làm lạnh, với giá trị k1 = 1,0 khi sử dụng dầu tự nhiên Hệ số k2, cũng bằng 1,0, tính đến ảnh hưởng của dây quấn trung áp ở bên ngoài Cuối cùng, hệ số k3 được xác định bởi sự đối lưu khó khăn của dầu do bề rộng hoặc chiều cao tương đối của rãnh dầu ngang, phụ thuộc vào tỷ lệ hr2/aC.
(hr2 : chiều cao của rãnh dầu ngang hr2 =5(mm); aT :chiều dày dây quấn cao áp, aT 0 (mm)
Theo bảng 23, ta có : k3 = 0,85 qC : mật độ dòng nhiệt trên bề mặt dây quấn trung áp.
5.1.5 Nhiệt độ chênh trung bình của dây quấn đối với dầu:
- Đối với dây quấn hạ áp:
: nhiệt độ chênh dây quấn hạ áp
: nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn hạ áp với dầu
- Đối với dây quấn cao áp:
: nhiệt độ chênh dây quấn cao áp
: nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn cao áp với dầu
- Đối với dây quấn trung áp:
: nhiệt độ chênh dây quấn trung áp
: nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn trung áp với dầu
Tính toán nhiệt của thùng
Theo bảng 19, với công suất MBA S00(kVA) ta chọn kết cấu thùng có gắn bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng
Chọn các kích thước tối thiểu bên trong của thùng:
Dựa trên kích thước của lõi sắt và dây quấn, cần xác định khoảng cách cách điện tối thiểu từ dây dẫn đến bề mặt dây quấn, vách thùng và các bộ phận nối đất khác của máy biến áp Điều này sẽ giúp quyết định kích thước tối thiểu bên trong của thùng.
Các khoảng cách điện từ dây dẫn ra đến vách thùng, đến xà ép gông trên được xác định như sau :
S1 : khoảng cách từ dây dẫn ra của dây quấn cao áp đến chính dây dẫn đó. Theo bảng 10 ta có S1 @(mm)
S2 : khoảng cách từ dây dẫn ra đến vách thùng
Theo bảng 10 ta có S2 B(mm).
S3 : khoảng cách dây dẫn ra không bọc cách điện của dây quấn hạ áp đến cao áp Theo bảng 10 ta có S3 (mm).
S4 : khoảng cách dây dẫn ra của dây quấn hạ áp đến vách thùng.
Theo bảng 10 ta có S4 0(mm).
S5 : khoảng cách giữa dây quấn cao áp đến vách thùng Vì
Uth1(kV) do đó khoảng cách dây dẫn ra không bọc cách điện.
Công thức tính chiều dài dây quấn cao áp S5 được xác định là S5 = S3 + d2 + S4 + 10 + 30 0 (mm) Trong đó, d1 là đường kính của dây dẫn có bọc cách điện cho dây quấn cao áp, với cấp điện áp 35 KV có giá trị d1 = 25 mm Đối với dây quấn hạ áp, đường kính d2 là 10 mm.
- Chiều rộng tối thiểu của thùng:
- Chiều dài tối thiểu của thùng dầu:
C : khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau
D’’ : đường kính ngoài của dây quấn trung áp
S5 : khoảng cách song song dây quấn cao áp và vách thùng
H = H1 + H2 (m) H1 là khoảng cách từ đáy thùng đến hết chiều cao lõi sắt.
Trong đó: l : chiều cao trụ sắt hg : chiều cao gông n : chiều dày tấm lót dưới gông, lây n= 50 mm
- Khoảng cách từ gông đến nắp thùng:
H2 là khoảng cách tối thiểu từ gông đến nắp thùng, và chiều cao H2 có thể tra cứu trong bảng 20 dựa trên cấp cách điện của dây quấn cao áp Trong thực tế, H2 thường được lấy gấp 1,5 đến 2 lần giá trị tìm được trong bảng.
- Vậy chiều cao của thùng:
H2 : khoảng cách từ gông đến nắp thùng
5.2.1 Nhiệt độ chênh lệch trung bình cho phép của dầu đối với không khí cho dây quấn nóng nhất (dây quấn hạ áp).
: nhiệt độ chênh lệch trung bình của dây quấn cao áp đối với dầu
5.2.2 Nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí:
Trị số tính ra phải thỏa mãn điều kiện sau :
1,2.47,8 = 57,4< 60 o C thỏa mản điều kiện cho phép
Hệ số được xác định bằng tỷ số giữa chênh lệch nhiệt độ của dầu so với không khí ở mức cao nhất và giá trị trung bình Trong các phép tính sơ bộ, có thể sử dụng giá trị 1,2 cho hệ số này.
: nhiệt độ chênh trung bình cho phép của dầu đối với không khí cho dây quấn nóng nhất (hạ áp)
5.2.3 Nhiệt độ chênh của vách thùng đối với không khí:
Sơ bộ lấy nhiệt độ chênh của dầu đối với vách thùng trong = 5 0 C
:nhiệt độ chênh của dầu đối với thùng.
5.2.4 Bề mặt đối lưu của thùng phẳng:
A : chiều dài tối thiểu của thùng dầu
B : chiều rộng tối thiểu của thùng dầu
*Sơ bộ tính diện tích bề mặt bức xạ của thùng phẳng có bộ tản nhiệt:
Môv : bề mặt đối lưu của thùng phẳng k : hệ số ảnh hưởng đến hình dáng mặt thùng Theo bảng 27 ta có k= 2
*Bề mặt đối lưu cần thiết đối với trị số = 40,8 o C
: tổn hao không tải và ngắn mạch của MBA
: nhiệt độ chênh của thùng so với không khí xung quanh
Mbx: bề mặt bức xạ của thùng phẳng có bộ tản nhiệt
Thiết kế thùng dầu
Thùng tản nhiệt kiểu ống thẳng được thiết kế với cấu trúc bao gồm ống góp lớn nối liền ở phía trên và dưới, giúp gắn kết các bộ tản nhiệt lên hai ống góp chung này.
5.3.1 Kích thước ống góp A được tính xuất phát từ điều kiện:
Vậy ta chọn bộ tản nhiệt kiểu ống thẳng có khoảng cách 2 ống góp
A 00(mm) có bề mặt đối lưu của ống Môđl = 6,253 (m 2 ) và 2 ống góp có bề dày đối lưu Mgđl = 0,34 (m 2 ).
5.3.2 Bề mặt đối lưu của nắp thùng:
A : chiều dài tối thiểu của thùng dầu
B : chiều rộng tối thiểu của thùng dầu
0,16 : bề rộng kể cả hai bên vành nắp.
0,5 : hệ số kể đến sự che khuất mặt thùng.
* Bề mặt đối lưu của bộ tản nhiệt:
* Bề mặt đối lưu của bộ tản nhiệt quy về mặt thùng phẳng:
Mbđl = Môđl.khd + Mgđl = 6,253.1,26 + 0,34 = 8,219 (m 2 ) Trong đó:
Môđl : bề mặt đối lưu của ống Tra bảng 21 ta được:
Mgđl : bề mặt đối lưu của hai ống góp.
Theo chú thích bảng 21 ta có: Mgđl = 0,34 (m 2 )vì chọn hai dãy ống. kh0,khg : hệ số hình dáng của ống tản nhiệt và của ống góp.
Tra bảng 28 ta có: kh0 =khg =1,26.
* Số bộ tản nhiệt cần thiết:
5.3.3 Bề mặt đối lưu thực của thùng:
Nhiệt độ chênh trung bình của mặt ngoài ống đối với không khí:
Trong đó: k=1,05 1,1 - Trị số nhỏ ứng với tính toán MBA đơn chiếc, trị số lớn ứng với tính toán dãy MBA , chọn k=1,05
Nhiệt độ chênh trung bình của dầu sát vách thùng so với thùng:
= 5,37 ( o C) Trong đó: kl là hệ số khi làm lạnh bằng dầu tự nhiên
- Nhiệt độ chênh trung bình của dầu so với không khí xung quanh:
- Nhiệt độ chênh của lớp dầu trên so với không khí phải đạt tiêu chuẩn:
- Nhiệt độ chênh của dây quấn đối với không khí phải đạt tiêu chuẩn:
- Đối với dây quấn hạ áp:
= 17,17 + 46,16 = 63,33( o C) > 60 ( o C) nhưng nằm trong phạm vi cho phép ±5
- Đối với dây quấn cao áp:
= 16,69 + 46,16 = 62,85 ( o C) > 60 ( o C) nhưng nằm trong phạm vi cho phép ±5
- Đối với dây quấn trung áp:
= 14,68 + 46,16 = 60,84 o C) > 60 ( o C) nhưng nằm trong phạm vi cho phép ±5
Như vậy nhiệt độ chênh của lớp dầu trên và của dây quấn đều nằm trong phạm vi cho phép.
Tính toán sơ bộ trọng lượng ruột máy, vỏ máy, dầu và bình giãn dầu
Việc xác định trọng lượng chính xác của ruột máy, vỏ máy, dầu và bình giãn dầu của MBA chỉ có thể thực hiện sau khi hoàn thiện thiết kế các chi tiết Tuy nhiên, những tính toán sơ bộ về trọng lượng máy vẫn rất hữu ích cho việc đánh giá kinh tế và các phương án thiết kế.
Gr =1,2(Gdq + Gl ) = 1,2(522,34 + 1922,793) = 2934,16 (kg) Trong đó:
Gdq : trọng lượng toàn bộ dây quấn và dây dẫn ra:
= 516,69 + 5,65 = 522,34 (Kg) :trọng lượng toàn bộ dây dẫn không bọc cách điện
:trọng lượng toàn bộ dây dẫn ra
GrH : trọng lượng đồng dây dẫn ra hạ áp
GrC : trọng lượng đồng dây dẫn ra của dây quấn cao áp
GrT: trọng lượng đồng dây dẫn ra của dây quấn trung áp
: trọng lượng lõi sắt, G1 = GFe = 1745,573 (Kg)
1,2 : hệ số kể đến trọng lượng ruột máy được tăng thêm do cách điện và các kết cấu khác.
5.4.2.Trọng lượng dầu của thùng:
- Thể tích của dầu trong thùng phẳng:
Vd = Vt - Vr = 1,32 (m 3 ) = 1320 (dm 3 ) Trong đó:
Vt : thể tích bên trong của thùng dầu phẳng
Vr : thể tích ruột máy
- Vậy trọng lượng dầu của toàn bộ MBA:
Gd = 1,05.[0,9(Vt – Vr) + Gdô] = 1,05.[0,9.1320 + 7.64] = 1717,8 (Kg)
1,05 : hệ số kể đến trọng lượng dầu tăng thêm ở bình giãn dầu
Gdô : trọng lượng dầu trong ống , Gdô d (kg)
5.4.3 Trọng lượng vỏ thùng máy biến áp:
Mn= = = 1,56 (m 2 ) bn : chiều rộng nắp thùng. bn=B + 2.bv =0,704 + 2.0,08 =0,864( m) Trong đó: bv là chiều rộng vành nắp thùng , lấy bv= 0,08(m) ln : chiều dài nắp thùng ln =A + 2.bv =1,722+2.0,08 =1,882 (m)
- Vậy trọng lượng vỏ thùng MBA và phần bộ tản nhiệt:
Gkl : trọng lượng ống tản nhiệt, Gkl ,98 (kg)
5.4.4 Trọng lượng bình giãn dầu:
- Thể tích bình giãn dầu:
Bình giãn dầu được làm bằng thép hàn với độ dày nhất định, thường được đặt nằm ngang trên nắp thùng Chiều dài của bình giãn dầu là 0,704 m (hay 7,04 dm) Thể tích của bình giãn dầu được tính là Vg = (0,07 - 0,1)Vd, với Vd = 0,07 và Vd = 0,07 x 1320 = 92,4 dm³.
- Đường kính bình giãn dầu:
- Trọng lượng bình giãn dầu:
Gr : trọng lượng ruột máy.
Gd : trọng lượng dầu toàn bộ MBA.
Gt : trọng lượng vỏ thùng MBA và phần bộ tản nhiệt.
Gg : trọng lượng bình giãn dầu.