Xem mẫu
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
Luận văn
Thiết kế MBA điện lực
1
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
Mục lục
lời nói đầu 3
Phần mở đầu 5
1.1. Đại cương. 5
1.2. Các loại MBA chính. 6
1.3. Cấu tạo MBA. 6
phần I: Chọn phương án và tính sơ bộ kích thước cơ bản 12
I. Các đại lượng điện cơ bản 12
II. Tính toán kích thước chủ yếu của MBA. 16
III. Tính sơ bộ các tổn hao 24
IV. tính toán lại kích thước chủ yếu và các tổn hao. 29
Phần II: Tính toán dây quấn MBA 34
I. Tính toán dây quấn HA. 34
II. Tính toán dây quấn CA. 41
Phần III: Tính toán các tham số ngắn mạch 50
I. Tổn hao ngắn mạch. 50
II. Điện áp ngắn mạch. 56
II. Tính lực cơ học của dây quấn MBA khi ngắn mạch. 58
Phần IV: Tính toán cuối cùng hệ thống mạch từ và tính toán tham số không tải của
MBA 64
I. Chọn kết cấu lõi thép. 64
II. Tính tổn hao không tải và dòng điện không tải. 72
Phần V; Tính toán nhiệt của MBA 80
I. Nhiệt độ chênh qua từng phần. 80
II. Tính toán nhiệt của thùng. 84
III. Tính toán sơ bộ trọng lượng ruột máy, vỏ máy, dầu và bình giãn dầu của MBA. 92
kết luận 97
Tài liệu tham khảo 98
Mục lục 99
2
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
LỜI NÓI ĐẦU
Mba điện lực là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện . Việc
tải điện năng đi xa từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ trong các hệ thống điện
cần phải có rất nhiều lấn tăng giảm điện áp . Do đó tổng công suất đặt của
các Mba lớn hơn nhiều lần so với công suất máy phát . Tuy hiệu suất của
Mba thường rất lớn ( 98-99% ) Nhưng do số lượng Mba nhiều nên tổng tổn
hao trong hệ thống rất đáng kể vì thế vấn đề đặt ra trong thiết kế Mba vẫn là
giảm tổn hao nhất là tổn hao không tải trong Mba .
Khuynh hướng phát triển của ngành chế tạo Mba điện lực hiện naylà
tăng được giới hạn về công suất , về điện áp , ngoài ra còn mở rộng thang
công suất của Mba thành nhiều dãy để đáp ứng một cách rộng rãi với nhu
cầu sử dụng và vận hành Mba . Để làm được điều đó trong thiết kế , chế tạo
Mba ta phải không ngừng cải tiến , tìm ra những vật liệu mới tốt hơn , thay
đổi kết cấu mạch từ hợp lí , tăng trình độ công nghệ...
Qua bản đồ án môn học này đã giúp em hiểu và làm quen với công việc
thiết kế Mba nói riêng và máy điện nói chung . Mặc dù đã rất cố gắng trong
quá trình thiết kế nhưng chắc chắn không tránh khỏi những sai sót , em
mong các thầy , cô cùng các bạn đóng góp những ý kiến xây dựng .
Em xin chân thành cảm ơn .
Hà nội . Ngày 10.10.2001
Sinh viên
Khuất Minh Toản
3
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
PHẦN I : TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
1.1 Các đại lượng điện cơ bản của Mba
1.1.1 Công suất mỗi pha của mba:
S 250
Sf= = =83,333 (KVA)
m 3
S 250
1.1.2 Công suất mỗi trụ: S’= = =83,333 (KVA)
t 3
1.1.3 Dòng điện dây định mức:
S dm.103 250.103
-Phía CA: I2 = = = 4,124( A)
3U 2 3.35.103
S dm .103 250.103
-Phía HA: I1 = = = 360,884( A)
3.U1 3.0,4.103
1.1.4 Dòng điện pha định mức:
-Phía CA: đấu Y I f 2 = I 2 = 4.124 (A)
-Phía HA: đấu Y If1=I1=360,844 (A)
1.1.5 Điện áp pha:
U 2 35.103
Cả CA và HA đấu Y: Uf2 = = = 20,207.103 (V )
3. 3
U 400
U f1 = 1 = = 230,940(V )
3 3
1.1.6 Các thành phần điện áp ngắn mạch:
I f .rn m.I f .10−3 Pn 3700
Thành phần tác dụng: ur = .100. −3
= = = 1,480(%)
Uf m.I f .10 10.S dm 10.250
Thành phần phản kháng: u x = un − ur2 = 6,82 − 1,482 = 6,637%
2
1.1.7 Điện áp thử của các dây quấn:
Phía CA: U th 2 = 85 (KV)
Phía HA: U th1 = 5 (KV) ( Bảng 2)
1.2 Chọn các số liệu xuất phát và thiết kế sơ bộ lõi thép:
1.2.1 Lõi sắt :
Chọn lõi sắt kiểu trụ , dây quấn cuộn thành hình trụ nên tiết diện ngang của
trụ sắt có dạng bậc thang đối xứng nội tiếp với hình tròn đường kính d
4
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
d01
d
Theo bảng 4 với các tấm lá tôn có ép chọn số bậc là 6
Vật liệu lõi sắt : dùng tôn silic mã hiệu 3404 có chiều dày : 0,35 mm-Bảng8
Để ép trụ ta dùng nêm gỗ suốt giữa ống giấy Bakêlit với trụ hay với cuộn dây hạ
áp
Để ép gông ta dùng xà ép với bu lông xiết ra ngoài gông
Xà ép gông trên và dưới được liên kết với nhau bằng những bulông thẳng
đứng chạy dọc cửa sổ lõi sắt giữa hai cuộn dây. giữa xà ép với gông phải lót
đệm cacton cách điện để hệ thống xà sắt không tạo thành mạch từ kín .
1.2.2 Chọn tôn silic và cường độ từ cảm trong trụ
Chọn tôn silic cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35mm
Theo Bảng 10 ta chọn BT=1,6T
5
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
1.2.3 Các hệ số và suất tổn hao, suất từ hoá trong trụ và gông.
1/ Hệ số dầy: Tra Bảng 10 : kđ = 0,92
2/ Hệ số chêm kín Bảng 4: kc=0,884
3/ Hệ số lợi dụng lõi thép: kld=kc.kđ = 0,884.0,92=0,813
4/ Hệ số tăng cường tiết diện gông: ( Bảng 6) kg=Tg:Tt=1,015
Từ cảm trong gông BG=BT/kg=1,6/1,015=1,576
5/ Hệ số quy đổi từ trường tản: kR=0,95
6/ Từ cảm khe hở không khí giữa trụ và gông:
1,6
ghép chéo ⇒ BKK = BT / 2 = = 1,131(T )
2
7/ Suất tổn hao thép (Bảng 45 ) Trong trụ pT= 1,295(W/kg)
Trong gông p G =1,251(W/kg)
8/ Suất từ hoá ( Bảng50) Trong trụ q T =1,775 (W/Kg)
Trong gông q G =1,675(W/Kg)
1.2.4 Chọn cách điện : ( Bảng 18,19)
1. Cách điện giữa trụ và dây quấn HA: a01= 4 (mm)
2. Cách điện giữa dây quấn HA và CA: a12=27 (mm)
3.cách điện giữa dây quấn CA và CA: a22=20 (mm)
4. cách điện giữa dây quấn CA đến gông : l02=75 (mm)
5.bề dầy ống cách điện CA và HA : δ12=5 (mm)
6.Tấm chắn giữ các pha : δ22=3 (mm)
7.Đầu thừa ống cách điện: lđ2=50 (mm)
8. Chiều rộng quy đổi từ trường tản: aR=a12+1/3(a1+a2)
a1 + a2
trong đó = k 4 S ' .10− 2 (Bảng 12) ⇒ k=0,58
3
a1 + a2
⇒ = 0,58.4 83,333.10− 2 = 0,018
3
aR=0,027+0,018=0,046 (m)
1.3 Xác định kích thước chủ yếu của MBA:
MBA cần thiết kế là loại máy 3pha 3 trụ kiểu phẳng dây quấn đồng tâm (H.4)
6
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
a1 c c
a 22
lo
l
a 01
a2
d
d21
Các kích thước chủ yếu của MBA là:
- Đường kính trụ sắt: d
- Chiều cao dây quấn: l
- Đường kính trung bình giữa hai dây quấn: d12
1.3.1 Tính hệ số kích thước cơ bản β:
Hệ số β biểu diễn quan hệ giữa đường kính trung bình d12 với chiều cao dây
quấn l.
π .d12
β=
l
Để chi phí chế tạo MBA là nhỏ nhất, mặt khác vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật
ta cần phải tìm được giá trị β tối ưu .
Công suất trên một trụ : S’=U.I
Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch :
7,9.f .I.w.π.d12 .a R .k r
Ux = .10− 4 (%)
u v .l
7,9.f .I.w.β.a R .k r
Ux = .10− 4 (%)
uv.
Trong đó :
. I, w: là dòng điện và số vòng cuộn dây CA hoặc HA
. f =50Hz tần số lưới điện
7
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
.kr=0,95 hệ số Rogovski
.aR=0,046 m chiều rộng quy đổi từ trường tản
.uv=4,44.f.BT.TT Điện áp trên một vòng dây
.TT=klđπd2/4 Tiết diện trụ
2
⎛ d
2
⎞
⎜ 4,44. f .BT .π .kld ⎟ .u x .10
u .u .104.10− 3 ⎜ 4 ⎟
S ' = uv .w. x v =⎝ ⎠
7,9. f .w.β .aR .kr 7,9. f .aR .kr
S ' .β.a R .k r
Rút ra: d = 0,507
f .u x .B 2 .k 2
T ld
Trong biểu thức trên chỉ có β thay đổi trong một phạm vi rộng quyết định tới sự
thay đổi đường kính d
S '.aR .kr 83,333.0,046.0,95
Đặt A= 0,507 4 2 2
= 0,507 4 = 0,144
f .u x .BT .kld 50.6,637.1,62.0,8132
Để tìm được β tối ưu, trước hết ta xác định trọng lượng tác dụng của MBA
a. Trọng lượng tác dụng của lõi sắt: Lõi sắt gồm hai phần trụ và gông
π .d ⎛ π .d ⎞
Trọng lượng sắt của trụ : GT = t.TT .γ Fe .(l + 2.l0 ) = t. .kld .γ Fe ⎜ 12 + 2.l0 ⎟
⎜ β ⎟
4 ⎝ ⎠
Trong đó : +Số trụ tác dụng : t=3
+Tỉ trọng sắt γ Fe = 7650( Kg / m )
3
+Đường kính trung bình giữa 2 dây quấn : d 12 =a.d
Hệ số : a=1,4 (Bảng13)
+Khoảng cách giữa cuộn dây và gông : l 0 = 0,075 (m)
A1
d =A.X ; d12=a.A.X ; β=X 4 ; GT = + A2 .X 2 (2-42)
X
Trong đó : A1 = 5,663.10 4 .a. A 3 .k ld
A2 = 3,605.10 4 . A 2 .k ld .l 0
Thay số : A1 = 5,663.104.1,4.0,1443.0,813 = 192,465( Kg )
A2 = 3,605.104.0,1442.0,813.0,075 = 45,581( Kg )
Trọng lượng sắt gông: Để cho đơn giản ta giả thiết gông có tiết diện chữ nhật :
π .d 2
G G = 2.k G .TT .γ Fe .((t − 1)C + e) = 2.k G . k ld .γ Fe .((t − 1)C + e)
4
Trong đó : +Khoảng cách giữa hai trụ : C= d12 + a12 + 2.a2 + a22
+Chiều dày cuộn CA: a 2 =b.d/2
+Trị số b (Bảng 14) : b = 0,32
+Khoảng cách cách điện : a12= 0,027(m) ; a22= 0,02(m)
+d =a.A.X
+Hệ số tăng cường gông : k=1.015
Thay vào : GG = B1. X 3 + B2 . X 2 (2-48) với:
8
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
B1 = 2,40.10 4 .k G .k ld . A 3 .(a + b + e)
B 2 = 2,40.10 4 .k G .k ld . A 2 .(a12 + a 22 )
Thay số : B = 2,40.104.1,015.0,813.0,1443.(1,4 + 0,32 + 0,41) = 125,961( Kg )
B2 = 2,40.104.1,015.0,813.0,1442.(0,027 + 0,02) = 19,310( Kg )
Trọng lượng tác dụng của lõi sắt MBA :
A1
G Fe = GT + G G = + ( A2 + B 2 ). X 2 + B1 . X 3
X
b. Trọng lượng dây quấn đồng :
k f .Pn
G dq = (2-53)
K .Δ2
Trong đó : .K là hằng số phụ thuộc điện trở suất của dâyquấn : K Cu =2,4.10-12
Pn .uv
+mật độ dòng điện : Δ = 0.746.k f .
S .d12
+kf : hệ số tính đến tổn hao phụ trong dây quấn, trong vách.
Chọn kf=0,93 (Bảng 15)
π .d 2
Thay d12=a.A.X, uv=4,447.BT.TT ; TT= kld vào ( 2-53) : Gdq = C12 .
4 X
2
Sa
Trong đó : C1 = K dq
'
k f .k .BT . f .U r . A 2
2
ld
2
Với tần số f=50Hz :
Sa 2
C1 = k dq với dây đồng : Kdq=2,46.10-2
k f k ld BT U r A 2
2 2
250.1,42
C1 = 2,46.10− 2 = 249,598(kg )
0,93.0,8132.1,62.1,48.0,114 2
Khi tính cả trọng lượng cách điện của dây quấn và phần dây quấn tăng thêm
dùng để điều chỉnh điện áp ở cuôn CA thì trọng lượng toàn bộ dây quấn phải
nhân thêm hệ số k=1,06
Giá thành vật liệu td: C td = C Fe (GT + G g ) + C dq .k .G dq
Trong đó CFe và Cdq tương ứng là giá 1kg sắt làm lõi và 1kg kim loại đồng làm
dây quấn đã kể đến các chi phí về chế tạo lõi sắt và dây quấn cũng như các phế
liệu không dùng được . Thường biểu diển giá thành theo đơn vị quy ước với
cách chọn giá thành 1kg sắt làm đơn vị.
C td A C
C td =
'
= B1 . X 3 + (B 2 + A2 )X 2 + 1 + K dqFe .k . 1 (2-59)
C Fe X X
C
Trong đó: K dqFe = dq = 1,84 (Bảng 16)
CFe
'
dCtd
Đạo hàm CT 2-59 và cho triệt tiêu: = 0 Để xác định trị số X tương ứng
dX
với giá thành vật liệu tác dụng cực tiểu từ phương trình:
9
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
X 5 + BX 4 − CX − D = 0 (2-60)
2 B + A2 2 (19,301 + 45,581)
B= . 2 = . = 0,344
3 B1 3 125,691
A1 192,456
C= = = 0,510
3B1 3.125,691
2C1 2.249,598
D= .K dqFe .k = .1,84.1,06 = 2,582
3B1 3.125,691
Thayvào (2-60): X5+ 0,344.X4- 0,510.X- 2,582=0
Giải phương trình trên bằng phương pháp dò ta được : X=1,199
Tương ứng với trị số β = X 4 = 2,068
So sánh với phạm vi trị số β cho trong Bảng 17 β ∈ [1,8;2,4]
Để chọn được β còn phải căn cứ vào những tham số kĩ thuật của mba thiết
kế:
1. Tổn hao không tải: P0 = k 'f ( pt Gt + pg .Gg )
Trong đó: + pt ; pg suất tổn hao trong trụ và gông ( bảng44 , bảng 45)
Pt = 1,295 (w/kg) ; pg=1,251(w/kg)
’
+ k f : hệ số phụ, (Bảng 43) ; k’f=1,25
Gt,Gg;theo biểu thức (2-42) và (2-48)
2. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải
Q.102 Q
iox = 3
= (%)
S .10 10S
Với Q là công suất từ hoá, gần đúng tính bởi công thức :
Q = k 'f' (Qc + Q f + Qδ )
Trong đó:
+ k 'f' : hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn lấy
k 'f' = 1,2
+Qc : công suất tổn hao chung của trụ và gông:
Qc=qt.Gt+ qg.Gg (VA) (2-64)
qt ;qg là suất tổn hao của trụ và gông: Bảng 50 qt=1,775 (VA/kg)
qg=1,675 (VA/kg)
+Qf: công suất từ hoá phụ đối với “góc”
Qf = 40 qt.G0 =(VA) 40 .1,775. G0 =71. G0
G0 là trọng lượng của một góc
G0 = 0,486.104 k g .kld . A3 . X 3 = 0,486.104.1,015.0,813.0,1443. X 3 = 11,975 X 3
+ Q δ : công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép
Qδ = 3,2q δ .Tt (VA) =3,2 .3200 Tt (2-67)
+ q δ : suất từ hoá khe hở: bảng 50
Tiết diện tác dụng của của trụ : Tt = 0,785kld A3 X 2 = 0,002 X 2
10
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
Trong tính toán sơ bộ có thể coi gần đúng dòng điện không tải i0=i0x
3. Mật độ dòng điện trong dây quấn:
k f . Pn 0,93.3700 1433,75.1012 1
Δ= = −12
= = 37,865.106
K .Gdq 2,4.10 .Gdq Gdq Gdq
C1
Trong đó : + Gdq =
X2
+K=2,4.10-12
+kf=0,93
Đối với MBA dầu Δ Cu ≤ 4,5.106 (A/m2)
4. Lực cơ học :
Lực hướng kính tác dụng lên một trong hai dây quấn :
kn .u x .S '
2
Fr = 0,628(imax .ω ) 2 .β .kr .10− 6 = 26.10− 2 (N )
f .aR
100 100
kn = 1,41. (1 + e −π .u R / u X ) = 1,41. (1 + e−π .1, 48 / 6,637 ) = 31,026
un 6,8
31,0622.6,637.83,333
Fr = 26.10 − 2 = 60,186.103 ( N )
50.0,046
ứng suất kéo tác dụng lên tiết diện sợi dây dẫn :
Fr
σr = = M .X 3
2.π .ω .T
Trong đó :
Pn 3700
M Cu = 0,244.10 − 6.kn .k f .kr . = 0,224.10 − 6.31,026.0,93.0,95. = 0,123
a. A 1,4.0,144
Điều kiện : σ ≤ 60( MN / m 2
Lập bảng các đại lượng :
β 1,2 1,8 2,4 3,0 3,6
X= β 4 1,047 1,158 1,245 1,316 1,377
A 1 / X = 192,165 / X 183,889 166,163 154,632 146,242 139,726
A 2 .X 2 = 45,581.X 2 49,931 61,153 70,614 78,949 86,484
G T = A 1 / X + A 2 .X 2 233,820 227,316 225,246 255,191 226,210
B 1 .X 3 = 125,961.X 3 144,418 195,745 242,882 287,129 329,202
B 2 .X 2 = 19,301.X 2 21,143 25,895 29,901 33.430 36,621
G G = B 1 .X 3 + B 2 .X 2 165,561 221,640 272,783 320,559 365,823
G Fe = G T + G G 399,381 448,956 498,029 575,750 592,033
p t .G T = 1,295.G T 302,797 294,374 291,694 330,472 292,942
p G .G G = 1,251.G G 207,117 277,272 341,252 401,019 457,645
P0 = 1,25(p t .G T + p G .G G 637,392 714,558 791,181 914,364 938,233
11
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
q T .G T = 1,775.G T 415,031 403,486 399,812 452,964 401,523
p G .G G = 1,675.G G 277,315 371,247 456,912 536,936 612,754
Q C = q T .G T + q G .G G 692,346 774,733 856,724 989,900 1014,277
G 0 = 11,975.X 3 13,730 18,610 23,091 27,297 31,297
Q f = 71.G 0 974,830 1321,31 1639,46 1938,09 2222,087
TT = 0,002.X 2 0,0021 0,0026 0,0030 0,0033 0,0036
Q δ = 10240.TT 21,504 26,624 30,720 33,792 36,864
Q = 1,2(Q c + Q f + Q δ ) 2026,416 2547,200 3032,285 3554,136 3927,874
i 0 x = Q /(10.S ) 0,811 1,019 1,213 1,422 1,571
G dq = C 1 / X 2
227,851 186,039 161,115 144,105 131,550
k dqFe .k .G dq = 1,95.G dq 444,401 362,850 314,239 281,062 256,575
C 'td = G Fe + k dqFe .k .G dq 843,782 811,806 812,268 856,812 848,608
Δ = 37,865.10 6 . 1 / G dq 2,508.106 2,776.106 2,983.106 3,154.106 3,301.106
σ r = 0,123.X 3 0,141 0,191 0,237 0,280 0,321
d = A.X = 0,144.X 0,151 0,167 0,179 0,190 0,198
d 12 = a.d = 1,4.d 0,211 0,234 0,251 0,266 0,277
l = π.d 12 / β 0,552 0,408 0,329 0,279 0,242
+Với giới hạn P0=820 W ⇒ β ≤ 2,6
+Với giới hạn i0=2,3% ⇒ ∀β ∈ [1,2;3,6]
+Trị số β =2,068 ứng với C’tdmin
Ta chọn giá trị β=268 thoả mãn tất cả các tiêu chuẩn đặt ra.
1.3 Các kích thước chủ yếu :
1/ Đường kính trụ sắt :
d = A4 β = 0,144.4 2,068 = 0,173(m)
Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất : dđm=0,17 (Bảng 7)
Tính lại trị số βđm :
4 4
⎛ d ⎞ ⎛ 0,17 ⎞
β dm = ⎜ dm ⎟ = ⎜ ⎟ = 1,942
⎝ A ⎠ ⎝ 0,144 ⎠
2/ Đường kính trung bình của rãnh dầu giữa hai dây quấn :
d12 = d dm + 2.a01 + 2.a1 + a12 (2-77)
a +a a1 + a2
+ a1 = k1. 1 2 = 1,1.0,018 = 0,02(m) ; Trong đó : k1=1.1 và = 0,018
3 3
12
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
+ a01=0,4 cm
+ a12=2,7 cm
d12 = 17 + 2.0,4 + 2.2 + 2,7 = 24,5cm
3/ Chiều cao dây quấn :
π .d12 π .24,5
l= = = 39,634cm
β dm 1,942
Tiết diện thuần sắt của trụ :
π .d dm
2
π .d dm
2
π .0,17 2
TT = kd .kc . = kld . = 0,813.
= 0,0185(m)
4 4 4
Điện áp một vòng dây : uv = 4,44. f .BT .TT = 4,44.50.1,6.0,0185 = 6,555(V )
PHẦN II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN.
2.1 Tính dây quấn HA.
U t1
1. Số vòng dây một pha của dây quấn HA: W1 =
Uv
Trong đó +Ut1 là điện áp trên một trụ của dây HA:
Ut1 = Uf1 = 230,94 (V)
+Uv = 6,555 (V) - Điện áp một vòng dây.
230,94
⇒ W1 = =35,231 ≈ 36(vòng)
6,555
Tính lại điện áp một vòng dây
230,94
Uv = = 6,415 (V)
36
Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt là :
Uv 6,415
Bt = = = 1,562 (T)
4,44. f .Tt 4,44.50.0,0185
2. Mật độ dòng điện trung bình.
Pn .U v
Sơ bộ tính theo công thức: Δtb = 0,746.kg. 104 ( A/m2)
Sd 12
3700.6,415
Δtb = 0,746 . 0,93 . .104 = 2,689 .106 ( A/m2)
250.0,245
3. Tiết diện vòng dây sơ bộ:
13
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
I t1 I 360,844
T1 =
'
= f1 = = 134,216.10-6 (m2) = 134,216 (mm2)
Δtb Δ tb 2,689.106
Chọn kết cấu dây quấn, dựa theo Bảng 38:
Với S = 250 KVA ; It = 360,844 (A) ; U1 = 0,4 ( KV)
T 1 = 134,261 (mm2)
'
Chọn kết cấu dây quấn hình xoắn mạch đơn dây dẫn bẹt. ( H.5) . Với ưu điểm
là độ bền cơ cao, cách điện boả đảm, làm lạnh tốt.
hv
HÌNH 5.
4. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây:
l1
hv1 = - hr1
W1 + 4
Trong đó: + hr1 là kích thước hướng trục của rãnh dầu giữa các bánh dây: Bảng
54a: Lấy hr1 = 4(mm)
+ l1: Chiều cao dq HA: l1 = 39,634cm = 0,39634 (m)
+ W1 = 36 (vòng)
0,39634
hv1 = - 0,004 = 0,006m = 6 (mm)
36 + 4
14
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
⇒ hv1 < 0,0165m ( 16,5mm) do đó dùng dây quấn hình xoắn mạch đơn.
5. Căn cứ vào hv1 và T 1 chọn dây dẫn theo Bảng 21:
'
- Chọn số sợi chập song song là : mv1 = 6
- Tiết diện sợi dây : 23,4(mm2)
3,8.6,2
- Kích thước dây dẫn: Πb. ; 23,4
4,2.6,6
6. Tiết diện mỗi vòng dây:
T1 = n.v1. Td1 . 10-6 = 6 . 23,4 . 10-6 = 140,4 . 10-6 (m2)
7. Mật độ dòng điện thực:
I1 360,844
Δ1 = = −6
= 2,57 . 106 ( A/m2) = 2,57 (MA/m2)
T1 140,4.10
8. Chiều cao dây quấn:
Dây dẫn hình xoắn mạch đơn hoán vị ba chỗ, giữa các bánh dây đều có rãnh
dầu
a1
b hv
hr
hv
a’
l1 = b’ . 10 . (W1 + 4 ) + k. hr1 ( W1 + 3 ) . 10-3
-3
l1 = 6,6. 10-3 ( 36 + 4 ) + 0,95 . 4 ( 36 + 3 ) 10-3 = 0,412 (m)
Trong đó: + b’ = 6,6(mm)
+ W1 = 36 (vòng)
+ hhr = 4 (mm)
+ k = 0,95: hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuộn dây.
9. Bề dầy của dây quấn:
15
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
n v1 6
a1 = a’ . 10-3 = . 4,2 . 10-3 =25,2.10-3 = 0,0252 (m)
n 1
Với dây quấn hình xoắn mạch đơn : n =1.
10. Đường kính trong của dây quấn HA:
D 1 = d + 2a01 = 0,17 + 2. 0,004 = 0,178 (m)
'
11. Đường kính ngoài của dây quấn:
D 1 = D 1 + 2a1 = 0,178 + 2. 0,0252 = 0,228 (m)
" '
12. Bề mặt làm lạnh của dây quấn:
M1 = 2.t .k .π. (D 1 + a1 ) ( a1 + b’. 10-3) .W1 (m2)
'
+ k : Hệ số kể đến bề mặt dây quấn bị tấm dệm che khuất lấy k = 0,75
+ t : Số trụ tác dụng : t =3
M1 = 2.3.0,75.3,142 ( 0,178 + 0,0252) ( 0,0252 + 6,6 .10-3) = 0,091 (m2)
13. Trọng lượng đồng dây quấn HA:
D1' .D1" D1' .D1"
Gcu1 =tπ . W1 .T1 γcu = 28 t . W1 .T1 . 103
2 2
0,178 + 0,228
=28 . 3. .36.140,4.10-6.103 = 86,188(Kg)
2
2.2 Tính dây quấn CA.
1. Chọn sơ đồ điều khiển điện áp: Đoạn dây điều chỉnh nằm ở lớp ngoài
cùng, mỗi nấc điều chỉnh được bố trí thành hai nhóm trên dưới dây quấn nối tiếp
với nhau và phân bố đều trên toàn chiều cao dây quấn. (H.7 ) . Chú ý rằng hai
nhóm của đoạn dây điều chỉnh phải quấn cùng chiều với dây quấn chính.
%Uđm Đáp (V) Đấu dây
+5 36750 A X1
+2,5 35875 A X2
0 35000 A X3
-2,5 34425 A X4
16
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
-5 33250 A X5
A
X1
X2
X3
X4
X5
2. Số vòng dây của cuộn CA ứng với đáp đm :
Uf2 20,207.103
W2 = W1. = 36 . = 3149,961 ≈ 3150 (vòng )
U f1 230,940
3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh đáp:
Wđc = 0,025. W2đm = 0,025 . 3150 = 78,75 ≈ 79 (vòng )
4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân áp:
+ Cấp [+5%Uđm]: 36750 (V) : W2 = W2đm = 3150 + 2.79 = 3308(vòng)
+ Cấp [+2,5%Uđm]: 35875(V) : W2 = W2đm + Wđc = 3150 + 79 = 3229 (vòng)
+ Cấp Uđm: 35000(V) : W2 = W2đm = 3150
+ Cấp [-2,5%Uđm]:34425(V)
W2 = W2đm - Wđc = 3150 – 2 . 79 = 2992(vòng)
5. Mật độ dòng điện sơ bộ:
Δ2 = 2Δtb - Δ1 = 2 . 2,689 . 106 - 2,577 . 106 = 2,808 . 106 (A/m2)
6. Tiết diện dây dẫn sơ bộ:
17
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
I2 4,124
T '2 = −6
= −6
= 1,469(mm2)
Δ 2 − 10 6
2,808.10 .10
7. Chọn kiểu dây quấn:
Theo bảng 38: Với S =250 (KVA) ; It2 = 4,124(A) ; U2 = 35(KV)
+ T '2 = 1,469(mm2)
Chọn kết cấu dây quấn kiểu: hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn. Ưu điểm: Công
nghệ chế tạo đơn giản , nhược: Tản nhiệt kém, độ bền cơ không cao.
1,4
8. Chọn dây dẫn:Bảng 20: Chọn dây ∏b 1 . . 1,54
1,8
9. Tiết diện toàn phần của mỗi vòng dây:
T2 = nv2.Td2.10-6 = 1,54.10-6(m2)
10. Mật độ dòng điện thực:
I2 4,124
Δ2 = = −6
= 2,678.10-6 (A/m2) = 2,678 (MA/m2)
T2 1,54.10
l 2 .10 3 0,412.103
11. Số vòng dây trong một lớp: W12 = '
-1= -1=
n v 2 .d 2 1.1,8
228(vòng)
Trong đó lấy l2 = l1 = 0,412(m)
W2 3150
12. Số lớp của dây quấn: n12 = = = 14 (lớp)
W12 288
13. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau:
U12 = 2W12. Uv = 2. 228 . 6,415 = 2925,240(V)
14. Chiều dày cách điện giữa các lớp:
Bảng 26: + Số lớp giấy cáp: 4 lớp
+ Chiều dày một lớp giấy cáp: 0,12(mm)
Chiều dày cách điện giữa các lớp: δ12 = 4. 0,12 = 0,48mm
18
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
15. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp:
+ Do số lớp của dây quấn được làm tròn thành số nguyên n12 = 14 (lớp) nên số
vòng dây trong mỗi lớp không đúng bằng w12 ( 228 vòng).
Ta phân phối 12 lớp trong có số vòng dây là W12 = 228vòng còn 2 lớp ngoài
cũng có số vòng dây ít hơn:
w’12 = ( 3150 -12. 228 )/2 = 207(vòng)
+ Để tăng điều kiện làm mát, phần dây quấn CA thành hai tổ lớp giữa hai tổ có
rãnh dầu dọc trục a’22
Tổ lớp trong : Có số lớp n =5 lớp
Tổ lớp ngoài: Có số lớp m = n12 - n = 14 - 5 = 9 (lớp)
Kích thước rãnh dầy: Bảng 54 : a’22 = 5(mm)
16. Chiều dày dây quấn CA:
a2 = [d 2' (n + m) + δ12 [(n − 1) + (m − 1)] + a22 ] .10-3
'
'
Trong đó: + d 2 = 1,8 mm , m = 9 , n =5
+ δ12 = 4. 0,12 = 0,48 (mm) , a '22 = 5(mm)
a2 = [1,8(5 + 9) + 0,48[(5 − 1) + (9 − 1)] + 5].10− 3 = 36.10-3 (m)
Với điện áp 35 KV ta bố trí thêm màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dầy 0,5mm
( nối điện với dây quấn cao áp) ở lớp trong cùng của cuộn CA. Màn chắn có
cách điện hai phía bằng cách điện lớp nên chiều dày cuộn CA sẽ là:
a2 = [a2 + (δ c + 2δ1 ].10−3 = [36 + (0,5 + 2.0,48)].10−3 = 37,5.10−3 (m)
'
+ δc = 0,5mm
+ δ1 = δ12 = 0,48(mm)
Đây chỉ là kích thước hình học cuộn dây, còn khi tính sđđ tản thì lấy giá trị
a2 = 36. 10-3(m) và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên:
a 12 = ( a12 + δc + 2δ1). 10-3
'
= ( 27 + 0,5 + 2. 0,48) 10+-3 = 28,5. 10-3(m)
19
- ThiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc
17. Đường kính trong của dây quấn CA :
D ' 2 = D"1 + 2.a12 .10−3 = 0,228 + 2.27.10−3 = 0,282(m)
18. Đường kính ngoài của dây quấn CA :
D"2 = D '2 + 2.a2 = 0,282 + 2.37,5.10−3 = 0,357(m)
19. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau:
C = D"2 + a22 .10−3 = 0,357 + 20.10−3 = 0,377(m)
20..Bề mặt làm lạnh của dây quấn :
M 2 = 1,5.t.k .π .( D '2 + D"2 ).l2 = 1,5.3..0,88.π .(0.282 + 0,357).0,412 = 3,275(m 2 )
Trong đó k= 0,88 : hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết cách điện che
khuất
21.Trọng lượng đồng của dây quấn CA:
D ' 2 + D"2 0,282 + 0,357
GCu 2 = 28.t. .w2 dm .T2 .10 − 3 = 28.3. .3150.1,54.10− 6.103 = 130,191( Kg )
2 2
Hai cuộn dây đIều chỉnh có trọng lượng :
Gd / c = 0,05.GCu 2 = 0,05.130,191 = 6,51( Kg )
PHẦN III: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
3.1. Tổn hao ngắn mạch:
Tổn hao ngắn mạch của Mba hai dây quấn là tổn hao khi ngắn mạch một dây
quấn còn dây quấn kia đặt vào điều áp ngắn mạch Un để cho dòng điện trong cả
hai dây quấn đều bằng định mức .
3.1.1. Tổn hao chính: Là tổn hao đồng trong dây quấn:
Δ2 .T 2 .ρ .l.10−6
Pcu = I2.R = = Δ2 (T.l). ρ .10-6
T
ρ
⇔Pcu = Δ2(T.l.γd). , 10-6 = 2,4m 10-12 . Δ2. Gcu (4-3)
γd
Trong đó: + Δ : Mật độ dòng điện (A/m2)
20
nguon tai.lieu . vn
