Bài tập lớn "Thiết kế máy biến áp ngâm dầu ba pha" giới thiệu đến các bạn trình tự thiết kế máy biến áp ngâm dầu ba pha: Tính toán kích thước chủ yếu của máy biến áp, thiết kế mạch từ, tính toán dây quấn, tính toán tham số không tải, tính toán cuối cùng mạch từ,... Với các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
TRƯƠNG ĐAI HOC GIAO THÔNG VÂN TAI
̀ ̣ ̣ ̣ ̉
BAI TÂP L
̀ ̣ ỚN
THIÊT KÊ MAY BIÊN AP NGÂM DÂU BA PHA
́ ́ ́ ́ ́ ̀
GV hướng dẫn : TH.S
Nhóm SV thực hiện :T.h
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Nội dung thực hiện :
Phần 2 : Thiết kế
Trình tự thiết kế :
Chương 1 : Tính toán kích thước chủ yếu của máy biến
áp .
Chương 2 : Thiết kế mạch từ .
Chương 3 : Tính toán dây quấn .
Chương 4: Tính toán tham số không tải .
Chương 5: Tính toán cuối cùng mạch từ .
Chương 6 : Tính toán nhiệt máy biến áp .
Chương 7: Kết cấu máy biến áp .
*Nhiệm vụ thiết kế : Thiết kế máy biến áp điện lực bap
ha ngâm dầu công suất 250KVA .
Các số liệu ban đầu : Dung lượng S = 250 KVA
Điện áp UCA/UHA = 10/0.4 KV .
Tần số f=50hz
Tổ nối dây nối Δ/γ
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Dòng điện không tải : I0= 1.7%
Tổn hao không tải ΔP0= 640 W
Tổn hao ngắn mạch ΔPn= 3000 w Điện áp ngắn mạch :
Un= 4%
Phần 1 : Tính toán kích thước chủ yêu của
MBA .
A: Xác định các thông số cơ bản của MBA .
1. Dung lượng 1 pha
Sf = = = 83.3 KVA [2.1]
Trong đó m=3 : số pha của MBA .
S=250KVA : công suất đặt định mức MBA
2.Công suất mỗi trụ .
Dung lượng mỗi trụ :
S’ = = = 83.3 KVA [2.2]
Trong đó : t =3 số trụ tác dụng (trụ trên đó có dây quấn)
S = 250 KVA
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
3. Dòng điện định mức .
3.1:Phía cao áp (CA)
I2 ( A) [2.3]
Thay số Sdm =250 KVA công suất định mức MBA .
U1đm=10KV điện áp phía cao áp .
I1= = 14,4 A
3.2,Phía hạ áp :
I2 = A [2.4]
Tượng tự phía cao áp ta thay số : Sđm =250 KVA , U2đm = 0.4
Kv
I2= = 360,8 A
4. Dòng điện pha định mức .
+Phía cao áp nối Δ : If1= = =8.31 A
+Phía hạ áp nối γ : If2=I2 = 360,8A
5. Điện áp đinh mức .
+Phía cao áp nối Δ : Uf1= UCA=10kv
+Phía hạ áp nối γ : Uf2= = = 0.231 Kv
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
6: Điện áp thử các dây .
Ta tra bảng 2Trang 189 TL1
Chú thích : dây quấn các MBA dầu và khô có cấp điện áp làm
việc đến 1kv có Ut=5KV
+Dây quấn CA : Với cấp điện áp 10KV > Ut1= 35 KV
+Dây quấn HA :Với cấp điện áp 0,4kv> Ut2= 5 kv
B: Chọn các số liệu xuất phát và tính toán các kích thước
chủ yếu .
1: Chiều rộng của rãnh từ tản giữa dây quấn CA và HA
+Chiều rộng quy đổi từ trường tản
ar= a12 + [2.5]
+Tra bảng 19Trang 188TL1
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Với điện áp thử phía CA Ut= 35 Kv .
Ta có a12=0,9 cm : Khoảng cách cách điện giữa cuộn CA
và HA .
δ12=0,3 cm : Chiều dày của ống
Trong rãnh a12 đặt 1 ống dày δ12=0,3 cm
Ta có : k. . 102 [2.6]
Trong đó :
Thay số S’=83,3 kv : Dung lượng mỗi trụ
(Tra bảng 12 _Trang 185TL1)
Ta có hệ số K với MBA ba pha ngâm dầu , dây quấn bằng
đồng với cấp điện áp CA 10kv chọn : K= 0,63
Thay số vào [2.5] ta được = 0,63 .102 = 0,019 m
ar= a12 + = 0,009 + 0.019 = 0,028 m
2, Hệ số quy đổi từ trường tản .
Hệ số này thường thay đổi rất ít thường lấy: Kr = 0,95
3, Các thành phần điện áp ngắn mạch
+Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch
Unm% = = = 1,2% [2.7]
Trong đó : Pn =3000w Tổn hao ngắn mạch .
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Sđm =250 KVA công suất định mức MBA
+Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch .
Unx% = [2.8]
Thay số Un = 4% : Điện áp ngắn mạch
Unm = 1.2%
Ta được Unx% = 3,82%
Chương 2 : Thiết kế mạch từ .
2.1 : Chọn Tôn SILIC
Lõi sắt là phần mạch từ của MBA , là phần dẫn từ
thông chính của MBA . Do đó khi thiết kế cần làm sao cho
thoả mãn nhu cầu như , tổn hao sắt chính và phụ nhỏ nhất ,
dòng điện không tải nhỏ ,lượng tôn silic làm ít nhất và hệ số
lấp đầy củ lõi sắt lớn .Mặt khác lõi sắt cũng là nơi mà trên đó
gắn nhiều bộ phận khác nữa như : Dây quấn , giá đỡ dây dẫn
ra , đối với một số MBA còn gắn cả nắp máy để có thể nâng
cẩu toàn bộ lõi sắt ra khỏi vỏ khi sửa chữa . Hơn thế nữa lõi
sắt còn có thể chịu đựng được ứng lực cơ học lớn khi bị ngắn
mạch dây quấn .
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Để các yêu cầu với mạch từ như trên được thoả mãn thì
việc chọn tôn silic như thế nào là quan trọng , với tôn silic có
độ dày bao nhiêu , thành phần silic bao nhiêu là được ? Khi tôn
silic có thành phần silic trong lá tôn cao quá thì lá tôn sẽ bị
dòn , độ đàn hồi kém đi .
Ta chọn loại tôn cán lạnh là vì loại tôn này có ưu điểm vượt
trội về khả năng dẫn từ và giảm hao mòn so với tôn cán nóng .
Tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể hầu như
không đổi và có tính dẫn từ không đẳng hướng , do đó suất
tổn hao giảm từ 2>2,5% lần so với tôn cán nóng . Độ từ thẩm
thay đổi rất ít theo thời gian dùng tôn cán lạnh cho phép tăng
cường độ từ cảm trong lõi thép lên tới (1,6>1.65) T trong khi
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
tôn 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 giảm được tối đa chiều cao của MBA , rất thuận lợi cho
việc chuyên chở . Tuy nhiên giá thành tôn cán lạnh có hơi cao
nhưng so với việc giảm được tổn hao và trọng lượng người ta
tính rằng vẫn kinh tế hơn những loại MBA được chế tạo bởi
tôn cán nóng .
. Theo bảng 11Trang 185TL1
ở đây ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3405 có chiều dày 0.35mm
Công suất của máy biến áp 250KVA thì BT = 1,55>1,65
Ta chọn từ cảm trong trụ là BT=1,58 T (Tela)
[Tra bảng 6Trang182TL1] ,
Chọn : hệ số KG=1,025 ép trụ bằng nêm với dây quấn , ép
gông bằng xà ép, bằng bulong đặt phía ngoài gông .
2.2: Cắt lá thép .
Do ta sử dụng tôn cán lạnh có tính dẫn từu không đẳng
hướng nên việc ghép nối giữa trụ và gông không thể thực
hiện kiể mối nối vuông góc như tôn cán nóng được vì vậy góc
ép nối #0 khá lớn làm tăng tổn hao sắt (hình 2.1a) mà ta phải
dùng mối nối nghiêng hay là phải cắt vát là tôn như hình 2.2
khi đó góc #0 sẽ nhỏ và tổn hao sắt sẽ giảm đáng kể(hình
2.1b).
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Hình 2.1 : Mối nối giữa gông và trụ .
a: mối nối thẳng b:Mối nối chéo
Hình 2.2: Lá tôn cắt vát .
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Khi tôn sử lý xong ta sẽ phải xử lí cho tốt bavia , và ta phải ủ
lại những lá tôn vừa cắt xong để cho những tinh thể kim loại
trong vết cắt trở lại định hướng ban đầu . Các lá thép kĩ thuật
điện sau đó được sơn phủ cách điện mặt ngoài trước khi ghép
chúng lại với nhau .
2.3 : Tính chọn sơ bộ mạch từ .
1: Chọn số bậc thang trong trụ .
Tra bảng 4_Trang 181_TL1 :
+Chọn hệ số chêm kín là Kc=0,928 .
+Đương kinh tru d=0,22m
̀ ́ ̣
́ ̣ ̣ ̀ ̣
Sô bâc thang trong tru la 8 bâc .
Số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn của trụ 1 bậc , tức là 7
bậc
+Ta chọn hệ số lấp đầy Kđ = 0,96
Như vậy hệ số lợi dụng của lõi sắt là :
K1 = Kc.Kđ = 0,928.0,96 = 0,891 (2.9)
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Hình 2.3 : Vẽ tiết diện trụ với số bậc thang .
2. Từ cảm trong gông
BG = = 1,54 (T) (2.10)
+KG =1,025 hệ số tăng cường gông Tra bảng 6 –Trng 182 TL1.
+BT=1,58 T : Từ cảm trong trụ .
3. Suất tổn hao sắt trong trụ và gông ( P)
Tra bảng 45Trang 211TL1 chọn suất tổn hao trong trụ : PT
và PG
Trụ : PT = 1,112 (w/Kg)
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Gông PG = 1,038 (w/Kg)
4 . Suất từ hoá trong trụ và gong
Tra bảng 50Trang 215TL1
qt = 1,526 (VA/kg) qg = 1,376 (VA/kg)
Ghi trú : Mã hiệu tôn 3405chiều dày lá tôn của trụ và gông
chon 0.35mm
Suất từ hoá khe hở không khí qk : với BT =1,58 T
> qk = 22100 (VA/m2)
5. Khoảng cách điện chính .
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Hinh 3.4: Hinh chiêu đ
̀ ̀ ́ ứng va hinh chiêu băng cua M.B.A
̀ ̀ ́ ̀ ̉
3pha .
c: Khoảng cách 2 trụ .
d:đường kính đường tròn ngoại tiếp tiết diện ngang của trụ
d12: Đường kính trung bình giữa 2 dây quấn
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
l01: khoảng cách từ dây quấn đến gong
a1: Bề dày quận hạ áp
a2: Bề dày cuộn cao áp
a01: Khoảng cách cách điện giữa trụ và dây quấn HA
a12: khoảng cách cách điện giữa dây quấn HA và CA
a22: Khoảng cách cách điện giữa 2 cuộn CA
l: Chiều cao dây quấn .
Tra bảng 18 + 19Trang 188TL1
Ta xác định các khoảng cách điện chính .
- Giữa cuộn HA với trụ : a01=4 mm = 0,004 m
- Giữa cuộn HA với CA : a12 = 9 mm=0,009m
- ống cách điện giữa CA cà HA : δ12 = 3 mm=0,003m
- Khoảng cách từ từ quấn HA đến gông l01=15 mm=
0,015m
- khoảng cách từ dây quấn CA đến gong l02 = 30 mm= 0,03
m
- Phần đầu thừa của ống cách điện lđ2 =15 mm =0,015 m
- Khoảng cách giữa 2 cuộn dây cao áp a22=10 mm =0,01m
6, Các hằng số tính toán .
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Tra bảng 13 14 –TL1 Trang 185186
+Trị số hướng dẫn a=d12/d đối với dây quấn đồng .
+Trị số hướng dẫn b=2.a2/d đối với MBA dầu hai đầu dây
quấn .
+Tra bảng ta chọn : a =1,36 b= 0,4
7, Hệ số kf đối với máy biến áp ngâm dầu ba pha .
Tra bảng 15Trang 186 TL1 :chọn trị số Kf = 0,93
8, Hệ số tối ưu β
Để xác định hệ số tối ưu ta cần xác định số liệu và các đặc
tính cơ bản của MBA , ta tính các hệ số .
A = 0.507 [2.11]
Trong đó :
+Dung lượng trong mỗi trụ S’= 83.3 KVA
+Tần sô MBA f=50Hz
́
+Chiều rộng quy đổi từ trường tản ar = 0.028 m
+Điện áp phản kháng ngắn mạch Unx = 3.82%
+Hế số Kr = 0.96
+Từ cảm BT= 1.58 T
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
+Hệ số lợi dụng của lõi sắt K1= 0,891
+Trị số hướng dẫn a= 1,36
Thay số vào ta được :
A =0.507 0,14
- Đối với các MBA 3pha ngâm dầu 3pha dùng tôn cán lạnh
ta có công thức tính các hệ số : Trích dẫn công thức
2.43+2.44 Trang 44TL1
A1=5,633 . ..K1.a [2.12]
A2=3.6 . ..K1.l02 [2.13]
Thay số ta được :
A1=5,633 . ..0,891.1,36 = 188,268
A2=3.6 . ..0,891.0,03 = 18,925
Ta tính tiếp các hệ số :
Theo công thức 249a+250a _Trang 45 TL1 ta có :
B1= 2,4...K1.KG.(a+b+e) KG [2.14]
B2= 2,4...K1.KG.(a12+a22) KG [2.15]
Trong đó các hệ số
+Hệ số tăng cường gông KG= 1,025
+ Trị số hướng dẫn: b=0,46
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
+Hệ số A=0,14 e=0.41 (MBA ba pha)
a12 + a22 = 9 + 10 = 19 mm=0,019m
Thay số ta được
B1= 2,4...0,891.1,025.(1,36+0,46+0,41)=134,815
B2=2,4...0,891.1,025.0,019 = 8,19
Trọng lượng dây quấn .
Gdq= ( Kg )
Trong đó C1 là hệ số được xác định bởi công thức :
C1 = Kdq . [2.16]
Trong đó các hệ số được xác định:
+Đối với dây quấn đồng chọn Kdq= 2,46.
+Từ cảm 1,58
+Hế số Kr = 0.95
+Hệ số lợi dụng của lõi sắt K1= 0,891
+Trị số hướng dẫn a= 1,36
+Điên áp ngắn mạch Unm= 1,2 %
+Hệ số A = 0,14
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Thay số ta được :
C1 = 2,46.. = 256,041 KG
9: Tính sơ bộ các thông số có liên quan
9.1*Trọng lượng 1 góc của lõi
G’ = 0,492.104.KG.K1.A3.x3 [2.17]
Thay số :
G’ =0,492. 104.1,025. 0.143. x3 = 19,631.x3
Tiết diện trụ tính sơ bộ
Tt = 0,785.K1.A2x2=0,785.0,891. 0.142. x2= 0,0139.x2
9.2*Tổn hao không tải của MBA
P0 = .pT.GT + .pG.GG [2.18]
Trong đó :+ .pT.GT Tổn hao trong trụ
+ .pG.GG Tổn hao trong gông
+ Hệ số phụ (đối với tôn cán lạnh có thể lấy =1,25)
+PT=1,112 (W/Kg) ; pG=1,038 (W/Kg) là suất tổn hao trong trụ
và gông.
>Thay số ta được : P0= 1,25.1,112.GT + 1,25.1,038.GG
=1,39GT+ 1,2975.GG
Nhóm 3_Lớp Trang Bị Điện _K53
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
