Bài tập lớn thiết kế máy biến áp ngâm dầu ba pha

  • Số trang: 94 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 10 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

Ƣ GV hướng dẫn : TH.S Nhóm SV thực hiện :T.h Nội dung thực hiện : Phần 2 : Thiết kế Trình tự thiết kế : hƣơng 1 : ính toán kích thƣớc chủ yếu của máy biến áp . hƣơng 2 : hiết kế mạch từ . hƣơng 3 : ính toán dây quấn . hƣơng 4: ính toán tham số không tải . hƣơng 5: ính toán cuối cùng mạch từ . hƣơng 6 : ính toán nhiệt máy biến áp . hƣơng 7: ết 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 : - ung lƣợng S = 250 KVA - iện áp UCA/UHA = 10/0.4 KV . -Tần số f=50hz -Tổ nối dây nối Δ/γ - òng điện không tải : I0= 1.7% -Tổn hao không tải Δ 0= 640 W -Tổn hao ngắn mạch Δ n= 3000 w - iện áp ngắn mạch : Un= 4% Phần 1 : ính toán kích thƣớc 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 3. òng 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. òng điện pha định mức . +Phía cao áp nối Δ : If1= √ = √ =8.31 A +Phía hạ áp nối γ : If2=I2 = 360,8A 5. iện áp đinh mức . +Phía cao áp nối Δ : Uf1= UCA=10kv +Phía hạ áp nối γ : Uf2= √ = √ = 0.231 Kv 6: iện áp thử các dây . Ta tra bảng 2-Trang 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 thƣớc 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 19-Trang 188-TL1 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. √ . 10-2 Trong đó : Thay số S’=83,3 kv : Dung lượng mỗi trụ [2.6] (Tra bảng 12 _Trang 185-TL1) 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 ar= a12 + .10-2 = 0,019 m = 0,63 √ = 0,009 + 0.019 = 0,028 m 2, Hệ số quy đổi từ trƣờng 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 . 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 . -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 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 11-Trang 185-TL1 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 6-Trang182-TL1] , -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). Hình 2.1 : Mối nối giữa gông và trụ . a: mối nối thẳng b:Mối nối chéo Hình 2.2: Lá tôn cắt vát . 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 . +Đường kính trụ d=0,22m ố bậc thang trong trụ là 8 bậc . 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) 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 45-Trang 211-TL1 chọn suất tổn hao trong trụ : PT và PG Trụ : PT = 1,112 (w/Kg) Gông PG = 1,038 (w/Kg) 4 . Suất từ hoá trong trụ và gong Tra bảng 50-Trang 215-TL1 qt = 1,526 (VA/kg) qg = 1,376 (VA/kg) Ghi trú : Mã hiệu tôn 3405-chiều 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 . nh 3 4: 3pha . nh chiếu đứng và h nh chiếu b ng của 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 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 + 19-Trang 188-TL1 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 h ng số tính toán . Tra bảng 13 -14 –TL1 Trang 185-186 +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 15-Trang 186 TL1 :chọn trị số Kf = 0,93 8, Hệ số tối ƣu 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 ’= 83.3 KVA +Tần số 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 +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 44-TL1 A1=5,633 . A2=3.6 . . . .K1.a [2.12] .K1.l02 [2.13] Thay số ta được : A1=5,633 . . A2=3.6 . . .0,891.1,36 = 188,268 .0,891.0,03 = 18,925 Ta tính tiếp các hệ số : Theo công thức 2-49a+2-50a _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 +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 Thay số ta được : C1 = 2,46. . 9: ính sơ bộ các thông số có liên quan = 256,041 KG 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 = Trong đó :+ .pT.GT + .pG.GG [2.18] .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 9.3*Công suất từ hoá lõi thép MBA . Q0= .(QC + Ql + Qδ) VA [2.19] +Trong đó : Qc là công suất tổn hao chung của trụ và gông . Qc = qT.GT + qG.GG = 1,526.GT + 1,376.GG [2.20] +Trong đó qT =1,526,qG =1,376: suất từ hoá trong trụ và gông (VA/kg)Tra theo bảng 50 (chương 5) +Qt : suất từ hoá phụ đối với mỗi góc nghiêng Qt= 40.qt.G’ [2.21] Qδ =QK = 3,2.qk.TT = 3,2 . 22100.TT =70720TT [2.22] +Q : công suất từ hoá ở khe hở và không khí ứng với BT +Qk : Suất từ hoá khe hở không khí ứng với BT . qk=22100 (VA/m2) [Tra bảng 50-trang 215-TL1] Chọn =1,2: là hệ số đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn cũng như sự uốn nắn và ép lõi sắt . -Thay số vào công thức (2.18) ta được Q0= 1,2 (1,447.GT+1,311.GG+66240.Tk +71.G’) -Tọng lượng tác dụng MBA . GFe= GT+GG (KG) [2.21] -Trọng lượng dây quấn . Gdq= Kg [2.22] -Trọng lượng dây dẫn . Gdd = Kcđ.Gdq [2.23] Kcđ =1,06: hệ số kể đến cách điện của dây quấn .
- Xem thêm -