Thiết kế máy biến áp 400kVA ngâm dầu

ßng ®iÖn do c«ng suÊt tõ ho¸ t¨ng lªn (theo b¶ng 53 Phan Tö Thô) nK : Sè khe hë kh«ng khÝ trong lâi thÐp Kig = Kn. : HÖ sè chung lµm t¨ng c«ng suÊt tõ ho¸ ë g«ng Kn = 4: hÖ sè biÓu thÞ sè l­îng gãc nèi cã d¹ng nèi nghiªng Kt = 2: hÖ sè biÓu thÞ sè l­îng gãc nèi cã d¹ng nèi th¼ng (theo b¶ng 52a Phan Tö Thô) Þ Kig = 4,43 + 2.11 = 39,2 Kir = 1,18 (theo b¶ng 52b Phan Tö Thô): lµ hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng do chiÒu réng l¸ t«n ë gãc m¹ch tõ. Q0 = 1,2. 1,06. 1,645.(GT + 0,5. 42,45 G0) + 1,2. 1,06. 1,526 (Gg – 6Gg + 0,5. 1,18. 39,2G0) + 1,06. 2800. 4. T’K + 1,06. 20480. 2T’’K Q0 = 2,092 GT + 44,40G0 + 1,94Gg + 44,89G0 – 11,6G0 + 11872T’K + 43417 K’’K MÆt kh¸c tiÕt diÖn trô tÝnh s¬ bé theo 2-28 Phan Tö Thô Tt = 0,785. Kld. A3. X2 = 0,785. 0,839. 0,1632. X2 = 0,0174x2 DiÖn tÝch khe hë ë mèi nèi th¼ng DiÖn tÝch khe hë mèi nèi nghiªng Thay vµo sau khi biÕn ®æi ta ®­îc. Q0 = 1757,26x3 + 1161,062 + - Gi¸ thµnh vËt liÖu t¸c dông: Trong ®ã: VËy: 16. Thµnh phÇn ph¶n kh¸ng cña dßng ®iÖn kh«ng t¶i iox = 0,44.x3 + 0,29 x2 + 17. MËt ®é dßng ®iÖn trong d©y quÊn. Trong ®ã: KCu = 2,4. 10-12 Pn = 5500 (W) b 1,2 1,8 1,87 1,88 1,89 2,4 3,0 3,6 1,048 1,16 1,167 1,17 1,172 1,245 1,32 1,38 1,096 1,344 1,161 1,368 1,374 1,55 1,734 1,90 1,148 1,56 1,588 1,60 1,61 1,93 2,29 2,62 310,57 293,36 292,52 292,15 291,95 284,12 277,81 274,46 Gg = 188,08x2 + 19,54x2 237,32 319,66 325,26 327,65 329,64 393,27 464,58 529,88 547,89 613,02 617,78 619,8 621,59 677,39 742,39 804,34 856,60 986,75 996,02 999,99 1003,43 111,54 1226,20 135,68 Tt = 0,0174x2 0,0190 0,0233 0,0236 0,0238 0,0239 0,0269 0,030 0,033 3856,66 4813,86 4879,73 4907,64 4931,31 5668,27 6487,40 7240,47 0,964% 1,203% 1,2199% 1,227% 1,233% 1,417% 1,621% 1,801% D = 2,67x. 106 (A/m2) 2,79.106 3,096106 3,115106 3,124106 3,129106 3,324106 3,524106 3,684106 272,4 222,14 219,36 218,29 217,29 192,61 172,17 157,13 d=A.x = 0,163.x 0,1708 0,1890 0,1902 0,1907 0,191 0,2029 0,2151 0,2249 d12 = a. d = 1,38.d 0,2357 0,2608 0,2624 0,2631 0,2635 0,2800 0,2968 0,3103 C = d12 + a12 + a22 0,3297 0,3608 0,363 0,3639 0,3644 0,384 0,4058 0,4223 1084,97 1050,99 1050,28 1050,09 1050 1057,15 1081,85 1114,15 18. Chän hÖ sè h×nh dµng b TrÞ sè b th­êng biÕn thiªn trong 1 ph¹m vi rÊt réng tõ 1,2 ®Õn 3,6. B»ng ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n s¬ bé gÇn ®óng m¸y biÕn ¸p, ta t×m sao cho Ctd ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt, nh­ng ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: i0 £ 1,5% (theo ®b) P0 £ 1000 W(theo ®b) D £ 4,5.106 (A/m2) dr £ 25 MN/m2 Dùa vµo b¶ng tÝnh to¸n ta t×m ®­îc. b = 1,88 ® x = 1,17; x2 = 1,368; x3 = 1,60 Khi ®ã: P0 = 999,99 (W) £ 1000 (W) i0 =1,227% (tho¶ m·n) D = 3,124.106 (A/m2) < 4,5.106 (A/m2) CTd = 1050,09 19. øng suÊt kÐo Trong ®ã: Kt = 0,93 Pn = 5500 Kr = 0,95 a = 1,38 A = 0,163 Mµ: Un = 4% (theo ®b) Unx = 3,75% Unr = 1,375% Do ®ã: VËy dr = 0,244 . 10-6. (46,41)2 . 0,93 . 0,95 . = 18,16 (MN/m2) 20. §­êng kÝnh trô s¾t d = A. x = 0,163. 1,17 = 0,19071 (m) Theo tiªu chuÈn quèc tÕ quy ®Þnh th× ®­êng kÝnh trô s¾t cña m¸y sÏ lµ: d®m = 0,20 (m) 21. TÝnh trÞ sè b tèi ­u VËy x = 1,224; x2 = 1,498; x3 = 1,83 - Träng l­îng d©y quÊn - Träng l­îng cña lâi GFe = 559,59 (Kg) - Dßng ®iÖn kh«ng t¶i i0 = 0,44x3 + 0,29x2 + 0,15/x = 1,361% 22. §­êng kÝnh trung b×nh cña r·nh gi÷a d12 = a. d®m = 1,38. 0,2 = 0,276 (m) 23. TiÕt diÖn h÷u hiÖu cña trô s¾t Tt = Kd. Tb Trong ®ã: Kd = 0,92 Tb = 288,4 (cm2) = 0,02884 (m2) theo 42b VËy: Tt = 0,92. 0,02884 = 0,0265 (m) 24. ChiÒu cao s¬ bé cña d©y quÊn ch­¬ng iii: tÝnh to¸n d©y quÊn m¸y biÕn ¸p III.1. c¸c yªu cÇu chung Cã thÓ chia lµm hai lo¹i 1.Yªu cÇu vËn hµnh: Gåm ®iÖn c¬ vµ nhiÖt a. Yªu cÇu vÒ ®iÖn Khi vËn hµnh th­êng d©y quÊn m¸y biÕn ¸p cã ®iÖn ¸p lµm viÖc b×nh th­êng vµ qu¸ ®iÖn ¸p do ®ãng ng¾t m¹ch trong l­íi ®iÖn hay sÐt ®¸nh g©y nªn ¶nh h­ëng chñ yÕu do c¸ch ®iÖn chÝnh cña m¸y biÕn ¸p, tøc lµ c¸ch ®iÖn d©y quÊn víi nhau vµ gi÷a d©y quÊn víi vá. Cßn qu¸ ®iÖn ¸p do sÐt ®¸nh th­êng lªn ®­êng d©y th­êng ¶nh h­ëng ®Õn c¸ch ®iÖn däc cña m¸y biÕn ¸p. Tøc lµ gi÷a c¸c vßng d©y rêi d©y hay gi÷a c¸c b¸nh d©y cña tõng d©y quÊn. b. Yªu cÇu vÒ c¬ häc D©y quÊn kh«ng bÞ biÕn d¹ng hoÆc h­ háng d­íi t¸c dông cña lùc c¬ häc do dßng ®iÖn ng¾n m¹ch g©y nªn. c. Yªu cÇu vÒ nhiÖt Khi vËn hµnh b×nh th­êng còng nh­ trong tr­êng hîp ng¾n m¹ch, trong thêi gian nhÊt ®Þnh d©y quÊn kh«ng ®­îc cã nhiÖt ®é cao qu¸ v× lóc ®ã chÊt c¸ch ®iÖn sÏ bÞ nãng mÊt tÝnh ®µn håi, ho¸ dån vµ mÊt tÝnh c¸ch ®iÖn. V× vËy khi thiÕt kÕ ph¶i ®¶m b¶o sao cho tuæi thä cña chÊt c¸ch ®iÖn lµ 15 ®Õn 20 n¨m. 2. Yªu cÇu vÒ chÕ t¹o. Lµm sao cho kÕt cÊu ®¬n gi¶n tèn Ýt vËt liÖu vµ nh©n c«ng, thêi gian chÕ t¹o ng¾n gi¸ thµnh h¹ nh­ng ®¶m b¶o vÒ mÆt vËn hµnh * Nh­ vËy yªu cÇu ®èi víi thiÕt kÕ lµ: + Ph¶i cã quan ®iÓm toµn diÖn: KÕt hîp mét c¸ch hîp lý gi÷a hai yªu cÇu vÒ chÕ t¹o vµ vËn hµnh ®Ó s¶n phÈm cã chÊt l­îng tèt mµ gi¸ thµnh h¹. + Ph¶i chñ yÕu ®Õn kÕt cÊu vµ chÕ t¹o d©y quÊn sao cho thÝch hîp víi tr×nh ®é kü thuËt cña x­ëng s¶n xuÊt. + Ph¶i n¾m v÷ng nh÷ng lý luËn cã liªn quan ®Õn d©y quÊn CA, vËt liÖu c¸ch ®iÖn * Qu¸ t×nh thiÕt kÕ cña ds cã thÓ tiÕn hµnh theo 3 b­íc Chän kiÓu vµ kÕt cÊu d©y quÊn. TÝnh to¸n s¾p xÕp vµ bè trÝ d©y quÊn TÝnh to¸n tÝnh n¨ng cña m¸y biÕn ¸p 3. C¸c kiÓu d©y quÊn m¸y biÕn ¸p. Theo c¸ch quÊn d©y ta cã thÓ chia d©y quÊn m¸y biÕn ¸p ra lµm c¸c kiÓu chÝnh sau ®©y: D©y quÊn h×nh èng d©y dÉn ch÷ nhËt; D©y quÊn h×nh èng d©y dÉn trßn; D©y quÊn h×nh xo¾n; D©y quÊn h×nh èc liªn tôc Ng­êi ta cßn cã thÓ ph©n biÖt ra lo¹i d©y quÊn mét m¹ch (®¬n) hay hai m¹ch (kÐp), cã ho¸n vÞ hay kh«ng ho¸n vÞ,… a. D©y quÊn h×nh èngd©y dÉn ch÷ nhËt Lo¹i d©y nµy quÊn dïng d©y tiÕt diÖn ch÷ nhËt quÊn thµnh h×nh trô. NÕu dßng ®iÖn lín qu¸ th× ghÐp nhiÒu sîi sèngng. Lóc ®ã tèt nhÊt lµ dïng c¸c sîi cïng kÝch th­íc ghÐp kÒ nhau theo h­íng trôc, kh«ng nªn ghÐp kÒ theo h­íng kÝnh ®Ó cho tõ th«ng t¶n trong c¸c sîi d©y gièng nhau vµ nh­ vËy tæn hao vÒ dßng ®iÖn xo¸y trong chóng sÏ gièng nhau vµ vÒ mÆt c¬ khÝ ghÐp h­íng trôc còng tèt h¬n. MÆt kh¸c dïng mét cì d©y sÏ ®ì phøc t¹p cho viÖc ®Æt hµng. NÕu ph¶i dïgn d©y cã tiÕt diÖn kh¸c nhau th× ph¶i cã mét bÒ kÒ nhau b»ng nhau ®Ó ghÐp (h×nh 3-19). Nãi chung d©y qu¸n nÑp (theo c¹nh lín) sîi d©y (h×nh3-20a), kh«ng nªn quÊn g©n dùng (theo c¹nh nhá) sîi d©y (h×nh 3-20b) v× sÏ khã quÊn h¬n mµ còng lµm cho c¸c sîi d©y dÔ bÞ nghiªng ®i (h×nh 3-20c); tæn hao phô do dßng ®iÖn xo¸y t¨ng lªn, t¶n nhiÖt l¹i kÐm. Cã thÓ dïng c¸ch quÊn dùng khi tû lÖ c¸c c¹nh cña sîi d©y ë trong ph¹m vi tû lÖ sau: 1,3 < a/b < 3,0. H×nh 3-20: C¸c ph­¬ng ph¸p quÊn d©y a) quÊn nÑp sîi; b) quÊn g©n dùng sîi d©y; c) quÊn g©n dùng nh­ng kh«ng ®¹t yªu cÇu H×nh 3-21: D©y quÊn h×nh èng, a) èng ®¬n 6 vßng; b) èng kÐp 12 vßng NÕu quÊn mét líp ta cã kiÓu d©y quÊn h×nh èng mét líp hay cßn gäi lµ èng ®¬n (h×nh 3-12a). NÕu quÊn hai líp ta cã kiÓu h×nh èng kÐp (h×nh 3-12b). KÓu h×nh èng kÐp th× hai líp nèi tiÕp víi nhau (quÊn líp trong tõ trªn xuèng sau ®ã líp ngoµi quÊn ng­îc tõ d­íi lªn nh­ ë hi×nh 3-21b). Nh­ vËy ®Çu d©ylíp trong vµ ®u«i líp ngoµi cã ®iÖn ¸p b»ng ®iÖn ¸p pha cña d©y quÊn. NÕu U®m d­íi 100V th× c¸ch ®iÖn gi÷a hai líp rÊt ®¬n gi¶n, hoÆc dïng mét r·nh dÇu réng 4 – 8 mm hoÆc dïng mét èng giÊy c¸ch ®iÖn lµ ®ñ. NÕu ®iÖn ¸p tõ 3 ®Õn 6kV th× ph¶i lµm r·nh dÇu cã b×a c¸ch ®iÖn ë gi÷a dµy 2mm. NÕu U > 6000V th× c¸ch ®iÖn sÏ khã kh¨n h¬n do ®ã kh«ng dïng kiÓu d©y quÊn nµy cho c¸c m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt tõ 25 ®Õn 630 kVA. §Ó cã r·nh dÇu th­êng dïng que nªn c¸ch ®iÖn b»ng gç. Kh«ng nªn lµm nhiÒu que nªm qu¸ v× dÇu sÏ khã l­u th«ng, còng kh«ng nªn Ýt qu¸ v× èng d©y dÔ bÞ biÕn d¹ng thµnh h×nh ®a gi¸c. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c que nªm th­êng vµo kho¶ng 150 – 120mm KiÓu d©y quÊn h×nh èng ®¬n cã nh­îc ®iÓm lµ hai ®Çu kh«ng cã g× gi÷ chÆt nªn dÔ bÞ tung ra do ®ã th­êng chØ dïng trong c¸c m¸y biÕn ¸p nhá, c«ng suÊt mçi trô tõ 3 ®Õn 10kVA. D©y quÊn h×nh èng kÐp æn ®Þnh vÒ c¬ khÝ h¬n vµ nãi chung chÕ t¹o còng ®¬n gi¶n nªn ®­îc dïng phæ biÕn trong c¸c m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt tõ 630 kVA trë xuèng ®iÖn ¸p d­íi 6kV. Trong m¸y biÕn ¸p th× d©y quÊn h×nh èng ®¬n vµ kÐp chñ yÕu lµm cuén HA. GÇn ®©y ng­êi ta ®· nghiªn cøu vµ sö dông cã kÕt qu¶ lo¹i d©y quÊn nhiÒu èng nhiÒu líp d©y ch÷ nhËt cho c¶ cuén d©y CA. KÕt cÊu cña lo¹i d©y quÊn nµy chØ kh¸c víi d©y quÊn h×nh èng ®¬n gi¶n trªn lµ ë chç nã gåm nhiÒu líp vµ c¸c sîi d©y quÊn nµy còng kh«ng dïng kiÓu quÊn dùng c¸c sîi d©y quÊn. ChiÒu quÊn d©y ë c¸c líp còng kh¸c nhau, th­êng c¸c líp lÓ quÊn theo mét chiÒu, c¸c líp ch½n quÊn theo chiÒu kh¸c. Gi÷a c¸c líp cã lãt vµi líp giÊy c¸p lµm c¸ch ®iÖn líp vµ ®Ò phßng phãng ®iÖn gi÷a c¸c líp, c¸ch ®iÖn líp ph¶i cao h¬n d©y quÊn 30-50mm. Mçi líp ë phÝa trªn vµ d­íi vÉn ph¶i cã nh÷ng vµnh ®Öm phô b»ng cacton c¸ch ®iÖn buéc chÆt vµo c¸c vßng trªn vµ d­íi cña d©y quÊn (h×nh 3-22). ViÖc lãt c¸ch ®iÖn nh­ vËy lµ rÊt cÇn thiÕt v× lo¹i d©y quÊn nµy ®iÖn ¸p gi÷ vßng ®Çu cña bÊt kú mét líp nµo víi vßng cuèi cïng cña líp tiÕp theo còng chÝnh lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai líp cã thÓ ®¹t ®Õn 5000 ®Õn 6000V, nÕu ®iÖn ¸p lµm viÖc cña d©y quÊn lµ 35kV. H×nh 3-22: D©y quÊn èng nhiÒu líp d©y ch÷ nhËt 1. C¸ch ®iÖn b»ng giÊy c¸p; 2. Vµnh ®Öm phô b»ng cacton c¸ch ®iÖn; 3. Nªn däc t¹o r·nh lµm l¹nh §Ó t¨ng bÒ mÆt lµm l¹nh líp d©y quÊn, th­êng toµn bé d©y quÊn ®­îc lµm mét vµi r·nh däc trôc gi÷a c¸c líp. ChiÒu réng r·nh th­êng vµo kho¶ng 1/100 chiÒu cao cña d©y quÊn. D©y quÊn h×nh ãng nhiÒu líp tiÕt diÖn d©y ch÷ nhËt th­êng ®­îc lµm d©y quÊn cao ¸p CA cho c¸c m¸y biÕn ¸p dung lwongj tõ 630 ®Õn 40000 – 80000 kVA, ®iÖn ¸p 10 vµ 35 kV. KiÓu d©y quÊn nµy ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i v× ®é bÒn c¬ häc cña nã khi ng¾n m¹ch kh¸ b¶o ®¶m do kÕt cÊu d©y quÊn gän chÆt. MÆt kh¸c nã cßn c¬ ­u ®iÓm n÷a lµ lÊp ®Çy cöa sæ m¹ch tõ tèt h¬n c¸c d©y quÊn kh¸c. R·nh dÇu lµm l¹nh däc trôc còng cã hiÖu qu¶ truyÒn nhiÖt tèt h¬n c¸c lo¹i d©y quÊn cã r·nh dÇu h­íng kÝnh. §é bÒn vÒ ®iÖn khi cã qu¸ ®iÖn ¸p còng tèt h¬n c¸c lo¹i d©y quÊn kiÓu b¸nh d©y. Tuy nhiªn nhiÒu lo¹i d©y quÊn nµy cã nh­îc ®iÓm c¬ b¶n lµ bÒ mÆt lµm l¹nh bÞ gi¶m ®i nhiÒu so víi lo¹i d©y quÊn b¸nh d©y. H×nh 3-23: D©y quÊn h×nh èng nhiÒu líp lµm b»ng c¸c tÊm nh«m. 1- TÊm nh«m máng; 2- C¸ch ®iÖn líp b»ng giÊy; 3- §Öm ®Çu d©y quÊn b»ng b×a c¸ch ®iÖn Mét biÕn thÕ míi cña d©y quÊn h×nh èng n÷a lµ d©y quÊn b»ng c¸c tÊm nh«m hay ®ång máng kh«ng bäc c¸ch ®iÖn hay ®­îc dïng trong c¸c m¸y biÕn ¸p ®Õn 1000kVA, ®iÖn ¸p HA d­íi 1kV. H×nh 3-23 lµ mét vÝ tô vÒ d©y quÊn h×nh èng nhiÒu líp quÊn tõ c¸c tÊm nh«m. Mçi líp lµ mét vßng, chiÒu réng cña tÊm nh«m b»ng chiÒu cao cña d©y quÊn. C¸ch ®iÖn gi÷a c¸c vßng d©y th­êng lµ mét hai líp giÊy tô ®iÖn, giÊy ®iÖn tho¹i hay giÊy c¸p cao h¬n tÊm d©y quÊn 16 ®Õn 24 mm. D©y quÊn kiÓu nµy cã ­u ®iÓm lµ dÔ quÊn nh­ng kÐm chÞu lùc c¬ lóc ng¾n m¹ch. Muèn cã ®é bÒn c¬ cao ph¶i dïng nh«m tÊm ®· ñ hay nh«m cã ®é cøng cao nh­ A6, hay A5. Tuy nhiªn, v× tÊm nh«m hay ®ång kh«ng bäc c¸ch ®iÖn nªn kiÓu d©y quÊn nµy l¹i cã ­u ®iÓm lµ t¶n nhiÖt tèt h¬n so víi lo¹i d©y quÊn kiÓu d©y dÉn. LÊp ®Çy cöa sæ m¹ch tõ còng tèt h¬n nh­ng c«ng nghÖ quÊn d©y sÏ phøc t¹p h¬n khi ®iÖn ¸p cµng cao, vµ v× l¸ nh«m hay ®ång máng nªn kÑp gi÷a c¸c d©y dÉn ra còng khã kh¨n h¬n. Do ®ã kiÓu d©y quÊn b»ng kim lo¹i tÊm nµy th­êng dïng cho cuén CA víi ®iÖn ¸p kh«ng qu¸ 10kV. b. D©y quÊn h×nh xo¾n D©y quÊn gåm mét hµyn sîi d©y ch÷ nhËt chËp l¹i quÊn theo chiÒu trôc nh­ ®­êng ren èc. C¸c sîi d©y chËp th­êng xÕp theo h­íng kÝnh vµ nhÊt thiÕt ph¶i cã tiÕt diÖn vµ kÝch th­íc c¸c sîi nh­ nhau. NÕu chËp c¸c sîi thµnh mét m¹ch quÊn tõ trªn xuèng d­íi ta cã kiÓu d©y quÊn h×nh xo¾n m¹ch ®¬n (h×nh 3-24a). Khi dßng ®iÖn lín qu¸ ph¶i chËp thµnh hai m¹ch ®Ó quÊn, ta cã kiÓu d©y quÊn h×nh xo¾n m¹ch kÐp (h×nh 3-24b) KiÓu d©y quÊn nµy cã sè vßng Ýt, tiÕt diÖn lín nªn dïng lµm d©y quÊn HA. ¦u ®iÎm cña nã lµ chÞu ®­îc lùc c¬ häc tèt, t¶n nhiÖt tèt. Nh­ng nh­îc ®iÓm lµ chiÒu dµi c¸c sîi d©y ghÐp kh«ng b»ng nhau nªn ®iÖn trë kh¸cnhau, tõ th«ng t¶n kh«ng ®Òu (cµng xa trô s¾t tõ th«ng t¶n cµng nhá) nªn ®iÖn kh¸ng còng kh¸cnhau. MÆt kh¸c dßng ®iÖn ph©n bè kh«ng ®Òu lµm t¨ng tæn hao phô. V× vËy c¸c sîi d©y chËp quÊn quanh trô cÇn ®­îc ho¸n vÞ. §èi víi d©y quÊn h×nh xo¾n m¹ch ®¬n theo chiÒu dµi d©y quÊn ng­êi ta th­êng ho¸n vÞ tËp trung ba chç (h×nh 3-25) gåm: - Hai ho¸n vÞ ph©n bè tæ ë kho¶ng ¼ vµ 2/3 chiÒu cao cuén d©y - Mét ho¸n vÞ toµn bé ë gi÷a ®o¹n d©y T¹i chç ho¸n vÞ c¸c sîi ghÐp chËp ph¶i ®æi chç cho nhau (sîi ë ngoµi vµo trong, sîi ë trong ra ngoµi…) v× thÕ cÇn ph¶i cã mét kho¶ng ®Ó c¸c sîi d©y tr¸nh nhau. Nh­ vËy chiÒu cao d©y quÊn t¨ng thªm mét r·nh dÇu vµ mét b¸nh d©y (h×nh 3-26). Nãi chung ®Ó ho¸n vÞ ®­îc dÔ dµng vµ d©y quÊn ch¾c ch¾n th× sè sîi ghÐp chËp kh«ng nªn qóa 4. H×nh 3-24: D©y quÊn h×nh xo¾n a) m¹ch ®¬n (6 vßng d©y); b) M¹ch kÐp (4 vßng d©y). §èi víi d©y quÊn h×nh xo¾n m¹ch kÐp ng­êi ta kh«ng dïng kiÓu ho¸n vÞ tËp trung t¹i 3 chç nh­ vËy mµ ho¸n vÞ ph©n bè ®Òu, nghÜa lµ cã bao nhiªu sîi d©y chËp th× cã bÊy nhiªu lÇn ho¸n vÞ vµ ph©n bè vÞ trÝ ho¸n vÞ trªn toµn chiÒu cao d©y quÊn (h×nh 3-27). V× nhê cã hai m¹ch ch¹y song song nhau nªn chç ho¸n vÞ kh«ng cÇn ph¶i “tr¸nh” nhau mµ cã thÓ ®æi lÉn vÞ trÝ c¸c sîi d©y dÔ dµng, do ®ã viÖc ho¸n vÞ kh«ng ¶nh h­ëng tíi chiÒu cao d©y quÊn (h×nh 3-28) D©y quÊn h×nh xo¾n thÝch dông cho c¸c cuén HA ®iÖn ¸p tõ 0,230 ®Õn 35kV víi c¸c m¸y biÕn ¸p cã c«ng suÊt tõ 160 ®Õn 1000kVA. c. D©y quÊn h×nh èng nhiÒu líp D©y dÉn dïng lµ d©y trßn quÊn thµnh h×nh trô nhiÒu líp (lín h¬n 2), ®ång t©m. V× sè vßng d©y trong mét líp nhiÒu nªn ®iÖn ¸p gi÷a c¸c líp cao do ®ã c¸ch ®iÖn cña d©y dÉn kh«ng ®¶m b¶o, do vËy ph¶i thªm c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp. Th­êng dïng vµi líp giÊy c¸p ®Ó c¸ch ®iÖn lµ ®ñ (®èi víi ®iÖn ¸p 10kV, dïng 3 líp dµy 3 x 0,12mm; ®èi víi ®iÖn ¸p 6kV dïng hai líp dµy 2 x 0,16 mm). §Ó ®Ò phßng phãng ®iÖn bÒ mÆt, chiÒu cao c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp ph¶i cao h¬n chÒu cao cña d©y quÊn tõ 20 ®Õn 50 mm (c¶ hai phÝa) vµ ®­îc quÊn thªm nh÷ng gê b»ng b×a c¸ch ®iÖn. NÕu sè líp nhiÒu qu¸ th× viÖc t¶n nhiÖt sÏ khã kh¨n do ®ã cÇn ph¶i cã r·nh dÇu däc ë gi÷a. khi lµm d©y quÊn HA ë trong, r·nh dÇu cã thÓ ë gi÷a d©y quÊn, cßn khi lµm d©y quÊn CA ë ngoµi, r·nh ®Òu th­êng bè trÝ vµo qu·ng 1/3 ®Õn 1/5 chiÒu dµy cuén d©y tÝnh tõ trong ra ngoµi. H×nh 3-30: C¸ch ®iÖn phÇn dÇu cña d©y quÊn h×nh èng nhiÒu líp. D©y quÊn cã thÓ dïng mét sîi hay hai sîi chËp l¹i, nh­ng Ýt khi dïng tíi 4 sîi. Khi dïng nhiÒu sîi còng kh«ng cÇn ho¸n vÞ vÞ trÝ cña nã ph©n bè ®· t­¬ng ®èi ®Òu ®Æn. ViÖc rót ®Çu d©y ph©n ¸p còng dÔ dµng mµ kh«ng cÇn c¾t hµn ®Çu d©y. KiÓu d©y quÊn nµy cã ®iÖn dung h­ín trôc lín, do ®ã hÖ sè (trong ®ã C® lµ tæng ®iÖn dung däc vµ Cq lµ tæng ®iÖn dung ngang cña d©y quÊn) nhá nªn chèng sÐt tèt. MÆt kh¸c kÕt cÊu ®¬n gi¶n, qu¸ tr×nh chÕ t¹o còng dÔ. Nh­îc ®iÓm lµ chÞu lùc co giíi kÐm vµ t¶n nhiÑt cã phÇn khã kh¨n. D©y quÊn nµy chñ yÕu ®­îc ¸p dông cho c¸c m¸y biÕn ¸p cã S d­íi 630kVA vµ th­êng lµm cuén cao ¸p víi ®iÖn ¸p 6,10 hay 35kV. H×nh 3-30: C¸ch ®iÖn phÇn dÇu cña d©y quÊn h×nh èng nhiÒu líp 17 18 19 20 13 14 15 16 12 11 10 9 5 6 7 8 4 3 2 1 24 25 32 33 40 26 23 31 39 34 27 22 30 38 35 28 21 29 37 36 a) b) H×nh 3-33 : B¸nh d©y kÐp cã c¸ch ®iÖn líp b»ng caton (a) vµ b¸nh d©y ®¬n cã c¸ch ®iÖn b»ng giÊy c¸p (b) Ngoµi ra cßn cã mét kiÓu gÇn gièng kiÓu èng nhiÒu líp d©y trßn n÷a gäi lµ d©y quÊn h×nh èng nhiÒu líp ph©n ®o¹n, ë ®©y còng lµm b»ng d©y trßn. ViÖc ph©n ®o¹n thµnh nhiÒu b¸nh d©y nh­ vËy (th­êng lµ tõng ®«i mét) sÏ gi¶m ®­îc ®iÖn ¸p gi÷a c¸c líp c¹nh nhau trong tõng b¸nh d©y, nhê ®ã cã thÓ c¶i thiÖn vÊn ®Ò c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp. MÆt kh¸c viÖc lµm nguéi cuén d©y còng dÔ dµng h¬n. Nh­îc ®iÓm cña d©y quÊn nµy lµ viÖc quÊn d©y phøc t¹p h¬n, do ®ã gi¸ thµnh cao h¬n. d. D©y quÊn kiÓu xo¸y èc liªn tôc ë ®©y ng­êi ta dïng d©y tiÕt diÖn ch÷ nhËt quÊn liªn tôc thµnh nhiÒu b¸nh theo ®­êng xo¸y èc ph¼ng. Nh­ vËy chiÒu cao b¸nh d©y võa b»ng chiÒu cao sîi d©y. Gi÷a tÊt c¶ c¸c b¸nh d©y hay vµi b¸nh d©y mét cã r·nh dÇu ngang (h×nh 3-34). Suèt cuén d©y kh«ng cã mèi hµn nµo ®Ó nèi c¸c b¸nh nªn ®­îc gäi lµ d©y b¸nh liªn tôc. Cã thÓ dïng mét sîi hay nhiÒu sîi chËp l¹i ®Ó quÊn nh­ng kh«ng nªn qu¸ 44. H×nh 3-34: D©y quÊn xo¸y èc liªn tôc D©y quÊn liªn tôc cã ­u ®iÓm lµ chÞu ®­îc lùc c¬ häc tèt. Nh­ng nh­îc ®iÓm lµ qu¸ tr×nh quÊn phøc t¹p, v× khi mét b¸nh quÊn tõ trong ra ngoµi th­êng lÖ, th× b¸nh tiÕp theo ph¶i quÊn tõ ngoµi vµo trong. Muèn quÊn ®­îc b¸nh nµy tr­íc hÐt ph¶i quÊn t¹m tõ trong ra ngoµi nh­ b¸nh tr­íc ®ã ®·, sau ®ã khi ®Çy b¸nh ph¶i gi÷ lÊy ®Çu cuèi vµ ®Çu ®Çu cña nã råi dïng tay nÕp l¹i ®Ó cho nh÷ng vßng trong ra ngoµi vµ vßng ngoµi vµo trong. Nh­ vËy ta ®­îc mét ®«i b¸nh kh¸c (xem gi¸o tr×nh “c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y biÕn ¸p” cña bé m«n thiÕt bÞ ®iÖn). Yªu cÇu ®èi víi d©y quÊn nµy lµ: - C¸c ®Çu ra cña d©y quÊn ë phÝa ngoµi cïng b¸nh d©y, ®Ó c¸ch ®iÖn ®ì phiÒn phøc. Nh­ vËy sè b¸nh d©y ph¶i lµ sè ch½n. - Khi chËp nhiÒu sîi ph¶i ho¸n vÞ gi÷a c¸c sîi d©y. nh­ng viÖc ho¸n vÞ ë ®©y cã thÓ tiÕn hµnh gi÷a hai b¸nh c¹nh nhau vµ kh«ng lµm thay ®æi chiÒu cao cña d©y quÊn (h×nh 3-35). D©y quÊn xo¸y èc liªn tôc chñ yÕu dïng lµm cuén CA vµ th­êng dïng trong mét d¶i c«ng suÊt réng cacs m¸y biÕn ¸p tõ 160 ®Õn 100000kVA, ®iÖn ¸p tõ 2 ®Õn 500kV vµ h¬n n÷a. Nã còng cã thÓ dïng lµm cuén HA cho nh÷ng m¸y biÕn ¸p cã dßng ®iÖn tõ 10, 15 ®Õn 300A. Ngoµi nh÷ng kiÓu d©y quÊn cÝnh th­êng dïng trªn cßn mét sè kiÓu d©y quÊn kh¸c nh­ d©y quÊn kh«ng céng h­ëng, d©y quÊn xen kÏ… dïng trong nh÷ng m¸y biÕn ¸p chèng sÐt, m¸y biÕn ¸p hµn ®iÖn… Nh­ ®· biÕt (ch­¬ng 1) hiÖn nay ngoµi d©y quÊn lµm b»ng d©y ®ång, mét sè n­íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn trªn thÕ giíi cßn dïng d©y nh«m. Nh­ vËy sÏ tiÕt kiÖm ®­îc ®ång – mét kim lo¹i chiÕn l­îc rÊt quan träng, mÆt kh¸c nh«m nhÑ, rÎ h¬n nªn gi¶m ®­îc träng l­îng m¸y vµ mét phÇn gi¸ thµnh vËt liÖu d©y quÊn. Tuy vËy dïng nh«m vÉn cßn cã mét sè khã kh¨n vÒ kü thuËt lµm gi¶m tÝnh n¨ng cña m¸y cÇn ph¶i tiÕp tôc kh¾c phôc. Do ®ã nã ch­a ®­îc dïng nhiÒu trong c¸c m¸y biÕn ¸p lo¹i lín. iiI.2. TÝnh to¸n d©y quÊn h¹ ¸p 1. Søc ®iÖn ®éng cña mét vßng d©y lµ: Uv = 4,44.f.Bt.Tt = 4,44 . 50 . 1,62 . 0,0265 = 9,53 (V). 2. Sè vßng d©y mét pha cña d©y quÊn. W1 = = 25 (vßng). VËy ®iÖn ¸p thùc tÕ trªn mçi d©y: UV = = 9,236 (V) 3. C­êng ®é tù c¶m thùc trong trô s¾t. Bt = 4. MËt ®é dßng ®iÖn ¸p trung b×nh. Dtb = 0,746 . Kf. Dtb = 0,746 . 0,93 . . 104 = 3,19 . 106 (A/m2). 5. TiÕt diÖn s¬ bé vßng d©y cña d©y quÊn h¹ ¸p. T’1 = Trong ®ã: I1f = 577,35: lµ dßng ®iÖn pha ®Þnh møc. VËy: T’1 = = 180,98 . 10-6 (m2). 6. §èi víi kÕt cÊu d©y quÊn h¹ ¸p cã ®iÖn ¸p nhá h¬n 10kV ta dïng mét tÊm ®ång máng kh«ng bäc c¸ch ®iÖn, cã chiÒu cao 38,5 (cm) quÊn 25 vßng. Ta kÑp tÊm ®ång máng cïng giÊy c¸ch ®iÖn, quÊn liÖn tôc 25 vßng thµnh h×nh èng. D©y quÊn kiÓu nµy cã ­u ®iÓm lµ dÔ quÊn, chÞu ®­îc lùc c¬ lóc ng¾n m¹ch tèt, lÊp ®Çy cöa sæ m¹ch tõ còng tèt h¬n. 7. ChiÒu dµy cña d¶i ®ång. d = Trong ®ã: T’1 = 180,98 (mm2). l = 38,5 (cm) = 38,5 . 10 (mm) VËy: d = = 0,47 (mm) 8. ChiÒu dµy mét vßng d©y cña d¶i ®ång. h1 = d + 0,3 = 0,47 + 0,3 = 0,77 (mm) ë ®©y ta coi chiÒu dÇy c¸ch ®iÖn lµ 0,3 (mm) 9. ChiÒu dµy cña d©y quÊn h¹ ¸p. a1 = w1. H = 25 . 0,77 = 19,25 (mm) 10. §­êng kÝnh trong cña d©y quÊn h¹ ¸p. D’1 = d®m + 2 U01 Trong ®ã: d®m = 20 (cm) a01 = 0,5 (cm) VËy: D’1 = 20 + 2.0,5 = 21 (cm) 11. §­êng kÝnh ngoµi d©y quÊn HA 21 + 2. 1,925 = 24,85 (cm) 12. Träng l­îng d©y quÊn HA 13. BÒ mÆt lµm l¹nh d©y quÊn h¹ ¸p M1 = 3.p. Iii.3. TÝnh to¸n d©y quÊn cao ¸p A6 A4 A2 A A5 A3 A7 A 1. Chän s¬ ®å ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p Víi kiÓu nµy ®o¹n d©y ®iÒu chØnh ë gi÷a d©y quÊn víi ®Çu nèi “thuËn” nh­ h×nh vÏ Chän m¸y biÕn ¸p cã 4 cÊp ®iÒu chØnh: +5%, +2,5%, -2,5%, -5% 2. Sè vßng d©y cña cuén cao ¸p víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc vßng 3. Sè vßng d©y cña mét cÊp ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p. Wcd = 0,025.W2®m = 0,025.2381= 60 vßng 4. Sè vßng d©y t­¬ng øng ë c¸c ®Çu ph©n ¸p CÊp 23100V: W2 = W2®m + 2W2®c = 2381 + 2.60 = 2501 vßng CÊp 22500V: W2 = W2®m + W2®c = 2381 + 60 = 2441 vßng CÊp 22000V: W2 = W2®m = 2381 vßng CÊp 20900V: W2 = W2®m - 2W2®c = 2381 – 2.60 = 2261 vßng 5. S¬ bé chän mËt ®é dßng ®iÖn 6. TiÕt diÖn s¬ bé vßng d©y Trong ®ã: I2f = 6,062: dßng ®iÖn pha ®Þnh møc VËy: 7. Theo b¶ng 38 víi S = 400KVA, If2 = 6,062 (A); T’2 = 1,900(mm2) U2 = 22KV. Ta chän kÕt cÊu d©y quÊn h×nh èng nhiÒu líp d©y dÉn trßn Theo b¶ng 21: ta chän kÝch th­íc d©y dÉn ghi nh­ sau 8. TiÕt diÖn toµn phÇn cña mçi vßng d©y T2 = nv2. Td2 = 1. 1,77 = 1,77 (mm2) 9. MËt ®é dßng ®iÖn thùc 10. Sè vßng d©y trong mét líp (vßng) 11. Sè líp d©y quÊn » 11 líp 12. §iÖn ¸p lµm viÖc gi÷a hai líp kÒ nhau Ul2 = 2. Wl2. Uv = 2. 240. 9,236 = 4433,28 (V) ta cho chän lo¹i c¸ch ®iÖn giÊy c¸p X, chiÒu dµi c¸ch ®iÖn 7x0,12 (mm). §Çu thõa c¸ch ®iÖn lµ 22 (mm) VËy: dl2 = 7. 0,12 = -,84 (mm) 14. Bè trÝ d©y quÊn cuén cao ¸p quÊn lªn èng c¸ch ®iÖn vµ cã r·nh dÇu ë gi÷a hai tæ líp. 15. ChiÒu dµi d©y quÊn cao ¸p Trong ®ã: n + m = nl2 = 11 líp D’22 = 5 (mm) kho¶ng c¸ch gi÷a 2 tæ líp VËy a2 = (1,6. 11 + 0,84. 9 + 5) = 0,0301 (m) 16. §­êng kÝnh trong d©y quÊn CA D’2 = D”1 + 2 a12 = 0,2845 + 2. 0,018 = 0,2845(m) 17. §­êng kÝnh ngoµi d©y quÊn CA D”22 = D’2 + 2 a2 = 0,2845 + 2. 0,0301 = 0,3447(m) 18. Träng l­îng ®ång d©y quÊn CA 19. BÒ mÆt lµm l¹nh cña d©y quÊn. M2 = 1,56. K. p((m2) Víi K = 0,88 VËy M2 = 1,5. 3. 0,88. 3,14. (0,28445 + 0,3447). 0,495 M2 = 3,02 (m2) Ch­¬ng iv: TÝnh to¸n c¸c tham sè ng¾n m¹ch iV.1. tæn hao ng¾n m¹ch 1. Tæn hao trong d©y quÊn h¹ ¸p. Nh­ ta ®· biÕt PCu tû lÖ víi b×nh ph­¬ng cña mËt ®é dßng ®iÖn v× vËy khi ®¶m b¶o cho PCu b»ng h»ng sè nÕu D t¨ng th× GCu ph¶i gi¶m. Nh­ng kh«ng ®Æt vÊn ®Ò t¨ng nhiÒu D ®Ó gi¶m träng l­îng ®ång. V× vËy träng l­îng ®ång kh«ng gi¶m ®­îc bao nhiªu mµ tæn hao ®ång sÏ t¨ng lªn nhiÒu lÇn (cã thÓ qu¸ møc quy ®Þnh). §ång thêi d©y quÊn sÏ ph¸t nãng nhiÒu vµ ph¶i dïng nhiÒu dÇu ®Ó lµm nguéi d©y quÊn. PCu1 = 2,4. . GCu1 = 2,4. (3,19)2. 87,13 = 2127,94 (W) 2. Tæn hao ®ång cña d©y quÊn cao ¸p - Tæn hao phô trong d©y quÊn cao ¸p Trong ®ã: = 0,888 VËy: Kf2 = 1 + 0,044.= 1m0022 VËy: Tæn hao ®ång cña d©y quÊn cao ¸p lµ PCu2 = 3155,21 (W) 3. Tæn hao trong d©y dÉn ra Pr = 2,4. D2. Gr D:MËt ®é dßng ®iÖn trong d©y dÉn ra, chÝnh lµ mËt ®é dßng ®iÖn cña d©y quÊn cã d©y dÉn ra. - Khi d©y quÊn cao ¸p nèi D ta cã lr2 = 14. l = 14. 0,385 = 5,39 (m) - Khi d©y quÊn h¹ ¸p nèi Y ta cã lr1 = 7,5. l = 7,5. 0,385 = 2,887 (m) * VËy träng l­îng cña d©y dÉn ra chÝnh lµ: - D©y quÊn cao ¸p Gr2 = lr2 Tr2. gCu2 = 5,39. 1,77. 8900.10-6 = 0,085 (Kg) Pr2 = 2,4. = 2,4. (3,19)2. 4,634 = 113,17 (W) 4. Tæn hao trong v¸ch thïng dÇu vµ c¸c chi tiÕt kÕt cÊu kh¸c Pt = 10. K. S (W) Trong ®ã: K = 0,015 (theo 40a Phan Tö Thô) S = 400KVA VËy Pt = 10. 400. 0,015 = 60 (W) 5. Tæng tæn hao ®ång cña d©y quÊn cao ¸p vµ h¹ ¸p PCu = PCu1 + PCu2 + Pr1 + Pr2 (W) PCu = 1217,94 + 3155,21 + 113,17 + 2,4 = 5398,72 (W) 6. Tæng tæn hao ng¾n m¹ch cña m¸y biÕn ¸p Pn = PCu + Pt = 5398,72 + 60 = 5458,72 (W) 7. Sai sè nhá h¬n so víi tiªu chuÈn. 0,75% 8. MËt ®é dßng nhiÖt trªn bÒ mÆt d©y quÊn. = 1350,38 (W/m2) + §èi víi d©y quÊn cao ¸p = 1045,56 (W/m2) iV.2. x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch TrÞ sè Un lµ mét tham sè rÊt quan träng ¶nh h­ëng tíi nh÷ng ®Æc tÝnh vËn hµnh còng nh­ kÕt cÊu cña m¸y. ThËt vËy: + Khi Un% bÐ th× dßng ®iÖn ng¾n m¹ch In lín g©y lªn lùc c¬ häc trong m¸y biÕn ¸p lín. + Khi Un% lín th× ®iÖn ¸p gi¸ng DU ë trong m¸y biÕn ¸p t¨ng lªn ¶nh h­ëng ®Õn c¸c hé dïng ®iÖn + Sù ph©n phèi t¶i nguån c¸c m¸y biÕn ¸p lµm viÖc song song víi Un kh¸c nhau sÏ kh«ng hîp lý. Kh«ng tû lÖ víi dung l­îng cña m¸y mµ tØ lÖ ng­îc víi ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch Un%. Ta ®· biÕt: §iÖn ¸p ng¾n m¹ch toµn phÇn Un = 1. Thµnh phÇn t¸c dông cña ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch. = 1,364% 2. Thµnh phÇn ph¶n kh¸ng cña ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch. Trong ®ã: Mµ: d12 = =0,277 (m) VËy: = 2,21 ar: chiÒu réng qui ®æi cña r·nh dÇu LÊy Kr = 0,93; Uv = 9,3 (V) VËy: = 3,928% 3. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch toµn phÇn lµ = 4,158% 4. §iÖn ¸p ng¾n m¹ch sai sè lín h¬n so víi tiªu chuÈn. = 3,59% iV.3. tÝnh lùc c¬ b¶n cña d©y quÊn. Khi m¸y biÕn ¸p bÞ sù cè ng¾n m¹ch th× dßng ®iÖn ng¾n m¹ch sÏ rÊt lín. Nh­ng vÊn ®Ò nhiÖt ®èi víi m¸y biÕn ¸p ko quan träng l¾m, v× nÕu bè trÝ thiÕt bÞ b¶o vÖ tèt, m¸y ng¾t tù ®éng sÏ c¾t phÇn sù cè ra khái l­íi ®iÖn, do ®ã vÊn ®Ò cßn l¹i chñ yÕu lµ lùc c¬ häc g©y nªn t¸c dông nguy hÓm ®èi víi d©y quÊn m¸y biÕn ¸p. Bëi vËy ®Ó ®¶m b¶o cho m¸y biÕn ¸p lµm viÖc an toµn, khi thiÕt kÕ ph¶i xÐt ®Õn nh÷ng lùc co häc t¸c dông lªn d©y quÊn khi ng¾n m¹ch xem ®é bÒn cña d©y quÊn m¸y biÕn ¸p cã ®ñ hay kh«ng. Do vËy Ph¶i x¸c ®Þnh trÞ sè cùc ®¹i cñ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch X¸c ®Þnh lùc c¬ häc gi÷a c¸c d©y quÊn TÝnh øng suÊt c¬ cña ®Öm c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c d©y quÊn vµ b¶n th©n d©y quÊn. 1. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp Ta coi nguån cung cÊp cã c«ng suÊt v« cïng lín I®m lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®Çp ph©n ¸p cña d©y quÊn (A) VËy: = 13885,28(A) 2. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch cùc ®¹i tøc thêi = 19637,1 (A) 3. Lùc h­íng kÝnh Khi hai d©y quÊn cïng chiÒu cao vµ c¸c vßng d©y ph©n bè ®Òu trªn toµn chiÒu cao. Tõ tr­êng t¶n gåm cã hai thµnh phÇn däc trôc víi tõ c¶m B vµ thµnh phÇn ngang trôc víi tõ c¶m B’, øng víi mçi tõ tr­êng t¶n th× sÏ cã lùc t¸c dông t­¬ng øng. - Tõ tr­êng t¶n B t¸c dông víi dßng ®iÖn g©y nªn lùc h­íng kÝnh Fr, cã thÓ tÝnh nh­ sau: Fr = 0,628(imaxW)2. b. Kr. 10-6 (N) Trong ®ã: W = 25 Sè vßng d©y cña d©y quÊn h¹ ¸p Kr = 0,93 imax = 19637,1(A) b = 2,21 VËy: Fr = 0,628 (19637,1. 25)2. 2,21. 0,93.10-6 = 310982,84(N) 4. øng suÊt do lùc h­íng kÝnh g©y nªn lùc Fk t¸c dông lªn cuén d©y ngoµi (cuén cao ¸p) nªn øng suÊt c¨ng trong cuén CA sÏ lµ: Mµ: Trong ®ã: T2 = 1,77 (mm2) W2 = 2501 vßng VËy: øng suÊt dnr = 11,18 (MN/m2) nhá h¬n øng suÊt cho phÐp ®èi víi d©y quÊn ®ång lµ: dnr £ 30 (MN/m2). 5. Lùc h­íng trôc chØ cã mét thµnh phÇn. Tõ tr­êng t¶n ngang trôc t¸c dông víi dßng ®iÖn sinh ra lùc h­íng trôc: F’t Trong ®ã: ar = 0,0314 (m) l = 0,385 (m) Fr = 310982,84 (N) 12681,63 (N) Do cuén d©y ph©n bè ®Òu theo chiÒu dµi d©y quÊn nªn lùc h­íng trôc F’’t = 0 F’’t lµ lùc däc thø hai sinh ra do sù ph©n bè kh«ng ®Òu theo chiÒu cao d©y quÊn. Do vËy lùc Ðp cùc ®¹i gi÷a chiÒu cao d©y quÊn cao ¸p: Fn2 = F’t = 12681,63 (N). Cßn l¹i lùc ®Èy lªn ngang g«ng: Fg = 0. 6. øng suÊt gi÷a c¸c vßng d©y cao ¸p = 0,484 MN/m2 Trong ®ã: a2 = 0,0301 (m) D’1 = 21 (cm) = 0,21 (m) D’2 = 0,3447 (m) Nh­ vËy dn = 0,484 NM/m2 ®¹t tiªu chuÈn cho phÐp[dn] £ 18 ®Õn 20 MN/m2. Ch­¬ng v: TÝnh to¸n cuèi cïng vÒ hÖ thèng m¹ch tõ Sau khi x¸c ®Þnh kÝch th­íc vµ träng l­îng cña d©y quÊn sao cho vÒ tÝnh n¨ng Un,Pn ®¹t yªu cÇu ta sÏ tiÕn hµnh tÝnh to¸n cuèi cïng vÒ m¹ch tõ ®Ó x¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc cô thÓ cña bËc thang cña trô s¾t. Sau ®ã tÝnh dßng kh«ng t¶i, tæn hao kh«ng t¶i vµ hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p. V.1. x¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc cô thÓ cña lâi s¾t. Ta chän lâi thÐp 3 pha, 3 trô ph¼ng, c¸c l¸ thÐp ghÐp xen kÏ b»ng tån c¸n l¹nh cã 4 ®Çu nèi nghiªng ë 4 gãc. Ðp trô dïng b¨ng v¶i thuû tinh kh«ng cã tÊm s¾t Ðp trô. G«ng Ðp b»ng xµ Ðp g«ng. TiÕt diÖn trô cã 7 bËc, g«ng cã 5 bËc. KÝch th­íc c¸c tËp l¸ thÐp nh­ h×nh vÏ Theo b¶ng 41b ta cã kÝch th­íc cña c¸c t¹p l¸ thÐp nh­ sau: Thø tù tËp Trô (mm) G«ng trong nöa tiÕt diÖn trô - mm 1 190x22 190x22 2 175x26 175x26 3 155x15 155x15 4 135x11 135x11 5 120x6 120x18 6 105x5 - 7 75x7 - 1. Tæng chiÒu dµy c¸c l¸ thÐp cña tiÕt diÖn trô (hoÆc g«ng) 2(22 = 26 + 15 + 11 + 6 + 5 + 7) = 184 (mm) = 0,184 (m) 2. Toµn bé tiÕt diÖn bËc thang cña trô Theo 42b ta cã: Ttb = 288,4 (cm2) = 0,02884 (m2) 3. TiÕt diÖn bËc thang cña g«ng (theo 42b) Tbg = 296,2 (cm2) = 0,02962 (m2) 4. ThÓ tÝch mét gãc cña m¹ch tõ (theo 42b) V0 = 4811 (cm3) = 0,004811 (m3) 5. TiÕt diÖn h÷u hiÖu (thuÇn s¾t) cña trô Tt = Kd . Tbt = 0,92. 0,02884 = 0,02653 (m2) 6. ThÓ tÝch thuÇn s¾t mét gãc cña m¹ch tõ V0 = Kd. V0 = 0,92. 0,008411 = 0,004426 (m3) 7. TiÕt diÖn h÷u hiÖu (thuÇn s¾t) cña g«ng Tg = Kd. Tbg = 0,92. 0,02962 = 0,02725 (m2) 8. Sè l¸ thÐp trong tõng bËc cña trô vµ g«ng Trong ®ã: dt lµ chiÒu dµy cña mçi l¸ t«n silic (mm) Kd = 0,92 lµ hÖ sè ®iÒn ®Çy cña tËp l¸ thÐp - BËc 1: - BËc 2: - BËc 3: - BËc 4: - BËc 5: - BËc 6: - BËc 7: 9. ChiÒu cao trô lt = l + l’0 + l’’0 Trong ®ã: l’0, l’’0 lµ kho¶ng c¸ch tõ d©y quÊn ®Õn g«ng trªn vµ g«ng d­íi. V× kh«ng cã vµnh s¨t Ðp d©y quÊn lªn: l’0 = l’’0. VËy: lt = l + 2l’0 = 0,385 + 2. 0,045 = 0,475 (m) 10. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai t©m trô C = D’’2 + a22 = 0,3447 + 0,018 = 0,3627 (m) 11. Träng l­îng s¾t mét gãc theo (5 – 10) G0 = Kd. V0. g = 0,004426. 7650 = 33,86 (kg) 12. Träng l­îng s¾t g«ng theo (5 – 14) Gg = G’g + g’’g Trong ®ã: + G’g = 2 (t - 1) C.Tg. g = 2. (3 – 1). 0,3627. 0,02725. 7650 = 302,43 (kg) + G’’g = 2 G0 = 2. 33,86 = 67,72 (Kg) VËy Gg = 302,43 + 67,72 = 370,15 (Kg) 13. Träng l­îng s¾t trô (theo 5 – 15) Gt = G’t + G’’t Trong ®ã: G’t = t G’t = 14,1 (Kg) VËy Gt = 289,21 + 14,1 = 303,31 (Kg) 14. Träng l­îng s¾t toµn bé cña trô vµ g«ng GFe = Gt + Gg = 303,31 + 370l15 = 673,46 (Kg) V.2. tÝnh tæn hao kh«ng t¶i Khi cÊp ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Þnh møc cã tÇn sè ®Þnh møc vµo cuén d©y s¬ cÊp vµ cuén d©y kh¸c ®Ó hë m¹ch gäi lµ chÕ ®é kh«ng t¶i. Tæn hao kh«ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p gåm cã: tæn hao trong l¸ thÐp silic, tæn hao ®ång trong d©y quÊn do dßng kh«ng t¶i sinh ra, tæn hao do dßng ®iÖn rß trong c¸c chÊt c¸ch ®iÖn. Tæn hao ®ång lóc kh«ng t¶i ë d©y quÊn rÊt nhá nªn cã thÓ bá qua. Ta xem tæn hao kh«ng t¶i gåm hai thµnh phÇn. + Tæn hao trong trô s¾t + Tæn hao trong m¹ch tõ 1. TrÞ sè tù c¶m trong trô Lâi thÐp lµm b»ng t«n c¸n l¹nh m· hÖu 3405, dµy 0,30 mm do ®ã trÞ sè tù c¶m trong trô s¾t vµ trong g«ng lµ: TrÞ sè tù c¶m trong mèi nèi nghiªng. T TiÕt diÖn khe hë kh«ng khÝ ë mèi nèi th¼ng b»ng tiÕt diÖn trô hoÆc g«ng TiÕt diÖn khe hë kh«ng khÝ ë mèi nèi nghiªng b»ng Tn = 2. Theo b¶ng 45 víi t«n 3405, dµy 0,30 mm ta tra ®­îc c¸c suÊt tæn hao t­¬ng øng Víi: Bt = 1,579 T; Pt = 1,093 W/kg; PK = 948 W/m2 Bg = 1,537 T; Pg = 1,021 W/kg; PK = 892 W/m2 Bn = 1,116 T; Pkn = 430 W/ m2 3. Theo 5-22, ë môc 5.2 ®èi víi m¹ch tõ ph¼ng nèi nghiªng ë 4 gãc, trô gi÷a nèi th¼ng, lâi s¾t kh«ng ®ét lç, tån cã ñ sau khi c¾t, cã khö bavia ta t×m ®­îc. KPC = 1,05: hÖ sè kÓ ®Õn tæn hao do c¾t dËp l¸ t«n thµnh tÊm KPg = 1,00: hÖ sè kÓ ®Õn tæn thao do gÊp mÐp hoÆc khö bavia KPe = 1,02: hÖ sè tæn hao do Ðp trô ®Ó ®ai KPt = 1,02: hÖ sè tæn hao do th¸o l¸p g«ng trªn KP0 = 9,6: hÖ sè gia t¨ng tæn hao c«ng suÊt ë gãc nèi KPf = 1,13: hÖ sè tæn hao phô 4. Tæn hao kh«ng t¶i Trong ®ã: G0 = 33,86 (kg)- Träng l­îng s¾t 1 gãc m¹ch tõ Kp0 = VËy: P0 = 1074,35 (W) VËy sai sè lín h¬n so víi tiªu chuÈn lµ; Theo tiªu chuÈn ng­êi ta quy ®Þnh tæn hao kh«ng t¶i tÝnh to¸n kh«ng ®­îc v­ît qu¸ +7,5% trÞ sè tæn hao tiªu chuÈn. VËy P0 =1074,35 (W) lµ phï hîp. 5. SuÊt tõ ho¸ Theo b¶ng 50 ta t×m ®­îc suÊt tõ ho¸ - Víi Bt = 1,579 T th× qt = 1,416 (VA/kg); qt.t = 17400 (VA/m2) Bg = 1,537 T th× qg = 1,292 (VA/kg); qk.g = 15240 (VA/m2) Bkn = 1,116 T th× qkn = 2500 (VA/m2) 6. §èi víi kÕt cÊu lâi thÐp vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o m¹ch tõ cã ñ l¸ t«n sau khi c¾t dËp ta cã c¸c hÖ sè sau: Kig = 1,0; Kit = 1,02; Kic = 1,18; Kie = 1,04; Kib = 1,0; Kir = 1,18; Kio = 42,45. VËy: Trong ®ã: Kig = Kn.K’i0 + Kt. K’’i0 = 4.4,3 + 2. 11 = 39,2 Q0 = 5526,48 (VA) 7. Thµnh phÇn ph¶n kh¸ng cña dßng ®iÖn kh«ng t¶i = 1,382 % 8. Thµnh phÇn t¸c dông cña dßng ®iÖn kh«ng t¶i 0,268% 9. Dßng ®iÖn kh«ng t¶i toµn phÇn =1,408% 10. Sai sè cña i0 so víi tiªu chuÈn -6,13% V× i0 n»m trong giíi h¹n cho phÐp [i0%] = ± 15% 11. T×m sè dßng kh«ng t¶i cña d©y quÊn CA t­¬ng øng 12. HiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p. HiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p lóc t¶i ®Þnh møc sÏ lµ: Trong ®ã: P®m lµ c«ng suÊt t¸c dông cña m¸y biÕn ¸p (VA) ch­¬ng vi: tÝnh to¸n nhiÖt cña m¸y biÕn ¸p TÝnh to¸n nhiÖt lµ tÝnh to¸n vÒ nhiÖt ë tr¹ng th¸i x¸c lËp nghÜa lµ khi m¸y biÕn ¸p lµm viÖc ë t¶i ®Þnh møc, ë tr¹ng th¸i x¸c lËp nµy toµn bé nhiÖt l­îng do d©y quÊn vµ lâi s¾t ph¸t ra xung ®Òu khuÕch t¸n ra xung quanh. Nãi chung tÝnh to¸n nhiÖt cña m¸y biÕn ¸p gåm c¸c phÇn sau ®©y: TÝnh chän nhiÖt ®é chªnh qua tõng phÇn Chän kÝch th­íc thïng dÇu b¶o ®¶m to¶ nhiÖt tèt nghÜa lµ lµm sao nhiÖt ®é d©y quÊn lâi s¾t dÇu kh«ng qu¸ møc quy ®Þnh. KiÓm tra nhiÖt ®é chªnh cña d©y quÊn, lâi s¾t vµ dÇu ®èi víi kh«ng khÝ. 1. NhiÖt ®é chªnh trong lßng d©y quÊn hay lâi s¾t víi mÆt ngoµi cña nã a. §èi víi d©y quÊn h¹ ¸p Trong ®ã: d1 lµ chiÒu dµy c¸ch ®iÖn 1 phÝa (m) d1 = 0,4mm = 0,0004 (m) lc®1 lµ suÊt dÉn nhiÖt cña líp c¸ch ®iÖn cña d©y dÉn, tra b¶ng 54: lcd1 = 0,27 (W/m.0C) q1 lµ mËt ®é dßng nhiÖt trªn bÒ mÆt d©y quÊn. q1 = 1350,38 W/m2 VËy: NhiÖt ®é chªnh trung b×nh b. §èi víi d©y quÊn cao ¸p kh«ng cã r·nh dÇu ngang Trong ®ã a= 0,0301 (m): ChiÒu dµy cña d©y quÊn. (W/m3) Víi: d = 1,5.10-3 (m) d’ = 1,6.10-3 (m) D = 3,43.106 (A/m2222) d1 = 0,84.10-3 (m): ChiÒu dµy c¸ch ®iÖn Þ (W/m. 0C) Víi l1 = 0,27 (W/m0C): SuÊt dÉn nhiÖt cña c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp tra theo b¶ng 54 Phan Tö Thô. : SuÊt dÉn nhiÖt b×nh qu©n qui ­íc cña d©y quÊn. Þ Þ VËy: Trªn thùc tÕ: §èi víi d©y trßn ng­êi ta th­êng kh«ng quan t©m tíi ®iÓm nhiÖt ®é lín nhÊt mµ quan t©m chñ yÕu tíi nhiÖt ®é chªnh trung b×nh. 2. NhiÖt ®é chªnh gi÷a mÆt ngoµi d©y quÊn ®èi víi dÇu q0d a. §èi víi d©y quÊn h¹ ¸p Trong ®ã: K = 0,285 q1 : M¹t ®é dßng nhiÖt cña d©y quÊn (W/m2) q1 = 1350,38 (W/m2) 0,6: ChØ sè lòy thõa kinh nghiÖm VËy q0d1 = 0,285. 1350,380,6 = 21,530C b. §èi víi d©y quÊn cao ¸p = 0,285. 1045,560,6 = 18,460C 3. NhiÖt ®é chªnh trung b×nh cña d©y quÊn víi dÇu 4. NhiÖt ®é chªnh gi÷a dÇu vµ v¸ch thïng dÇu Th­êng chän: qdt = (3 – 6)0C Ta chän qdt = 40C Cßn hiÖu sè nhiÖt ®é trong chiÒu dµy cña v¸ch thïng hay èng kho¶ng chõng 10C do ®ã trong tÝnh to¸n th­êng bá qua. 5. NhiÖt ®é chªnh gi÷a v¸ch thïng vµ kh«ng khÝ qtk = qdk - qdt Nh­ ta ®· biÕt ®é chªnh lÖch nhiÖt ®é l©u dµi cho phÐp cña d©y quÊn víi m«i tr­êng xung quanh khi t¶i ®Þnh møc lµ 600C. Do ®ã nhiÖt ®é trung b×nh gi÷a dÇu ®èi víi kh«ng khÝ lµ: VËy qtk = 26,8 – 4 = 22,8 TrÞ sè qdk tÝnh ra ph¶i tháa m·n Hay d. qd.k £ 500C Trong ®ã: d = 1,2 lµ hÖ sè x¸c ®Þnh bëi tû sè gi÷a nhiÖt ®é chªnh cña dÇu ®èi víi kh«ng khÝ lóc lín nhÊt víi trÞ sè trung b×nh VËy 1,2. 26,8 = 32,160C £ 500C 6. NhiÖt l­îng tõ mÆt v¸ch thïng truyÒn ra kh«ng khÝ xung quanh theo hai ®­êng. - Mét bé phËn truyÒn r theo ph­¬ng ph¸p ®èi l­u. Trong ®ã: K = 2,5 là hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña chiÒu cao thïng vµ ¸p suÊt khÝ quyÓn. Kh = 1,4 lµ hÖ sè kÓ ®Õn qh cña h×nh d¸ng cña thïng (b¶ng 56) qt.k = 22,80C VËy qdl = 2,5.1,4. = 7,64 (W/m20C) - Mét bé phËn truyÒn ra theo ph­¬ng ph¸p bøc x¹ = 6,11 (W/m0C) 7. Tiªu chuÈn vÒ nhiÖt ®é chªnh vµ yªu cÇu nhiÖt ®èi ho¸ ®èi víi m¸y biÕn ¸p. ë nh÷ng vïng khÝ hËu nhiÖt ®íi Èm, lÊy nhiÖt ®é trung b×nh cùc ®¹i hµng n¨m cña m«i tr­êng xung quanh lµ +400C víi ®é Èm t­¬ng ®èi lµ 90±5% (khi nhiÖt ®é xung quanh lµ +350C), khi ®ã nhiÖt ®é chªnh cña c¸c bé phËn cña m¸y biÕn ¸p so víi nhiÖt ®é cña m«i tr­êng xung quanh kh«ng ®­îc v­ît qu¸ gi¸ trÞ ghi d­íi ®©y. C¸c bé phËn trong m¸y biÕn ¸p NhiÖt ®é chªnh cao nhÊt (0C) Ph­¬ng ph¸p ®o D©y quÊn 65 §iÖn trë BÒ mÆt lâi s¾t vµ c¸c chi tiÕt kÕt cÊu 70 NhiÖt kÕ Líp dÇu mÆt trªn cïng 60 NhiÖt kÕ Ngoµi ra ë b×nh gi·n dÇu ph¶i ®Ó chÊt hót Èm silicagen ®Ó hót hÕt khÝ Èm, t¨ng tuæi thä cho dÇu, cho c¸ch ®iÖn. Nªn thiÕt kÕ mét lo¹i èng sø ®Æc biÖt riªng cho vïng nhiÖt ®íi vµ bé phËn chèng sÐt cÇn ph¶i ®­îc t¨ng c­êng. Ch­¬ng vii: TÝnh to¸n nhiÖt cña thïng dÇu Vii.1. TÝnh to¸n nhiÖt cña thïng dÇu Thïng dÇu ®ång thêi lµ vá m¸y cña m¸y biÕn ¸p, trªn ®ã cã ®Æt c¸c chi tiÕt m¸y rÊt quan träng nh­ sø ra cña c¸c d©y quÊn cao ¸p vµ h¹ ¸p, èng phßng næ, b×nh gi·n dÇu… v× vËy thïng dÇu ngoµi yªu cÇu ph¶i t¶n nhiÖt tèt cßn ph¶i b¶o ®¶m c¸c tÝnh n¨ng vÒ ®iÖn (nh­ b¶o ®¶m kho¶ng c¸ch cho phÐp gi÷a d©y quÊn víi v¸ch thïng), cã ®é bÒn c¬ häc ®¶m b¶o, chÕ t¹o l¹i ®¬n gi¶n vµ cã kh¶ n¨ng rót gän ®­îc kÝch th­íc bªn ngoµi. 1. Chän lo¹i thïng Theo b¶ng 57 ta chän lo¹i thïng v¸ch kiÓu c¸nh sãng 2. Chän c¸c kÝch th­íc tèi thiÓu bªn trong cña thïng §èi víi m¸y biÕn ¸p cã cÊp ®iÖn ¸p d©y quÊn cao ¸p ®Õn 110KV, d©y dÉn ra cuén cao ¸p ®Æt gi÷a g«ng vµ v¸ch thïng th× A, B ®­îc tÝnh nh­ sau: a. ChiÒu réng tèi thiÓu cña thïng. B = D’’2 + 0,8 (m) Trong ®è: D’’2 = 0,3447 (m) VËy: B = 0,3447 + 0,8 = 1,1447 (m) b. ChiÒu dµi tèi thiÓu cña thïng A » 2C + D’’2 + 0,8 (m) Trong ®ã: C = 0,3672 lµ kho¶ng c¸ch hai t©m trô A = 2. 0,3627 + 0,3447 + 0,8 = 1,87 (m) c. ChiÒu cao cña thïng gåm 2 phÇn H = H + H2 (m) + H1 lµ kho¶ng c¸ch tõ ®¸y thïng ®Õn hÕt chiÒu cao lâi s¾t H1 = bt + hg + n.10-3 Trong ®ã: n = 2 (mm) lµ chiÒu dµy tÊm lãt d­íi g«ng lt = 0,475 (m): chiÒu cao trô Tbg = 0,02962 (m2) bg = 2(0,022 + 0,026 + 0,015 + 0,011 + 0,018) bg = 0,18 (m): ChiÒu réng cña g«ng Þ VËy: H1 = 0,475 + 2. 0,16 + 0,03 = 0,825 (m) + H2: kho¶ng c¸ch tèi thiÓu tõ g«ng ®Õn v¸ch thïng H2 = 1,5. 300 = 450 mm = 0,45 (m) VËy H = 0,825 + 0,45 = 1,275 (m) 3. S¬ bé tÝnh diÖn tÝch bÒ mÆt bøc x¹ cña thïng dÇu §èi víi thïng cã ®¸y ch÷ nhËt Mbx = Mcn. K = 2 (A + B). H. K (m2) Trong ®ã: Mcn = 2 (A + B). H lµ diÖn tÝch mÆt thïng ph¼ng ®¸y ch÷ nhËt. K = 1,4: hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña h×nh d¸ng mÆt thïng (b¶ng 59) VËy Mbx = 2.(1,87 + 1,1447). 1,275. 1,4 = 10,76 (m2) 4. DiÖn tÝch bÒ mÆt ®èi l­u cña thïng dÇu C¨n cø vµo tæn hao, vµo nhiÖt ®é chªnh gi÷a v¸ch thïng vµ m«t tr­êng xung quanh ta x¸c ®Þnh ®­îc åP = Pn + P0 = 5458,72 + 1074,35 = 6533,07 (W) qt.k = 22,80C VËy: Vii.2. thiÕt kÕ thïng dÇu C¨n cø vµo bÒ mÆt bøc x¹ vµ ®èi l­u cña thïng võa tÝnh s¬ bé ë trªn ®Ó thiÕt kÕ thïng dÇu, thïng dÇu cã chiÒu réng 1,147 (m), chiÒu dµi 1,87 (m), chiÒu cao 1,275 (m), h×nh d¸ng mÆt thïng cã bé t¶n nhiÖt kiÓu v¸ch sãng. KiÓu nµy gÇn ®©y ®­îc dïng rÊt phæ biÕn cho c¸c m¸y c«ng suÊt tõ 100 ®Õn 630 KVA v× lo¹i thïng nµy chÕ t¹o ®¬n gi¶n, c¸nh sãng cã thÓ uèn trßn ®Çu hay ghÐp hai mÐp b»ng kü thuËt hµn tiÕp xóc l¨n. Cã thÓ dïng b×nh gi·n dÇu hoÆc kh«ng. Khi kh«ng cã b×nh gi·n dÇu th× dÇu cã thÓ gi·n në tù do trong c¸nh sãng nhê ®é ®µn håi cñ c¸nh, thïng hoµn toµn kÝn. Chän bé t¶n nhiÖt cã v¸ch d¹ng c¸nh sãng ®Çu trßn. 1. BÒ mÆt bøc x¹ cña v¸ch thïng c¸nh sãng Mbx.s = [[2 (A + B) + p (B + 2b.10-3]]. Hs Trong ®ã; b = 300mm lµ chiÒu s©u lín nhÊt cña c¸nh sãng Hs = H – 0,1 = 1,275 – 0,1 - = 1,175 (m): ChiÒu cao cña c¸nh A = 1,8 (m); B = 1,1447(m) VËy: Mbx.s = [2. (2,87 – 1,1447) + 3,14 (1,1447 + 2. 300.10-3)’’Hs Mbx.s = 6,928. 1,174 = 8,14 (m2) 2. BÒ mÆt ®èi l­u cña thïng c¸nh sãng M®l.s = m. ls. Ks. Hs Trong ®ã: Ks lµ hÖ sè tÝnh ®Õn møc ®é ®èi l­u khã kh¨n cña kh«ng khÝ gi÷a c¸c c¸nh sãng Ks = Chän C = 20 mm: ChiÒu réng tèi thiÓu cña khe dÇu mµ = 2,5 Þ a = 2,5C Þ A = 50 (mm) = 0,05 (m): chiÒu réng khe kh«ng khÝ Þ Þ + t = (a + b + 2 d): chiÒu dµi 1 b­íc sãng Trong ®ã: d = 1,0mm = 0,001 (m) (chiÒu dµy t«n) Þ t = 0,05 + 0,02 + 2. 0,001 = 0,072 (m) + ChiÒu dµi khai triÓn 1 c¸nh sãng ls = 0,6634 (m) + Sè l­îng c¸nh sãng c¸i VËy M®l.s = 71. 0,6634. 0,81. 1,175 = 44,83 (m2) 3. BÒ mÆt bøc x¹ toµn phÇn cña thïng c¸nh sãng Mbx = Mbx.s + Mt + 0,5Mn Trong ®ã: Mt = 0,1t.m = 0,1. 0,072. 71 = 0,5112 (m2) Mt lµ bÒ mÆt phÇn v¸ch trªn cña thïng kh«ng cã c¸nh sãng Mn lµ bÒ mÆt n¾p thïng : BÒ mÆt h×nh häc cña n¾p thïng Víi: bn = B + 2 bv = 1,1447 + 2. 0,1 = 1,35 (m) ln = A + 2bv = 1,87 + 2. 0,1 = 2,08 (m) bn: ChiÒu réng n¾p thïng ln: ChiÒu dµi n¾p thïng bv = 0,1 (m): ChiÒu réng vµnh n¾p thïng Þ = 2,032 (m2) HÖ sè 0,5 kÓ ®Õn sù che khuÊt bÒ mÆt n¾p thïng do c¸c chi tiÕt m¸y ®Æt trªn n¾p. VËy Mbx = 8,14 + 0,5112 + 0,5. 2,032 = 9,67 (m2) 4. BÒ mÆt ®èi l­u toµn phÇn cña thïng c¸nh sãng M®l = M®l.s + Mt + 0,5 Mn M®l = 44,83 + 0,5112 + 0,5. 2,032 = 46,36 (m2 Vii.3. tÝnh to¸n cuèi cïng nhiÖt ®é chªnh cña d©y quÊn vµ dÇu cña m¸y biÕn ¸p. Sau khi ®· thiÕt kÕ ®­îc nh÷ng kÝch th­íc c¬ b¶n cña thïng dÇu, tÝnh to¸n Mbx, M®l cña thïng cÇn ph¶i kiÓm tra l¹i nhiÖt ®é chªnh thùc tÕ cña d©y quÊn vµ dÇu ®èi víi kh«ng khÝ. 1. NhiÖt ®é chªnh cña thïng ®èi víi kh«ng khÝ. Trong ®ã: K = 1,05 v× tÝnh to¸n 1 m¸y biÕn ¸p 2. NhiÖt ®é chªnh cña dÇu s¸t v¸ch thïng so víi thïng Trong ®ã: K1 = 1: khi lµm l¹nh b»ng dÇu tù nhiªn K = 1,05 P0 = 100W, Pn = 5458,72 (W) M®l = 7,11 3. NhiÖt ®é chªnh cña dÇu so víi kh«ng khÝ. 4. NhiÖt ®é chªnh cña líp dÇu trªn so víi kh«ng khÝ ph¶i ®¹t tiªu chuÈn. qd.k = d(qdt + qt.k) = 1,2. 26,15 = 31,380C VËy qd.k = 31,38 £ 500C (tho¶ m·n) 5. NhiÖt ®é chªnh cña d©y quÊn víi kh«ng khÝ ph¶i ®¹t tiªu chuÈn. q0.k = q0dtb + q’d.k £ 600C + §èi víi d©y quÊn h¹ ¸p q01.k = q0d1tb + q’d.k = 22,86 + 26,15 = 49,01 £ 600C + §èi víi d©y quÊn cao ¸p q02.k = q0d2tb + q’d.k = 32,2 + 26,15 = 58,35 £ 600C ch­¬ng viii: x¸c ®Þnh s¬ bé träng l­îng ruét m¸y, vá m¸y, dÇu vµ b×nh gi·n dÇu Ruét m¸y, vá m¸y, dÇu vµ b×nh gi·n dÇu cña m¸y biÕn ¸p chØ cã thÓ tiÕn hµnh ®­îc sau khi ®· hoµn thiÖn thiÕt kÕ ®Çy ®ñ c¸c chi tiÕt cña m¸y biÕn ¸p. Nh­ng víi nh÷ng tÝnh to¸n ë trªn còng cã thÓ x¸c ®Þnh s¬ bé ®­îc träng l­îng cña m¸y, rÊt cÇn thÕit cho viÖc tÝnh to¸n kinh tÕ khi cÇn ph¶i ®¸nh gi¸ c¸c ph¶n øng thiÕt kÕ. 1. Träng l­îng ruét m¸y (phÇn t¸c dông) tøc lµ toµn bé lâi s¾t cã c¸c d©y quÊn vµ d©y dÉn ra (tõ n¾p m¸y) cã thÓ x¸c ®Þnh gÇn ®óng. Gr = 1,2 (Gdq + G1) ; (Kg) Trong ®ã: Gdq lµ träng l­îng toµn bé d©y quÊn vµ d©y dÉn ra Gdq =GCu1 + GCu2 + Gr1 + Gr2 Gdq = 87,13 + 111,5 + 4,634 + 0,085 = 203,35 (kg) G1: Träng l­îng cña lâi s¾t G1 = GT + Gg = 303,3 + 370,15 = 673, 5(Kg) Ta cã hÖ sè träng l­îng m¸y t¨ng thªm do c¸ch ®iÖn vµ kÕt cÊu kh¸c b»ng 1,2 VËy Gr = 1,2 (203,35 + 673,5) = 1052,3 (Kg) 2. Träng l­îng dÇu Gd = 1,05 [(vt – vr) + Vcs]. gdÇu Trong ®ã: vr lµ thÓ tÝch ruét m¸y Víi grCu = 5500 Kg/m3: Tû träng trung b×nh cña ruét m¸y Þ = 191,35(dm3). Vt: thÓ tÝch bªn trong cña thïng dÇu ph¼ng V× lµ ®¸y h×nh ch÷ nhËt nª vt = A. B. H = 1,87. 1,1447. 1,274 = 2,73 (m3) hay vt » 2730 (dm3) vvs = 0,48 (m3) VËy träng l­îng toµn bé cña dÇu Gd 1,05[2,73 – 0,19135 + 0,48].0,9.103 Gd = 456,14 (Kg) 3. B×nh gi·n dÇu. Theo quy ®Þnh m¸y cã dung l­îng 100KVA trë lªn ®Òu cã b×nh gi·n dÇu. B×nh gi·n dÇu th­êng dïng hÐp hµn chiÒu dµy 1 – 3mm vµ ®­îc ®Æt n»m ngay trªn n¾p thïng. §èi víi lo¹i thïng ph¼ng: ChiÒu dµi b×nh gi·n dÇu: lgd =£ 1,1447 (m) 4. §­êng kÝnh b×nh gi·n dÇu Vg = (7 ¸10%) thÓ tÝch dÇu trong thïng Vg = 0,7. Vd Mµ Vd = Vt - Vr = 2,73 – 0,19135 = 2,538 (m3) VËy ®­êng kÝnh b×nh gi·n dµu lµ: 5. Khèi l­îng b×nh gi·n dÇu Sxqgd = 2. p. R. lgd = 2. p.0,9845. 1,1447 = 0,7 (m2) Chän thïng gi·n dÇu cã bÒ dÇy 1,5 (mm) Þ Vgd = Sxqgd. 0,0015 = 0,00105 (m3) VËy träng l­îng b×nh gi·n dÇu Gd = Vgd. gFe víi gFe = 7850 Kg/m3 Þ Gd = 0,00105. 7850 = 8,243 (Kg) phÇn chuyªn ®Ò: t×m hiÓu c«ng nghÖ míi cña c«ng ty liªn doanh chÕ t¹o biÕn thÕ abb Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y c«ng ty liªn doanh chÕ t¹o m¸y biÕn ¸p ABB ®· ®­a vµo ViÖt Nam mét sè c«ng nghÖ míi ¸p dông cho m¸y biÕn ¸p ph©n phèi vµ ®· ®¹t ®­îc mét sè hiÖu qu¶ ®¸ng kÓ. Sau ®©y t«i xin giíi thiÖu vµ ph©n tÝch mét sè ­u nh­îc ®iÓm cña chóng. 1. m¹ch tõ C«ng ty ABB ®­îc trang bÞ m¸y c¾t t«n tù ®éng theo ch­¬ng tr×nh cã kh¶ n¨ng c¾t chÐo gãc c¸c l¸ t«n víi c¸c gãc c¾t tuú ý. KÕt cÊu ghÐp c¸c l¸ t«n thµnh lâi ë c¸c gãc ®­îc ghÐp mèi nèi nghiªn nªn gi¶m ®­îc tæn hao kh«ng t¶i. XÐt tr­êng hîp m¸y kh«ng t¶i ta cã: - Theo c«ng thøc (5-19) cña tµi liÖu “ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc” ta cã: Po = Kgp. Ktp. Kcp. Ktp [Pt. Gt + Pg (Gg – Kd. Gg) + . Gg. (Kn . K’pg) + SPk. hk. Tk] = Kgp. P’0. Víi Kgp ®­îc x¸c ®Þnh theo b¶ng 43 – “ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc” th×: Víi mèi nèi th¼ng: Kgp = 1,9. Víi mèi nèi nghiªng: Kgp = 1,28. T­¬ng tù nh­ vËy víi c«ng suÊt tõ ho¸ kh«ng t¶i Q0 ta cã: Q0 = Kgi. Q’0 §¸p øng tiÕn ®é viÖc s¶n xuÊt theo ®¬n ®Æt hµng cña kh¸ch hµng. T«n nhµ m¸y ®­îc nhËp tõ mét sè n­íc t­ b¶n ph¸t triÓn nh­ NhËt, Thuþ §iÓn hoÆc Mü cã chiÒu dÇy 0,27 thuéc lo¹i t«n c¸n nguéi bÊt ®¼ng h­íng. ViÖc thiÕt kÕ tiÕt diÖn cña trô kh«ng ph¶i lµ h×nh trßn nh­ th«ng th­êng c¸c n­íc kh¸c vÉn lµm mµ lµ h×nh Ovan, rÊt Ýt bËc. ¦u ®iÎm cña lo¹i m¹ch tõ kiÓu nµy lµ ®¬n gi¶n do Ýt cì l¸ t«n vµ kh«ng phøc t¹p khi ghÐp thµnh lâi, t¹o ®­îc c¸c r·nh dÇu lín trong lâi. Nh­îc ®iÓm cña lo¹i nµy lµ hÖ sè lÊp ®Çy thÊp, viÖc tËn dông kh«ng gian trong m¸y kh«ng triÖt ®Ó nªn chi phÝ d©y ®ång sÏ t¨ng lªn. Theo kiÓu nµy rÊt cã lîi trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt m¸y biÕn ¸p ph©n phèi theo h×nh thøc ®Æt hµng v× n¨ng suÊt cao, thêi gian chÕ t¹o ng¾n. ViÖc ghÐp m¹ch tõ ë ®©y còng cã ®iÓm kh¸c víi lèi ghÐp kinh ®iÓn tr­íc ®©y. M¹ch tõ ë ®©y ®­îc ghÐp ®øng (tr­íc ®©y vÉn th­êng ghÐp ë tr¹ng th¸i n»m ngang) nªn kh«ng ph¶i ghÐp tr­íc g«ng trªn vµ kh«ng thÓ nhÇm lÉn v× nÕu ghÐp lÉn l¸ t«n sÏ kh«ng vµo ®­îc. ChÝnh v× ph­¬ng ph¸p ghÐp nµy mµ n¨ng suÊt ghÐp sÏ t¨ng lªn do bá ®­îc thao t¸c ghÐp g«ng trªn vµ th¸o ra ghÐp l¹i khi l¾p cuén d©y. Ngoµi viÖc t¨ng n¨ng suÊt ra kiÓu ghÐp nµy còng h¹n chÕ ®­îc tæn hao kh«ng t¶i do sù vç, ®Ëp gâ, th¸o ra l¾p vµo lµm biÕn tÝnh vµ trÇy x­íc s¬n c¸ch ®iÖn cña c¸c l¸ t«n silic. Lâi ®­îc ghÐp trong mét ®å g¸ nªn ghÐp ®Õn ®©u chÆt ®Õn ®Êy nªn viÖc gi¸m s¸t khe hë cña c¸c mèi nèi rÊt dÔ dµng. Cïng víi viÖc c¾t t«n trªn m¸y tù ®éng cã ®é bavia thÊp, hÖ sè Ðp chÆt cao ®©y còng lµ mét yÕu tè lµm cho dßng kh«ng t¶i gi¶m rÊt nhiÒu so víi tiªu chuÈn ViÖt Nam hiÖn nay (b»ng 1/3 ®Õn mét nöa). Cuèi cïng lµ viÖc Ðp m¹ch tõ còng ®· cã nh÷ng thay ®æi so víi c«ng nghÖ ViÖt Nam. M¹ch tõ ®­îc Ðp gi÷ nhê mét líp nhùa máng quÐt lªn trªn bÒ mÆt ngoµi. Gi÷a c¸c l¸ t«n b©y giê còng cã mét líp nhùa máng nªn c¸c l¸ t«n ®­îc liªn kÕt chÆt mµ kh«ng cÇn ph¶i Ðp gi÷a b»ng ®ai hoÆc chÌn b»ng gç. C«ng nghÖ nµy cã ­u ®iÓm lµm cho tæn hao s¾t gi¶m v× c¸c l¸ t«n kh«ng bÞ biÕn tÝnh do Ðp qu¸ chÆt hoÆc do ®ét lç. Nh­îc ®iÓm cña c«ng nghÖ nµy lµ khi cÇn söa ch÷a m¹ch tõ sÏ gÆp ph¶i khã kh¨n do ph¶i gì líp nhùa nµy. 2. D©y quÊn. Sù ®æi míi trong c«ng nghÖ chÕ t¹o d©y quÊn cë c«ng ty ABB thÓ hiÖn trong c¸c khÝa c¹nh sau: - §Çu t­ m¸y quÊn tù ®éng cã ®iÒu khiÓn theo ch­¬ng tr×nh. Víi viÖc sö dông m¸y quÊn d©y kiÓu nµy n¨ng suÊt quÊn d©y t¨ng, chÊt l­îng quÊn æn ®Þnh tuy nhiªn chñ yÕu quÊn hai lo¹i d©y quÊn chñ yÕu lµ d©y quÊn h×nh trô nhiÒu líp d©y dÉn trßn vµ d©y quÊn tõ b¨ng ®ång tøc chØ quÊn c¸c m¸y biÕn ¸p ph©n phèi cì kh«ng lín. - Sö dông kiÓu d©y quÊn tõ b¨ng ®ång. Theo ph­¬ng ph¸p nµy c¸c cuén d©y h¹ ¸p Ýt vßng, cã tiÕt diÖn lín cã thÓ quÊn tõ c¸c b¨ng ®ång tÊm cã chiÒu réng b»ng chiÒu cao cuén day. Nh­ vËy trong tr­êng hîp nµy chiÒu cao mét vßng d©y ®óng b»ng chiÒu cao d©y quÊn. §ång ®­îc sö dông ë ®©y lµ ®ång cuén M1 trÇn (ch­a c¸ch ®iÖn). Khi qu¸n th­êng ng­êi ta quÊn cïng víi mét b¨ng c¸ch ®iÖn cã chiÒu réng lín h¬n mét Ýt. QuÊn theo ph­¬ng ph¸p nµy thùc chÊt lµ quÊn theo kiÓu ®ång t©m (vßng sau chång lªn vßng tr­íc). TÊm c¸ch ®iÖn ®ãng vai trß lµ c¸ch ®iÖn vßng d©y. - §Ó lÊy ®Çu vµo vµ ra cña cuén d©y ng­êi ta hµn vµo ®Çu vµ cuèi b¨ng ®ång c¸c thanh ®ång (thanh c¸i). ViÖc hµn mét thanh c¸i ®ång cã tiÕt diÖn tËp trung lín vµo mét l¸ ®ång máng ®­îc thùc hiÖn b»ng thiÕt bÞ hµn hå quang trong khÝ b¶o vÖ (CO2) ®Ó ®¶m b¶o cho l¸ ®ång kh«ng bÞ qu¸ nhiÖt vµ ch¸y. - C¸ch ®iÖn dïng trong tr­êng hîp nµy lµ giÊy c¸p hoÆc giÊy ®iÖn tho¹i cã chiÒu dµy kh¸c nhau ®­îc in lªn mét líp nh­¹ c¸ch ®iÖn. Sau khi quÊn xong ®em gia nhiÖt líp nhùa nµy ch¶y ra vµ dÝnh vµo tÊm ®ång lµm thµnh mét khèi ®ång nhÊt, võa ®¶m b¶o c¬ tÝnh tèt võa ®¶m b¶o to¶ nhiÖt tèt. ¦u ®iÓm cña kiÓu d©y quÊn nµy lµ ®¬n gi¶n trong c«ng nghÖ chÕ t¹o, lùc ng¾n m¹ch ph©n bè ®Òu nªn ®é bÒn ®iÖn ®éng cao. Ngo¹i trõ viÖc hµn thanh c¸i ®ång vµo tÊm máng cµn cã thiÕt bÞ c«ng nghÖ ®¾t tÒin ra viÖc quÊn cuén d©y nµy cã n¨ng suÊt cao h¬n nhiÒu so víi kiÓu d©y quÊn h×nh trô, d©y dÉn ch÷ nhËt hoÆc d©y quÊn h×nh xo¾n. ViÖc in c¸c ®¸m nhùa lªn giÊy c¸ch ®iÖn kh«ng khã. Nh­îc ®iÓm cña kiÓu d©y quÊn nµy lµ t¶n nhiÖt khã nªn dÔ bÞ nãng côc bé nÕu sè vßng d©y cña d©y quÊn nhiÒu. ViÖc söa ch÷a còng sÏ kh¸ phøc t¹p v× ph¶i lµm s¹ch líp nhùa vµ líp giÊy trªn tÊm ®ång. Ph¹m vi øng dông cña lo¹i d©y quÊn nµy t­¬ng ®èi réng. Ph¹m vi øng dông chñ yÕu bÞ giíi h¹n ®é dÇy cña tÊm ®ång. NÕu tÊm ®ång máng qu¸ khi hµn vµo thanh c¸i ®ång s¶n xuÊt khã, dÔ bÞ ch¸y, tµn nhiÖt sÏ khã kh¨n h¬n, th«ng th­êng chiÒu dµy tÊm ®ång kh«ng nhá qu¸ 0,1mm. Th«ng th­êng kiÓu d©y quÊn nµy cã thÓ ¸p dông cho c¸c m¸y cã ®iÖn ¸p 0,4KV, c«ng suÊt tõ 20KVA ®Õn 300KVA. 3. vá m¸y biÕn ¸p. Vá m¸y biÕn ¸p ph©n phèi ®­îc lµm theo kiÓu cã nhiÒu c¸nh t¶n nhiÖt “mói khÕ”, kh«ng cã b×nh gi·n dÇu vµ èng phßng næ. C«ng nghÖ chÕ t¹o lo¹i vá nµy ®¬n gi¶n vµ rÊt dÔ tù ®éng ho¸. Ng­êi ta s¶n xuÊt c¸c tÊm thÐp kiÓu “mói khÕ” cã chiÒu réng vµ chiÒu dµi bÊt kú, tuú theo vá lín hay cao bao nhiªu th× c¾t vµ hµn l¹i cho ®ñ. Nh­ vËy c«ng nghÖ chñ yÕu trong chÕ t¹o vá thïng nµy lµ Ðp ®Ó t¹o c¸nh t¶n nhiÖt trªn t«n vµ c«ng nghÖ hµn. V× t«n máng vµ ®Ó ®¶m b¶o hµn kÝn dÇu nªn ë ®©y ng­êi ta ¸p dông c«ng nghÖ hµn hå quang trong khÝ b¶o vÖ. M¸y biÕn ¸p sö dông lo¹i vá nµy cã ®Æc ®iÓm lµ kh«ng cÇn b×nh gi·n dÇu (b×nh dÇu phô) v× khi nãng lªn l­îng dÇu në ra ®­îc chøa hÕt vµo c¸c c¸nh t¶n nhiÖt lóc nµy còng në ra do t¨ng ¸p suÊt. Khi m¸y nguéi l­îng dÇu gi¶m, ¸p suÊt trong thïng còng gi¶m vµ c¸nh t¶n nhiÖt lóc nµy còng thu l¹i nh­ cò. Nh­ vËy dÇu ®­îc n¹p ®µy vµ trong b×nh kh«ng cã kh«ng khÝ nªn hoµn toµn lo¹i trõ c¸c hiÖn t­îng hót Èm, oxy ho¸ dÇu nh­ vÉn th­êng x¶y ra trong c¸c m¸y biÕn ¸p th«ng th­êng. ViÖc n¹p dÇu vµo m¸y biÕn ¸p ë c«ng ty ABB ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c thiÕt bÞ n¹p dÇu ch©n kh«ng,sau khi m¸y biÕn ¸p ®­îc sÊy kh« còng trong lß sÊy ch©n kh«ng. Víi tÊt c¶ nh÷ng c¶i tiÕn ®· nªu trªn c«ng ty ABB ®· thu nhá ®¸ng kÓ c¸c m¸y biÕn ¸p ph©n phèi hiÖn ®ang ®­îc s¶n xuÊt t¹i nhµ m¸y cña c«ng ty. Môc lôc Trang