Đồ án Thiết kế một máy biến áp điện lực ngâm dầu công suất 1600 kVA

Lêi nãi ®Çu Ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn cña nÒn c«ng nghiÖp n­íc nhµ. Nghµnh s¶n xuÊt ®iÖn lùc cã vai trß v« cïng quan träng, bëi v× ®iÖn kh«ng chØ ®i vµo s¶n xuÊt c«ng nghiÖp mµ cßn ®i vµo hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc kh¸c n÷a cña x· héi. §Ó ®¸p øng nhu cÇu ®iÖn khÝ ho¸ toµn quèc, ®­a ®iÖn ®Õn mäi n¬i víi chÊt l­îng ®iÖn tèt nhÊt th× viÖc sö dông c¸c m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc cã chÊt l­îng tèt lµ rÊt cÇn thiÕt. Ngµy nay, chóng ta ®ang cã kh¶ n¨ng rÊt lín cã thÓ tù s¶n xuÊt ®­îc c¸c m¸y biÕn ®iÖn ¸p cã c«ng suÊt võa vµ lín. ChÊt l­îng s¶n phÈm cao, ®¹t tiªu chuÈn trong n­íc vµ quèc tÕ. §Ó cã ®­îc nh÷ng s¶n phÈm nh­ vËy, tr­íc hÕt cÇn ph¶i cã sù chuÈn bÞ tèt nhÊt ë kh©u thiÕt kÕ s¶n phÈm. Kh¼ng ®Þnh thiÕt kÕ lµ kh©u träng yÕu, quyÕt ®Þnh tíi chÊt l­îng s¶n phÈm.V× vËy, ®ßi hái ng­êi thiÕt kÕ ngµy cµng ph¶i cã tr×nh ®é cao h¬n, cã nhiÒu kiÕn thøc chuyªn m«n vµ kiÕn thøc thùc tÕ vÒ c«ng nghÖ chÕ t¹o. NhiÖm vô cña tËp ®å ¸n nµy lµ thiÕt kÕ mét m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc ng©m dÇu c«ng suÊt 1600 kVA. V× tr×nh ®é, kinh nghiÖm vµ thêi gian cã h¹n, trong bµi thiÕt kÕ nµy ch¾c kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt. KÝnh mong thÇy gi¸o chØ b¶o , gióp ®ì ®Ó em hoµn thµnh bµi ®å ¸n ®­îc tèt h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o TriÖuViÖt Linh ®· h­íng dÉn, chØ b¶o, gióp ®ì em hoµn thµnh bµi ®å ¸n nµy. § 1.TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p I.TÝnh to¸n c¸c ®¹i l­îng ®iÖn c¬ b¶n: 1.C«ng suÊt mçi pha : Sf = (1-1) 2.C«ng suÊt mçi trô : (1-2) trong (1-1) vµ (1-2): m - sè pha, m=3 ;cßn t – sè trô, t = 3; S – c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p, S = 1600 kVA 3.Dßng ®iÖn d©y ®Þnh møc: Dßng ®iÖn d©y phÝa cao ¸p : I1 = (1-3) Dßng ®iÖn d©y phÝa h¹ ¸p : I2 = (1-4) 4.Dßng ®iÖn pha : Do c¸c cuén d©y nèi Y/yo nªn dßng ®iÖn pha cã trÞ sè b»ng dßng ®iÖn d©y: Dßng ®iÖn pha phÝa cao ¸p : I1f = I1= 26,4 (A) Dßng ®iÖn pha phÝa h¹ ¸p : I2f = I2= 2310 (A) 5.§iÖn ¸p pha : Do c¸c cuén d©y nèi Y/yo nªn ®iÖn ¸p pha cã trÞ sè nh­ sau: §iÖn ¸p pha phÝa cao ¸p : U1f = U1/=35/=20,207 (kV) (1-5) §iÖn ¸p pha phÝa h¹ ¸p : U2f = U2/=0,4/=0,231 (kV) (1-6) 6.Thµnh phÇn ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch : Thµnh phÇn ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông : unr%= (1-7) Thµnh phÇn ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng : unx%= (1-8) 7.§iÖn ¸p thö : Theo phô lôc XIII s¸ch thiÕt kÕ m¸y ®iÖn (TrÇn Kh¸nh Hµ -NguyÔn Hång Thanh), ta cã : ®iÖn ¸p thö phÝa cao ¸p: Uth1=80kV; cßn bªn phÝa h¹ ¸p: Uth2 = 5kV. II.ThiÕt kÕ s¬ bé lâi s¾t vµ tÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p. 8.Lâi s¾t : ë ®©y ta chän lâi s¾t kiÓu trô,tiÕt diÖn ngang cã d¹ng bËc thang ®èi xøng néi tiÕp ®­êng trßn cã ®­êng kÝnh lµ ®­êng kÝnh lâi s¾t. Chän c¸ch Ðp trô vµ g«ng : Chän theo B¶ng 6 (ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn – Phan Tö Thô) ta chän c¸ch Ðp trô b»ng b¨ng ®ai , Ðp g«ng b»ng s¾t gãc. Sö dông lâi thÐp cã 4 mèi ghÐp xiªn ë 4 gãc cña lâi cßn 3 mèi nèi gi÷a dïng mèi ghÐp th¼ng. HÖ sè t¨ng c­êng g«ng: kg=1,02(tØ lÖ gi÷a tiÕt diÖn g«ng vµ tiÕt diÖn trô ). Dùa vµo B¶ng 4 TL1, chän sè bËc thang trong trô lµ 8. HÖ sè chªm kÝn k c = 0,93. 9.Chän t«n silic, c¸ch ®iÖn cña chóng vµ c­êng ®é tõ c¶m trong trô vµ g«ng: Theo B¶ng 8 TL1, chän lo¹i t«n silic c¸n l¹nh M4X , dµy 0,28 mm . Chän tõ c¶m trong trô Bt =1,62T. Chän hÖ sè ®iÒn ®Çy r·nh k® = 0,928 b¶ng 13.2 TL[2] HÖ sè lîi dông lâi s¾t : kld = kc.kd = 0,93.0,928 = 0,86 Tõ c¶m trong g«ng: Bg = 1,62/1,02 = 1,585 T. Tõ c¶m khe hë kh«ng khÝ ë mèi nèi th¼ng : B= Bt =1,62 T, ë mèi nèi xiªn lµ : B= Bt/ = 1,62/ = 1,146 T Tra B¶ng 45 TL1, cã : SuÊt tæn hao ë trô vµ g«ng : pt =1,132 (w/kg) ; pg = 1,040 (w/kg) Tra b¶ng 51 TL1, cã : SuÊt tõ ho¸ ë trô vµ g«ng : qt = 1,56 (VA/kg) ; qg = 1,25 (VA/kg) Theo B¶ng 51 TL1 , cã : SuÊt tõ ho¸ ë khe hë kh«ng khÝ : Mèi nèi th¼ng: p= 19200 VA/m2 ;mèi nèi xiªn: p= 1900 VA/kg. GhÐp nèi gi÷a trô vµ g«ng : chän dïng kiÓu mèi nèi ghÐp nghiªng ë 4 gãc: L­ît 1 L­ît 2 H×nh1: Thø tù ghÐp lâi s¾t 3 pha. Chän dïng s¬n c¸ch ®iÖn lo¹i 302 cña Nga, v× lo¹i s¬n nµy phï hîp víi ®Æc ®iÓm khÝ hËu ë n­íc ta.Líp phñ dµy 0,02mm. 10.ChiÒu réng qui ®æi cña r·nh tõ t¶n gi÷a d©y quÊn cao ¸p vµ h¹ ¸p: C¨n cø vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p thö CA Uth1=80kV, theo b¶ng 19 (tµi liÖu [1]), ta cã: a12= 2,7mm ; d12= 5mm a ; a22 =30mm; Trong r·nh a12 ®Æt èng c¸ch ®iÖn dµy d12 Trong c«ng thøc (a1 + a2)/3 = k..10-2 , hÖ sè k ®­îc tra theo b¶ng 12 (tµi liÖu [1])hoÆc b¶ng 13.1 tµi liÖu [2] ®­îc k=0,52.Suy ra: (a1+a2)/3 = k..10-2 = 0,52. (cm) Suy ra : ar = a12 + (a1 + a2)/3 = 27+25=52(mm) 11TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p: *)Tr­íc tiªn ta x¸c ®Þnh s¬ ®å c¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p nh­ h×nh vÏ 2. C¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p ®ã lµ : ®­êng kÝnh trô cña lâi s¾t d,chiÒu cao d©y quÊn l vµ ®­êng kÝnh trung b×nh cña d©y quÊn cao ¸p vµ h¹ ¸p Sau khi x¸c ®Þnh ®­îc c¸c kÝch th­íc chñ yÕu th× h×nh d¹ng,thÓ tÝch vµ c¸c kÝch th­íc nh­ chiÒu cao trô s¾t, kho¶ng c¸ch C gi÷a c¸c trô còng ®­îc x¸c ®Þnh. Trong tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p, th­êng dïng mét tham sè trung gian b gäi lµ tû sè kÝch th­íc c¬ b¶n.Thùc chÊt b lµ tû sè gi÷a chiÒu dµi trung b×nh mét vßng d©y cña hai d©y quÊn cao ¸p (CA) vµ h¹ ¸p (HA) víi chiÒu cao cña d©y quÊn ®ã. b ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : b = pd12/ l = ltb12/ l .Tham sè b cã ¶nh h­ëng rÊt lín H×nh 2.S¬ ®å c¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p. tíi c¸c chØ tiªu kinh tÕ – kü thuËt cña m¸y biÕn ¸p : VÒ mÆt kinh tÕ: víi c¸c m¸y biÕn ¸p cã cïng c«ng suÊt, ®iÖn ¸p , tham sè kü thuËt th× khi b nhá, d12 sÏ gi¶m, I t¨ng, m¸y gÇy vµ cao, träng l­îng s¾t gi¶m, träng l­îng ®ång t¨ng. NÕu b lín m¸y sÏ bÐo vµ lïn, träng l­îng s¾t t¨ng, träng l­îng ®ång gi¶m. HÖ sè b cßn ¶nh h­ëng tíi c¸c vËt liÖu kÕt cÊu vµ do ®ã ¶no h­ëng ®Õn gi¸ thµnh cña m¸y. VÒ mÆt kü thuËt: khi b t¨ng, ®­êng kÝnh trô lâi s¾t t¨ng, träng l­îng s¾t t¨ng, tæn hao s¾t t¨ng kÐo theo dßng ®iÖn kh«ng t¶i t¨ng, träng l­îng ®ång thÊp nªn tæn hao ®ång thÊp. Ng­îc l¹i, khi b gi¶m, träng l­îng s¾t gi¶m nh­ng träng l­îng ®ång t¨ng, nÕu gi÷ mËt ®é dßng ®iÖn kh«ng ®æi th× tæn hao ®ång sÏ t¨ng lªn. Sù liªn quan gi÷a c¸c kÝch th­íc chñ yÕu víi c«ng suÊt, ®Æc tÝnh m¸y biÕn ¸p ®­îc thÓ hiÖn nh­ sau : Theo lý thuyÕt m¸y ®iÖn, ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng phÇn tr¨m ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: ,% ,% (1-9) trong ®ã : I - dßng ®iÖn pha, A w – sè vßng d©y mçi pha. b - tû sè kÝch th­íc c¬ b¶n . ar = a12+ (a1+ a2)/3 – mét kho¶ng c¸ch phô thuéc vµo kÝch th­íc h×nh häc cña d©y quÊn HA vµ CA, ar= 5,2cm kr – hÖ sè Rogovski qui tõ tr­êng t¶n thùc tÕ vÒ tõ tr­êng lý t­ëng. LÊy kr = 0,95. Uv = 4,44.f.Bt.St - ®iÖn ¸p mét vßng d©y, V f – tÇn sè ®iÖn c«ng nghiÖp, f =50 Hz St = kld.pd 2/4 – tiÕt diÖn t¸c dông cña trô, m2. kld – hÖ sè lîi dông lâi s¾t. Bt – mËt ®é tõ th«ng trong trô, T. Thay vµo c«ng thøc (1-8), ta ®­îc: ,m (1-10) trong ®ã : S’ = U.I.10-3 - c«ng suÊt mçi trô cña m¸y biÕn ¸p, kVA. Trong c«ng thøc (1-10 ta thÊy cã 3 nhãm ®¹i l­îng : Nh÷ng ®¹i l­îng cho tr­íc hoÆc do tiªu chuÈn ®Ò ra: S’, f, unx. Nh÷ng ®¹i l­îng ph¶i chän trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n: Bt , kld, b. Nh÷ng ®¹i l­îng ®­îc x¸c ®Þnh trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n: ar , kr. Ta thÊy c¶ 3 nhãm ®¹i l­îng trªn ®Òu ®· ®­îc x¸c ®Þnh trong c¸c môc tr­íc. Nh­ vËy trong c«ng thøc (1-10cã thÓ coi d lµ hµm sè cña b, vµ cã thÓ viÕt : d = A.x (1-11) trong ®ã : A =16. (1-12) Vµ x = *)TiÕp theo ta x¸c ®Þnh trÞ sè b tèi ­u theo chØ tiªu kinh tÕ vµ kÜ thuËt: Träng l­îng s¾t cña trô ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Gt = t.St.gFe.( l + 2.lo) = t..kld.gFe.(+ 2.lo).10-8 ,kg (1-13) Trong ®ã : t – sè trô t¸c dông, t =3 lo – kho¶ng c¸ch tõ d©y quÊn ®Õn g«ng.Tra phô lôc XIV([2]), chän lo = 75m. d12-®­êng kÝnh trung b×nh cña hai cuén d©y CA vµ HA. Th­êng th× d12 tû lÖ víi d nªn ta cã : d12 = a.d .Trong ®ã hÖ sè a ®­îc chän s¬ bé theo b¶ng 13([1]) : ®èi víi d©y quÊn ®ång a= 1,3 ¸ 1,42. chän a = 1,4.Víi d©y quÊn nh«m th× a lín h¬n cña ®ång 1,06 lÇn. Khi ®ã c«ng thøc (1-11) ®­îc viÕt nh­ sau: Gt = , kg (1-14) Trong ®ã : A1,A2 lµ c¸c hÖ sè : A1 = 5,66.10-2.a.A3.kld = 5,66.10-2.1,4.23,43.0,86 = 873,2 (kg) A2 =3,6.10-2.A2.kld.lo =3,6.10-2.23,42.0,86.7,5= 127,1 (kg) Träng l­îng s¾t g«ng: Gg = B1.x3 + B2.x2 , kg (1-15) Trong ®ã : B1 ,B2 lµ c¸c hÖ sè: B1 =2,40.10-2.kg.kld.A3.(a+b+e) = =2,40.10-2.1,02.0,86.23,43.(1,4+0,28+0,411)=564 ,kg(1-16) B2 = 2,40.10-2.kg.kld.A2.(a12 + a22) = 2,40.10-2.1,02.0,86.23,42.(2,7+3,0)=65,7 ,kg (1-17) Träng l­îng kim lo¹i d©y quÊn: Gdq= C1 / x2 ,kg (1-18) Trong ®ã: C1=,kg (1-19) hay C1 = 797,6 kg trong ®ã: ®èi víi d©y ®ång Kdq= 2,46.10- 2 Gi¸ thµnh vËt liÖu nãi chung: Ctd = cFe.(Gt +Gg ) + cdq.k.Gdq (1-20) Trong ®ã : cFe ,cdq t­¬ng øng lµ gi¸ 1kg s¾t lµm lâi vµ 1 kg kim lo¹i lµm d©y quÊn. Cßn k lµ hÖ sè t¨ng träng l­îng cña d©y quÊn do c¸ch ®iÖn, ®èi víi d©y ®ång k= 1,02 Th«ng th­êng ®Ó dÔ so s¸nh c¸c ph­¬ng ¸n, ng­êi ta biÓu diÔn gi¸ thµnh theo ®¬n vÞ qui ­íc víi c¸ch chän gi¸ thµnh 1 kg s¾t lµm ®¬n vÞ, nh­ vËy gi¸ thµnh vËt liÖu t¸c dông cña m¸y biÕn ¸p sÏ lµ: C’td = Ctd / cFe = (Gt +Gg ) + kCuFe.k.Gdq (1-21) Trong ®ã : kCuFe = cdq/ cFe =2,21 *Ph­¬ng tr×nh t×m gi¸ trÞ lµm cho chi phÝ nhá nhÊt : B= Ta cã ph­¬ng tr×nh : Hay: Gi¶i ph­¬ng tr×nh trªn ta tim ®­îc gi¸ trÞ =1,1877 Tæn hao kh«ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p: Po = k’f.(pt.Gt + pg.Gg ) ,W (1-22) Trong ®ã : pt , pg lµ suÊt tæn hao trong trô vµ g«ng, w/kg k’f lµ hÖ sè phô, chñ yÕu kÓ ®Õn c¸c ®Æc ®iÓm lµm lâi s¾t. ë ®©y lÊy k’f = 1,25 víi t«n c¸n l¹nh. C«ng suÊt tõ ho¸ : Qo = k”f.( Qc + Qf +Qd) ,VA (1-23) Trong ®ã : k”f lµ hÖ sè kÓ ®Õn sù phôc håi tõ tÝnh kh«ng hoµn toµn khi ñ l¹i l¸ t«n còng nh­ sù uèn n¾n vµ Ðp lâi s¾t, lÊy k”f=1,25 Qc lµ c«ng suÊt tæn hao chung cña trô vµ g«ng: Qc= qt.Gt+qg.Gg ,VA (1-24) Qc =1,56.Gt +1,25.Gg qt ,qg lµ suÊt tõ ho¸ tring trô vµ g«ng(VA/kg),x¸c ®Þnh theo b¶ng 50(TKMBA§L-Phan Tö Thô) Qf lµ c«ng suÊt tõ ho¸ phô ®èi víi “gãc” cã mèi nèi th¼ng: Qf = 40.qt.Go ,VA (1-25) Go lµ träng l­îng cña mét “gãc”,víi g«ng tiÕt diÖn ch÷ nhËt: Go = 0,493.10-2.kg.kld.A3x3 , kg (1-26) Go =0,493.10-2 .0,86.1,02. Qf =40.1,56. Go =62,4. Go Qk lµ c«ng suÊt tõ ho¸ ë nh÷ng khe hë kh«ng khÝ nèi gi÷a c¸c l¸ thÐp: Qk = 3,2.qk.Sk ,VA (1-27) Qk lµ suÊt tõ ho¸ ë khe hë ®èi víi Bt,(VA/m2) Sk lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn t¸c dông ë khe nèi.NÕu nèi th¼ng th× : Sk = St = 0,785.kld.A2.x2 (m2) (1-28) Sk = 0,875.0,86.369,7 NÕu mèi nèi nghiªng : Sk = .St = 1,11. kld.A2.x2 (m2) (1-29) Qk = 3,2.369,7.0,19 .x2=224,78.x2 Thµnh phÇn ph¶n kh¸ng cña dßng ®iÖn kh«ng t¶i : , % (1-30) MËt ®é dßng ®iÖn trong d©y quÊn: J= , A/mm2 (1-31) trong ®ã : KCu = 2,4 ®èi víi d©y ®ång, mËt ®é dßng ®iÖn cho phÐp lµ Jcp £ 4,5 A/mm2. Do ®ã mËt ®é dßng ®iÖn tÝnh ra theo c«ng thøc (1-31ph¶i bÐ h¬n trÞ sè cho phÐp, nÕu kh«ng th× ph¶i chon l¹i d©y quÊn. Tõ c¸c c«ng thøc ®· lËp ë trªn ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n t×m trÞ sè b*, kÕt qu¶ tÝnh to¸n cho trong b¶ng sau: β 1.2000 1.8000 2.4000 3.0000 3.6000 2.0500 X= 1.0466 1.1583 1.2447 1.3161 1.3774 1.1966 X 1.0954 1.3416 1.5492 1.7321 1.8974 1.4318 X 1.1465 1.5540 1.9282 2.2795 2.6135 1.7132 a1/X 834.2926 753.8685 701.5537 663.4885 633.9253 729.7519 a2* X 139.2311 170.5225 196.9025 220.1437 241.1553 181.9795 Gt 973.5237 924.3911 898.4562 883.6322 875.0806 911.7315 b1* X 646.6437 876.4628 1087.5207 1285.6420 1474.0288 966.2611 b2* X 71.9707 88.1458 101.7820 113.7957 124.6570 94.0681 Gg«ng 718.6144 964.6086 1189.3027 1399.4377 1598.6858 1060.3292 G(Fe) 1692.1381 1888.9996 2087.7589 2283.0699 2473.7664 1972.0606 63.5293 86.1078 106.8431 126.3075 144.8155 94.9300 Po 2496.6736 2766.9649 3042.8017 3315.1773 3581.8531 2882.0102 Qo 8284.2846 10403.1399 12379.3234 14248.3511 16033.0748 11241.4768 Iox 0.5178 0.6502 0.7737 0.8905 1.0021 0.7026 Gdq 728.1059 594.4959 514.8486 460.4946 420.3721 557.0680 Gcu 771.7922 630.1657 545.7395 488.1242 445.5944 590.4921 KcuFe*Gcu 1705.6608 1392.6662 1206.0843 1078.7546 984.7637 1304.9875 C'td 3397.7989 3281.6658 3293.8432 3361.8245 3458.5301 3277.0482 J(a/mm~2) 2.8865 3.1945 3.4327 3.6296 3.7989 3.3001 Ungsuat 16.5101 22.3778 27.7665 32.8249 37.6348 24.6705 d=A*x 24.4913 27.1040 29.1252 30.7961 32.2323 27.9998 d12 34.2878 37.9457 40.7753 43.1146 45.1252 39.1997 L 89.7625 66.2257 53.3731 45.1482 39.3780 60.0711 2*a2 6.8576 7.5891 8.1551 8.6229 9.0250 7.8399 C 46.8453 51.2348 54.6303 57.4375 59.8503 52.7396 Tõ b¶ng ,gi¸ thÊp nhÊt =1,99 thuéc ®o¹n [1,8;2,4] t­¬ng øng víi lâi s¾t d=27,1040(cm) ®Õn 29,1252 .Trong kho¶ng ®ã tÊt c¶ c¸c tham sè ®Òu tho¶ m·n yªu cÇu Chän d=28(cm) b(chuÈn)= §­êng kÝnh trô s¾t d = a.A. cm TiÕt diÖn trô lâi s¾t St=369,7. =529,3() ChiÒu cao d©y quÊn l=. ChiÒu cao trô =l+2. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trô lâi s¾t (cm) Khèi l­îng d©y quÊn =557,068(kg) Khèi l­îng s¾t KiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn kÜ thuËt : · MËt ®é dßng ®iÖn trong d©y quÊn: J== 3,3A/mm2 Suy ra J < 4,5A/mm2 = Jcp · øng suÊt kÐo sk: HÖ sè : kn = 1,41..(1+e-p.u/u) = 1.41..(1+e-p.1/5,916) = 37,3 M = 0,2453.10-4.kn.kf.kr. =0,2453.10-4.37,3.0,91.0,95. èM = 14,4(MPa) è sk = M.x3 = 14,4.1,713 = 24,67 (MN/m2) vËy sk < [sk] = 60 MN/m2 · Tæn hao kh«ng t¶i: Tõ b¶ng trªn ta cã Po (b*) =519,31W @Po =510W · Sai lÖch gi¸ c¶ t¸c dông : DC’td%=½3277.0482-3276.6559½.100/3276,6559=0,012 ,% è DC’td % = 0,012< 5% è ®¹t yªu cÇu. KÕt luËn: víi gi¸ trÞ b trªn, c¸c ®iÒu kiÖn kinh tÕ vµ kÜ thuËt ®Òu ®­îc ®¶m b¶o. §iÖn ¸p mét vßng d©y: uv = 4,44.f.Bt.St = 4,44.50.1,62.529,3=19,04 V §2.TÝnh to¸n d©y quÊn m¸y biÕn ¸p I.TÝnh to¸n d©y quÊn h¹ ¸p : 1.Sè vßng d©y mét pha cña d©y quÊn HA: w1 = U1t/uv = U1f/uv = 231/19,04 = 12,13 vßng èlÊy w1= 12 vßng 2.§iÖn ¸p thùc mét vßng d©y: uv = U1f / w1 = 231/12= 19,25 (V) 3.C­êng ®é tõ c¶m thùc trong trô s¾t: Bt= (T) 4.MËt ®é dßng ®iÖn trung b×nh ®èi víi d©y ®ång : Jtb = (A/mm2) 5.TiÕt diÖn vßng d©y s¬ bé: S1’ =If1/Jtb =2310/3,44 » 672 mm2 6.Chän d©y,c¸ch ®iÖn Chän d©y xo¾n èc kÐp ,kho¶ng c¸ch r·nh dÇu lÊy s¬ bé la hr=0,6 cm.Sè ®Öm chin theo chu vi d©y quÊn lµ 12 ,ChiÒu réng tÊm ®ªm lµ 4 cm . b a == .. .. . Fs b a == .. .. . Fs Chän 12 d©y PB cã tiÕt diÖn : .Chia lµm 2 m¹ch song song cã r·nh dÇu ë gi÷a 7.ChiÒu cao h­íng trôc cña mét vßng d©y kÓ c¶ c¸ch ®iÖn: Sè vßng trong 1 líp : wl1=w1 = 12 vßng. (cm) 9.TiÕt diÖn mét vßng d©y: S1 = nv1.S®1 =12.58,52=702,24 (mm2) 10.MËt ®é dßng ®iÖn thùc trong d©y quÊn HA: J1 = I1f/S1 = 2310/702,24 = 3,29 (A/mm2) 11.ChiÒu cao tÝnh to¸n cña d©y quÊn HA: Bè trÝ 14 r·nh dÇu ngang ë gi÷a d©y quÊn réng 1,2 (cm) ;C¸c r·nh cßn laÞ réng 1(cm); 12.BÒ dµy cña d©y quÊn HA: a1 =(nv1/2).a’ = 12.0,525 = 3,15 (cm) 13.§­êng kÝnh trong cña d©y quÊn HA: D1’=d + 2.a01 = 38 + 2.1,5= 31 (cm) a01=1,5 cm víi U>= 5(KV) 14.§­êng kÝnh ngoµi cña d©y quÊn HA: D1”=D1’ + 2.a1 = 31 + 2.3,15 = 37,3 (cm) 15.§­êng kinh trung b×nh: D1tb= D1’+ D1”=(31+37,3)/2 = 34,15 (cm) II.TÝnh d©y quÊn cao ¸p (CA): 1.Sè vßng d©y cña d©y quÊn cao ¸p víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc: w2®m = w1. vßng Chän kiÓu ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p h×nh 13-18c .Dßng ®iÖn ë tiÕp ®iÓm ®iÒu chØnh lµ 26,4(A) §iÖn ¸p lµm viÖc gi÷a 2 tiÕp ®Óm chÝnh lµ VËy =2.3500=7000(V) 2.Sè vßng d©y cña mét cÊp ®iÒu chØnh: Theo bµi ra ta cÇn cã 4 cÊp ®iÒu chØnh ±2´2,5%,do ®ã: w®c = 0,025.w2®m = 0,025.1050 =26,25 vßng lÊy 27 vßng 3.Sè vßng d©y øng víi c¸c ®Çu ph©n ¸p: CÊp +5%: w2 = w2®m + 2.w®c = 1050 + 2.27 = 1104 vßng CÊp +2,5%: w2 = w2®m + w®c = 1050 + 27 = 35875 vßng CÊp +0%(U®m): w2 = w2®m = 1050 vßng CÊp –2,5%: w2 = w2®m - w®c = 1050 - 27 = 1023 vßng CÊp - 5%: w2 = w2®m - 2.w®c = 1050 - 2.27 =996 vßng 4.MËt ®é dßng ®iÖn s¬ bé: J2’=2. Jtb -J1 = 2.3,44 – 3,29 = 3,59 (A/mm2) 5.TiÕt diÖn vßng d©y s¬ bé: S2’= (mm2) 6.Chän kÕt cÊu d©y quÊn CA: Dïng d©y xo¾n liªn tôc víi lo¹i 7.ChiÒu dµy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c b¸nh d©y theo chiÒu h­íng trôc: Hai b¸nh d©y trªn vµ d­íi cña mçi pha t¨ng c­êng c¸ch ®iÖn 6 mm ChiÒu cao r·nh ®iÒu chØnh h®c = 12mm ChiÒu cao r·nh dÇu ngang hr = 5mm. Chän chiÒu dµy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp : 2´ 0,5 mm, tøc lµ dïng 2 tÊm c¸ch ®iÖn cã chiÒu dµy mçi tÊm lµ 0,5 mm ghÐp l¹i. VËt liÖu c¸ch ®iÖn lµm b»ng giÊy ®iÖn tho¹i. ChiÒu dµy c¸ch ®iÖn r·nh dÇu ngang : d® = 1 mm ChiÒu dµy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c b¸nh d©y theo chiÒu h­íng trôc: ChiÒu cao 1 b¸nh d©y 0,69(cm)= 8.MËt ®é dßng ë cao ¸p thùc tÕ 9.Sè b¸nh d©y tèi thiÓu trªn mét trô: nb2 = = (b¸nh) lÊy nb2=60 (b¸nh) 10.Tæng sè vßng d©y trong c¸c b¸nh : 48 b¸nh c¬ b¶n .Mçi b¸nh 20 vßng 8 b¸nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p .Mçi b¸nh 13,5 vßng 4 b¸nh c¸ch ®iÖn t¨ng c­êng .Mçi b¸nh 9 vßng Tæng 60 b¸nh vßng 11.ChiÒu cao d©y quÊn cao ¸p : 12.ChiÒu réng d©y quÊn cao ¸p : a =20.2,1=40,2(mm)=4,2(cm) 13.Chän c¸c kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn : U Th× : a =2,7(cm) KÝch th­íc èng bakªlÝt 14.§­êng kÝnh trong d©y quÊn cao ¸p : 15. .§­êng kÝnh ngoµi d©y quÊn cao ¸p : 16.Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c trô : LÊy C=54,5(cm) Träng l­îng c¸c cuén d©y quÊn sÏ tr×nh bµy trong phÇn tÝnh to¸n ng¾n m¹ch B¶ng 2.Bè trÝ cô thÓ c¸c b¸nh d©y : Sè liÖu Ký hiÖu qui ­íc c¸c b¸nh d©y Tæng hîp C § T Tªn c¸c b¸nh d©y ChÝnh ®iÒu chØnh T¨ng c­êng c¸ch ®iÖn Sè b¸nh trªn trô 48 8 4 60 Sè vßng 1 b¸nh 20 13,5 9 Sè vßng toµn bé 960 108 36 1104 KÝch th­íc d©y dÉn(mm) - Kh«ng cã c¸ch ®iÖn - Cã c¸ch ®iÖn TiÕt diÖn vßng d©y(mm2) 8,265 8,265 8,265 8,265 MËt ®é dßng ®iÖn(A/mm2) 3,19 3,19 3,19 3,19 -§­êng kÝnh trong D2’(cm) 42,7 42,7 42,7 42,7 -§­êng kÝnh ngoµi D2”(cm) 51,1 48,58 46,48 51,1 2r·nh réng 0,6 cm 13r·nh réng 0,5 cm cdcmccm 13 r·nh réng 0,5 cm 2 r·nh réng 0,6 cm 2T 24C 4§ 4§ 24C 2T hc® = H×nh 4.Bè trÝ c¸c cuén d©y. §3.TÝnh to¸n ng¾n m¹ch I.X¸c ®Þnh tæn hao ng¾n m¹ch: 1.Träng l­îng ®ång cña d©y quÊn HA: Gcu1 = 28.C.D1tb.w1.S1 = 28.3.34,15.12.702,2410.= 240,67 (kg) Trong ®ã: C – Sè trô t¸c dông, C=3 D1tb = 0,5.(D’1 + D1”) = 0,5.(31+37,3) = 34,15 cm w1 =12 vßng S1 = 702,24 mm2 Träng l­îng d©y quÊn HA kÓ c¶ c¸ch ®iÖn 2.Träng l­îng ®ång cña d©y quÊn CA: Gcu2=Gcu2b¸nhC+ Gcu2b¸nh§+ Gcu2b¸nhT Gcu2b¸nhC = 28.C.Dtb2b¸nhC.w2®mb¸nhC.S2.10-3 = 28.3.46,9.960.8,265.10-3 = 312,58 (kg) trong ®ã: Dtb2b¸nhC = 0,5.(D2’+D2C”) = 0,5.(42,7+51,1) = 46,9 cm S2 = 8,265 mm2 Gcu2b¸nh§ = 28.C.Dtb2b¸nh§.w2®mb¸nh§.S2.10-3 = 28.3.45,64.108.8,265.10-3 = 34,22(kg) trong ®ã: Dtb2b¸nh§ = 0,5.(D2’+D2§”) = 42,7+14.0,21 = 45,64 cm Gcu2b¸nhT = 28.C.Dtb2b¸nhT.w2®mb¸nhT.S2.10-3 = 28.3.44,59.36.8,265.10-3 = 11,14 (kg) trong ®ã: Dtb2b¸nhT = 0,5.(D2’+D2T”) = 42,7+9.0,21 = 44,59 cm VËy Gcu2=312,58+34,22+11,14=358(kg) Träng l­îng d©y quÊn CA kÓ c¶ c¸ch ®iÖn s 3.Tæn hao ®ång: ë d©y quÊn HA: Pcu1 = 2,4.J12.Gcu1 = 2,4.3,292.240,67 = 6252 (w) ë d©y quÊn CA: Pcu2 = 2,4.J22.Gcu2 = 2,4. 3,192.358 = 8686 (w) 4.Tæn hao phô trong d©y quÊn: Tæn hao phô th­êng ®­îc tÝnh gép cïng víi tæn hao ®ång b»ng c¸ch thªm vµo tæn hao ®ång mét hÖ sè tæn hao kf. ë d©y quÊn HA: do d©y quÊn HA cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt, nªn hÖ sè kf ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: kf = 1+ 0,095.b2.a4.n2 = = 1+ 0,095.0,224.0,4754.62 = 1,039 trong ®ã: a=0,475 cm b=1,25 cm n=6,m=24 b = b.m.kr/l = 1,25.24.0,95/60,2 = 0,4732 Suy ra=0,224 l = l2 = 60,2 cm Suy ra: Pcu1 + Pf1 = kf1.Pcu1= 1,039.6252 =6495,8 w ë d©y quÊn CA: . Fs kf2 = 1 + 0,095.b’2. 4.n2 = = 1+ 0,095.0,6472.0,164.202 n=20 = 1,010 b’=.m.kr/l = 0,64.60.0,95/60,2 = 0,647 trong ®ã : =0,16 cm =0,64 cm m=60 n=20 m=60 . Suy ra: Pcu2+ Pf2 = kf2.Pcu2 = 1,01.8686 = 8772,86 w 5.Tæn hao chÝnh trong d©y dÉn ra: +)ChiÒu dµi d©y dÉn ra: lr » 7,5.l = 7,5.60,2 = 451,5 cm=4,515 m +)Träng l­îng ®ång cña d©y quÊn: -d©y quÊn HA: Gr1 = lr1.Sr1.g =lr.S1.gcu = 451,5.702,24.8900.10-8 = 28,2kg -d©y quÊn CA: Gr2 = lr2.Sr2.g =lr.S2.gcu = 451,5.8,265.10-8.8900 = 0,332 kg +)Tæn hao trong d©y dÉn ra: -d©y quÊn HA: Pr1 = 2,4.J12.Gr1 = 2,4.10-12.3,292.28,2 = 732,6 w -d©y quÊn CA: Pr2 = 2,4.J22.Gr2 = 2,4.3,192.0,332 = 8,1 w Tæng : Pr =Pr1 + Pr2 = 732,6 + 8,1 = 740,7 w 6.Tæn hao trong v¸ch thïng vµ c¸c chi tiÕt kim lo¹i kh¸c: Sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm: Pt » 10.k.S = 10.0,025.1600 = 400w Trong ®ã: Tra b¶ng 40 TL 1, ®­îc : k =0,025 7.Tæn hao ng¾n m¹ch toµn phÇn: Pn = (Pcu+ Pf )+ Pr + Pt = 6495,8+8772,86 + 740,7 + 400 = 16409 w Sai sè víi Pn tiªu chuÈn(Pn=16000w) lµ 2,56%,tøc lµ chÊp nhËn ®­îc. II.X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch: 1.Thµnh phÇn t¸c dông: unr = % 2.Thµnh phÇn ph¶n kh¸ng: unx= % trong ®ã: f = 50 Hz –tÇn sè ®iÖn c«ng nghiÖp. =533,3 kVA-c«ng suÊt trªn mét trô t¸c dông. b = p.d12/l = ar = a12 + (a1+a2)/3 = 2,7 + (3,15+4,2)/3 = 5,15 kr = 1- s = 1 – 0,53 = 0,947 s = uv = 19,25 V-®iÖn ¸p mét vßng d©y. Suy ra: ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch toµn phÇn: un = % Sai sè víi ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch tiªu chuÈn: Dun %=(6,12-6).100/4=2% < 5%, ®¹t yªu cÇu. III.TÝnh to¸n lùc c¬ häc cña m¸y biÕn ¸p: 1.TrÞ sè hiÖu dông cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp: I2n = A 2.TrÞ sè cùc ®¹i (xung kÝch) cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch : i2max= .I2n.(1+e) = 3.Lùc h­íng kÝnh khi ng¾n m¹ch: Fr = 0,628.(i2max.w2)2.b.kr.10-6 = 0,628.(965.1050)2.2,11.0,947.10-6 =1288325 N VËy Fr = 1288325 N 4.øng suÊt do lùc h­íng kÝnh g©y nªn(øng suÊt nÐn): +)øng suÊt nÐn trong d©y quÊn HA: snr1= Fnr = Fr/ 2p = 269259/2p = 42875 N +)øng suÊt nÐn trong d©y quÊn CA: snr2= lx 4§ 4§ Nh­ vËy ta thÊy øng suÊt nÐn trong c¶ 2 cuén CA vµ HA ®Òu nhá h¬n gi¸ trÞ cho phÐp [sn] = 30 MN/m2 , ®¹t yªu cÇu. 5.Lùc chiÒu trôc: Ft’ = Fr. N Ft” = Fr. N Víi lx = 9,12 cm kr = 0,947 m= 4 l”=(B-d)/2 =(73,8 – 28)/2 = 22,9 cm B=73,8 cm-ChiÒu réng tèi thiÓu cña thïngt×m ra trong phÇn thiÕt kÕ thïng dÇu ; 6.Lùc nÐn chiÒu trôc cùc ®¹i trong c¸c d©y quÊn: Fg=Ft”-Ft’ Fn=0 Fg=Ft”-Ft’ Ft” Ft’ Ft’ Ft” 1 2 2 Fg=0 Fn=Ft’+Ft” Fg=0 Ft” Ft’ Ft’ Ft” D©y quÊn 1 D©y quÊn 2 Tõ môc trªn ta cã Ft” > Ft’, nªn theo h×nh 4-11, ta cã s¬ ®å vÐct¬ lùc nÐn: Ft”- Ft’ = 135449 – 55107 = 80342 N; Ft” + Ft’ = 135449+55107=190556N a b Suy ra lùc nÐn chiÒu trôc cùc ®¹i t¸c dông lªn chÝnh gi÷a d©y quÊn HA, t¹i ®ã Fn= 190556 N 7.øng suÊt nÐn t¸c dông lªn c¸c tÊm ®Öm c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c b¸nh d©y: Chän sè miÕng ®Öm n = 12 ChiÒu réng tÊm ®Öm lµ 4 cm kÝch th­íc miÕng ®Öm : a´b a= a11 = 0,0315 m b= 0,040 m Suy ra øng suÊt nÐn lªn c¸c miÕng ®Öm: sn = (MPa) < 18¸ 20MPa vËy øng suÊt nµy n»m trong giíi h¹n cho phÐp. §4.TÝnh to¸n cuèi cïng hÖ thèng m¹ch tõ vµ tÝnh to¸n tham sè kh«ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p I.TÝnh to¸n kÝch th­íc cô thÓ cña lâi s¾t: 1.X¸c ®Þnh kÝch th­íc c¸c tÊm l¸ thÐp: Chän kÕt cÊu lâi thÐp kiÓu 3 pha 3 trô, l¸ thÐp xen kÏ lµm b»ng t«n c¸n l¹nh M4X dµy 0,28 mm, cã 4 mèi nèi nghiªng ë 4 gãc,3 mèi nèi th¼ng gãc , trô Ðp b»ng ®ai thuû tinh, kh«ng cã tÊm s¾t ®Öm. G«ng Ðp thÐp gãc Ðp l¹i. Theo b¶ng 41b, víi trô cã ®­êng kÝnh d = 28 cm tra ®­îc: Sè bËc cña trô: nt= 8; HÖ sè chªm kÝn : kc = 0,927 ChiÒu réng tËp l¸ thÐp g«ng ngoµi cïng: ag = 155 mm KÝch th­íc c¸c tËp l¸ thÐp nh­ h×nh vÏ vµ trong b¶ng sau: Thø tù tËp BÒdµy (cm) TiÕt diÖn (cm) 1 3,7 27´27 2 2,6 25´25 3 1,7 23´23 4 0,9 21,5´21,5 5 1,1 19,5´19,5 6 0,9 17,5*17,5 7 0,9 13,5*17,5 8 0,7 10,5´17,5 B¶ng 3. L¸ thÐp trong trô. 2.Tæng chiÒu dµy c¸c l¸ thÐp cña tiÕt diÖn trô hoÆc g«ng: åbt = (37 + 26 + 17 + 9 +11 +9+13+7) ´2 = 25,8 (mm) ChiÒu dµy g«ng b»ng chiÒu dµy trô=åbt=25,8(mm) 3.Toµn bé tiÕt diÖn bËc thang cña trô: Tra b¶ng 42b) ta cã : Sb.t=570,9 cm2. Sb.g=591,1(cm2) 4.TiÕt diÖn t¸c dông cña trô s¾t: St = k®.Sb.t = 0,93.570,9 = 530,9 (cm2) HÖ sè k® = 0,93 5.TiÕt diÖn t¸c dông cña g«ng; S=0,93.591,1= 549,7 cm2 6.ChiÒu cao cña trô s¾t: lt = l + (lo’ + lo”) = 60,2 + (7,5+7,5) = 75,2 (cm) lo’, lo” – kho¶ng c¸ch tõ d©y quÊn ®Õn g«ng trªn vµ g«ng d­íi. Theo b¶ng 19 TL 1, suy ra: lo’ = lo” = lo2 = 7,5 cm 7.Kho¶ng c¸ch 2 trô s¾t c¹nh nhau: C = D2” + a22 = = 51,1+3 = 54,1 cm Chän C=54,5 cm 8.Träng l­îng s¾t cña trô vµ g«ng: D2 lo” lo’ l lt h=d h=d C +)Träng l­îng s¾t cña mét gãc m¹ch tõ : Go = 2.kc.g.10-6 (…+) H×nh 4.KÝch th­íc c¬ b¶n cña trô =2.0,93.7650.106() = 95 kg trong ®ã: g = 7650 kg/m3 – tû träng cña t«n c¸n nguéi. +)Träng l­îng s¾t cña g«ng: PhÇn th¼ng n»m gi÷a 2 trô biªn: Gg’ = 2.(t-1).C.Sg.g. = 2.(3-1).54,5.549,7.7650. = 916,7 (kg) PhÇn g«ng ë c¸c gãc biÓu thÞ b»ng ph¹m vi g¹ch chÐo ë h×nh 4. Gg”= 4.Go/2=2.Go = 2.95 = 190 (kg) Träng l­îng s¾t toµn phÇn cña g«ng lµ: Gg = Gg’ + Gg” = 916,7+190 = 1106,7 kg +)Träng l­îng s¾t cña trô: Gt = Gt’+Gt” (kg) Gt’- träng l­îng s¾t cña phÇn trô øng víi chiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ: Gt’ = t.St.lt.g. =3.530,9.75,2.7650. = 916,2 kg Gt” – träng l­îng s¾t cña phÇn trô nèi víi g«ng. Gt” = 3.( St. a1G . gFE.- G0 ) =3.(530,9.27.7650. -95)=43,8(kg) Gt=916,2+43,8=960 kg Tãm l¹i, träng l­îng s¾t toµn bé cña trô vµ g«ng lµ: GFe = Gt + Gg = 960 + 1106,7= 2066,7 kg II.TÝnh tæn hao kh«ng t¶i, dßng ®iÖn kh«ng t¶i vµ hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p: 1.MËt ®é tõ c¶m: Lâi thÐp lµm b»ng t«n c¸n l¹nh m· hiÖu 3404, dµy 0,35mm.MËt ®é tõ c¶m trong trô s¾t vµ trong g«ng lµ: Bt = T Bg = Bt. T TiÕt diÖn khe hë kh«ng khÝ ë mèi nèi th¼ng b»ng tiÕt diÖn cña trô hoÆc g«ng. TiÕt diÖn khe hë kh«ng khÝ ë mèi nèi nghiªng b»ng: Sk = .St = .530,9 (cm2) = 750,8 (cm2) Bk = Bt/ = 1,633/ = 1,15 T 2.Tra b¶ng 45 víi t«n m· hiÖu M4X, dµy 0,28 mm, ta ®­îc c¸c suÊt tæn hao s¾t t­¬ng øng: víi Bt=1,633T è pt = 1,132w/kg ; ptk = 661 w/m2 víi Bg=1,577T è pg = 1,040w/kg ;pgk = 630 w/m2 víi Bk=1,15T è pk = 265 w/m2 3.Tæn hao kh«ng t¶i: Po= kf1’.pt.[Gt+ Go . kP0/2)+ kf1’. PG .[ Gg-( kn+2). G0+ kP0. G0/2] kf1’: hÖ sè tæn hao phô .Tra b¶ng 48 TL 1 l¸ t«n cã ñ kf1’=1,13 kP0 : hÖ sè tæn hao phô ë c¸c gãc nèi cña m¹ch tõ .Tra b¶ng 46 TL1 kP0=9,36 kn :sè l­îng gãc nèi nghiªng kn=4 Po = 1,13.1,132.(960+95.9,36/2)+1,13.1,040(1106,7-6.95+95.9,36/2)=2949,8 (w) VËy Po= 2949,8 w > [Po] = 2700 w Sai sè Po= 100%(2949,8-700)/2700=9,25%<17,5% , ®¹t yªu cÇu. Sai sè nµy h¬i lín .§Ó hiÖu chØnh c«ng suÊt kh«ng t¶i ta cã thÓ chän vËt liÖu t«n cã suÊt tæn hao thÊp hoÆc l¸ t«n máng h¬n hoÆc thay ®æi kiÓu khe hë kh«ng khÝ 4.Theo b¶ng 51 TL 1, t×m suÊt tõ ho¸: víi Bt = 1,633T è qt = 2,08 VA/kg ; qkt = 22400 VA/m2 =2,24VA/ cm2 víi Bg = 1,577T è qg = 1,25 VA/kg ; qkg = 16200 VA/m2 =1,62 VA/ cm2 víi Bk = 1,15T è qk = 1900 VA/m2 =0,19 VA/ cm2 5.C«ng suÊt ph¶n kh¸ng: Qo = {kib.kie.[qt.Gt+qg.(Gg’-N.Go)+.kir.kig.Go]+ åqk.nk.Tk}.kig.kie.kit Trong ®ã: qt , qg- SuÊt tõ ho¸ ®èi víi trô vµ g«ng. Kir – HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng do chiÒu réng cña l¸ t«n ë c¸c gãc m¹ch tõ, tra b¶ng 52b, ®­îc kir = 1,25 kig - HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña c¸c gãc nèi do sù phèi hîp kh¸c nhau vÒ sè l­îng mèi nèi th¼ng vµ nghiªng.Tra b¶ng 53 TL 1 cã kig = 42,45 Víi t«n c¸n l¹nh M4X ,dµy 0,28 mm ,cã ñ vµ c«ng suÊt ®Õn 1600 KVA lÊy : Kib.kic= 1,13 Trang 133 TL 1 Kig.kie.kit = 1,07 VËy: Qo = {1,13.[2,08.960+1,25.(916,7- 4.95)+.1,25.42,45.95] + }.1,07 (VA) Hay: Qo = 17162 (VA) 6.Dßng kh«ng t¶i: Thµnh phÇn t¸c dông: ior = % Thµnh phÇn ph¶n kh¸ng: iox = % Dßng ®iÖn kh«ng t¶i toµn phÇn io = % Sai sè so víi iochuÈn=1% lµ 8% < 15% nªn chÊp nhËn ®­îc 7.HiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p khi t¶i ®Þnh møc: h %= (1-).100 = % trong ®ã: P®m = .U1I1 = .U2.I2 = 1600000 w §5.TÝnh to¸n nhiÖt cña m¸y biÕn ¸p. I.TÝnh to¸n nhiÖt cña d©y quÊn: 1.NhiÖt ®é chªnh trong lßng d©y quÊn hay lâi s¾t víi mÆt ngoµi cña nã: D©y quÊn HA: Do ta ®· chän d©y quÊn HA lµ d©y quÊn cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt, nªn ta cã c«ng thøc tÝnh nhiÖt ®é chªnh qo lµ: qo1 = , oC trong ®ã: d - ChiÒu dÇy c¸ch ®iÖn 1 phÝa, d = 0,025 cm lc® - SuÊt dÉn nhiÖt cña líp c¸ch ®iÖn cña d©y dÉn, w/moC Tra b¶ng 54 : lc® = 0,0017 (W/cm oC) q1 –MËt ®é dßng nhiÖt trªn bÒ mÆt d©y quÊn. Víi d©y quÊn ®ång th×: qcu1 = w/m2 Víi: k- HÖ sè che khuÊt cña c¸c chi tiÕt c¸ch ®iÖn ®èi víi bÒ mÆt lµm l¹nh cña d©y quÊn. Th­êng k = 0,75. J1 – MËt ®é dßng nhiÖt trong d©y quÊn HA. Kf – HÖ sè tæn hao phô t­¬ng øng, ®· tÝnh ë ch­¬ng 4, môc II.1: kf = 1,039 : sè vßng d©y 1 b¸nh d©y . Víi d©y xo¾n èc kÐp lÊy =0,5 Suy ra: qo1 = oC D©y quÊn CA: §é chªnh nhiÖt tõ lßng d©y ra mÆt ngoµi : qo2 = ,0C trong ®ã: lcd = 0,0017 () d2 – ChiÒu dÇy c¸ch ®iÖn d2 =0,0025 cm w/(m.oC) kf2 :hÖ sè tæn hao phô bªn cao ¸p kf2= 1,01 . kt= 0,75 . qo2 = ,0C 2.NhiÖt ®é chªnh gi÷a mÆt ngoµi d©y quÊn ®èi víi dÇu qod: D©y quÊn HA: qod1 = k1. k2. k3 .0,35. q10,6 k1=1,0 ®èi víi lµm l¹nh b»ng dÇu k2=1,1 ®èi víi d©y quÊn HA Tra b¶ng 13.11 trang 500 TL [2] cã k3=0,8 q1 –MËt ®é dßng nhiÖt cña d©y quÊn HA, q1= 1280 w/m2 qod1 = 1,0.1,1 .0,8.0,35. 12800,6= 22,7 ,0C D©y quÊn cao ¸p: qod2 = k1.k2.k3.0,35.q20,6 = 1,0.1,0.0,95. 0,35.8700,6 = 19,7 oC k1- HÖ sè kÓ ®Õn tèc ®é chuyÓn ®éng cña dÇu trong d©y quÊn, khi lµm l¹nh tù nhiªn th× k1 = 1,0 k2 - HÖ sè cã tÝnh ®Õn tr­êng hîp d©y quÊn HA n»m trong nªn dÇu ®èi l­u khã kh¨n, k2 = 1,0 k3 - HÖ sè cã kÓ ®Õn sù ®èi l­u khã kh¨n cña dÇu do bÒ réng t­¬ng ®èi cña r·nh dÇu ngang g©y nªn. ta cã: hr/a2=0,5/4,2 » 0,12. Tra b¶ng 13.11 TL [2] suy ra: k3 = 0,95 . q2 - MËt ®é dßng nhiÖt cña d©y quÊn cao ¸p . q2 = 870 w/(m.oC) 3.NhiÖt ®é chªnh trung b×nh cña d©y quÊn ®èi víi dÇu: D©y quÊn h¹ ¸p: qodtb1 = qo1 + qod1 = 1,9+22,7 = 24,6 oC D©y quÊn cao ¸p: qodtb2 = qo2 + qod2 = 1,3+19,7 = 21 oC 4.§é t¨ng nhiÖt trung b×nh gi÷a dÇu vµ thïng : qdt = 65 - qodtb1 = 65- 24,6 = 40,4 oC 5.§é t¨ng nhiÖt gi¶ thiÕt ë mÆt trªn cña dÇu : = 1,2. qdt = 1,2 . 40,4 = 48,48 < 55 oC 6.§é t¨ng nhiÖt cña thïng vµ kh«ng khÝ §é t¨ng nhiÖt trªn v¸ch thïng 5 oC vµ dù tr÷ 2 oC nªn : =- 5- 2 = 40,4 -5 -2 = 33,4 oC II.TÝnh to¸n nhiÖt cña thïng: 1.Chän lo¹i thïng: Víi m¸y biÕn ¸p thiÕt kÕ cã c«ng suÊt 1600kVA , chän kiÓu thïng ®¸y « van lµm l¹nh b»ng èng dÇu t¶n nhiÖt. 2.Chän c¸c kÝch th­íc tèi thiÓu cña thïng: H×nh 5. Dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc cña thïng. Víi Ut =80(KV) phÝa cao ¸p vµ 5(KV) phÝa h¹ ¸p ,Ta chän ®­îc: §­êng kÝnh d©y dÉn ra cã bäc c¸ch ®iÖn cña d©y quÊn cao ¸p d1, víi cÊp ®iÖn ¸p 35kV, chän d1= 2 cm KÝch th­íc d©y dÉn ra kh«ng cã bäc c¸ch ®iÖn (thanh dÉn trÇn) d2 = 10 ¸ 15mm, chän d2= 1 cm Kho¶ng c¸ch tõ d©y dÉn ra cña cuén cao ¸p ®Õn cuén cao ¸p s1 Chän s1 =4,2 cm Kho¶ng c¸ch tõ d©y dÉn ra cña cuén cao ¸p ®Õn v¸ch thïng s2 ,lÊy s2= 4 cm Kho¶ng c¸ch tõ d©y dÉn ra cña cuén h¹ ¸p tíi cuén cao ¸p s3 . Chän s3 = 9 cm Kho¶ng c¸ch tõ d©y dÉn ra cña cuén h¹ ¸p tíi v¸ch thïng s4 . Chän s4 = 2,5 cm ChiÒu réng tèi thiÓu cña thïng: B = D2” + (s1+s2 + d1+s3+s4+d2) = 51,1+4+4,2+2+2,5+9+1 = 73,8 cm LÊy B= 76 cm ChiÒu dµi tèi thiÓu cña thïng: A = 2.C+D2”+2.s5 = 2.54,5+51,1+2.9 = 178,1 cm LÊy s5 = 9 cm . LÊy A = 180 cm ChiÒu cao tèi thiÓu cña thïng: H = H1 + H2 = 136 + 84 =220 ,cm +)H1 –Kho¶ng c¸ch tõ ®¸y thïng ®Õn hÕt chiÒu cao lâi s¾t: H1 = lt + 2.hg + n.10-3 = 60,2 +2.28+4 =135,2 cm LÊy H1=136 cm .Th× n= 4,8 cm lt –ChiÒu cao cña trô, lt = 60,2 cm hg-ChiÒu cao g«ng, hg =d= 28 cm n –ChiÒu dµy tÊm lãt d­íi g«ng d­íi, n= 4 cm +)H2- Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu tõ g«ng trªn lªn ®Õn n¾p thïng: Chän H2=84 cm 3.S¬ bé tÝnh diÖn tÝch bÒ mÆt bøc x¹ vµ ®èi l­u cña thïng dÇu: Chän thïng cã ®¸y « van: DiÖn tÝch t¶n nhiÖt cña v¸ch thïng : =[2(A-B)+.B].H.=[2(180-76)+76.].220. =9,83 m2 DiÖn tÝch bøc x¹ : Mbx = .k =9,83.1,3 = 12,78 m2 k-HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña h×nh d¸ng mÆt thïng . k=1,3 víi thïng nh½n cã èng t¶n nhiÖt . BÒ mÆt ®èi l­u cña thïng tÝnh s¬ bé: M®l’= Trong ®ã : åP = Po+Pn =2950+16409 = 19359 w 4.ThiÕt kÕ thïng dÇu: Chän lo¹i thïng : Thïng t¶n nhiÖt cã èng t¶n nhiÖt gåm 2 líp ®¨t song song víi nhau ®Ó ®èi l­u víi kh«ng khÝ ®­îc dÔ dµng .èng cã ®­êng kÝnh 5,1 (cm) , kho¶ng c¸ch gi÷a 2 èng lµ 10 (cm),b¸n kÝnh cong R=18,8 cm = -2.c =199-2.10 = 179 cm ChiÒu dµi d·y èng dÇu trong =( -2.R)+R. +2. = 179 -2.18,8+.18,8+2.10 = 220,4 cm ChiÒu dµi d·y èng dÇu ngoµi =+4. = 220,4 +4.10=260,4 cm ChiÒu dµi cña c¶ 2 líp èng : += 220,4 +260,4 =480,8 cm =4,808 (m) DiÖn tÝch t¶n nhiÖt cña èng ph¶i cã: ==86,95-9,83=77,12() DiÖn tÝch t¸c dông t¶n nhiÖt cña day èng: = () =1,344 víi 2 d·y èng Tra b¶ng 13.12 TL [2] BÒ mÆt t¶n nhiÖt cña 1(m) èng lµ 0,16() (Phô lôc XVIII TL[2]) ChiÒu dµi tæng cña c¸c èng lµ: L= CÇn sè èng : LÊy =76 èng Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c èng : Tæng bÒ mÆt bøc x¹ cña thïng vµ èng t¶n nhiÖt: Trong ®ã DiÖn tÝch ®èi l­u : . Kdl =1,0 víi thing ph¼ng vµ lµm m¸t b»ng dÇu Ktd =1,344 K=0,5 XÐt ®Õn chØ cã 1/2 n¾p thïng tham gia to¶ nhiÖt : Mdl =9,83+1,344.58,47+1,6.0,5=89,21 (m2) ; III.TÝnh to¸n cuèi cïng nhiÖt ®é chªnh cña d©y quÊn vµ dÇu cña m¸y biÕn ¸p: 1.NhiÖt ®é chªnh cña thïng ®èi víi kh«ng khÝ: oC k = 1,05 ¸ 1,1. Do thiÕt kÕ ®¬n chiÕc, lÊy k = 1,05. 2.NhiÖt ®é chªnh cña dÇu so víi vá thïng: qd.t = k1.0,165. k1- HÖ sè phô thuéc ph­¬ng ph¸p lµm l¹nh, khi lµm l¹nh b»ng dÇu tù nhiªn th× k1=1. åM®l =89,21(m2)– Tæng bÒ mÆt ®èi l­u cña v¸ch thïng ph¼ng, n¾p, èng dÇu 3.NhiÖt ®é chªnh cña dÇu so víi kh«ng khÝ: qd.k= qd.t + qt,k = 4,3 + 31,8 = 36,1 oC 4.NhiÖt ®é chªnh cña líp dÇu trªn so víi kh«ng khÝ: qd.k’= s.(qd.t+ qt.k) = s.qd.k = 1,2.36,1 = 43,3oC <[qd.k] =60 oC §¹t yªu cÇu . 5.NhiÖt ®é chªnh cña d©y quÊn so víi kh«ng khÝ: HA: qo.k1 = qo.dtb1 + qd.k = 21+36,1 = 57,1 < 65oC : ®¹t tiªu chuÈn. CA: qo.k2 = qo.dtb2 + qd.k = 24,6+36,1 = 60,7 < 65oC : ®¹t tiªu chuÈn. TÊt c¶ ®é t¨ng nhiÖt cña d©y quÊn ®Òu tho¶ m·n. IV.X¸c ®Þnh s¬ bé träng l­îng ruét m¸y, vá m¸y, dÇu vµ b×nh gi·n dÇu: 1.Träng l­îng ruét m¸y (phÇn t¸c dông) : Gr » 1,2.(Gdq+G1) = 1,2.(627,2 + 2066,6) = 3233 kg Trong ®ã: Gdq-Träng l­îng toµn bé d©y quÊn vµ d©y dÉn ra: Gdq =Gcu1+ Gcu2 +Gr1+ Gr2 = = 240,67+358+28,2+0,332=627,2 kg G1 – Träng l­îng cña kâi s¾t, b»ng tæng träng l­îng cña trô vµ g«ng: G1 = GFe = 960+1106,6=2066,6 kg 1,2 –HÖ sè kÓ ®Õn träng l­îng cña ruét m¸y ®­îc t¨ng lªn do c¸ch ®iÖn vµ c¸c kÕt cÊu kh¸c. 2.Träng l­îng thïng: Gt = gFe.(Mbx + 0,5.Mn).d = 7850.(16,35 + 0,5.1,62).0,8.10-3 = 107,76 kg 3.Träng l­îng dÇu: ThÓ tÝch dÇu trong thïng: Vd = Vt – Vr ,(m3) Trong ®ã: Vr – ThÓ tÝch ruét m¸y, m3Vr= Gr/ gr = 3233/5750 = 0,557 m3 H×nh7 .Dïng ®Ó x¸c ®Þnh thÓ tÝch thïng dÇu ph¼ng. Vt – ThÓ tÝch bªn trong cña thïng dÇu ph¼ng: Vt = [(A-B).B+ (/4).B.B].H = [(1,80-0,76).0,76+ .0,76.0,76/4].2,20= 2,75m3 Suy ra: Vd = Vt – Vr = 2,75– 0,557 = 2,193 m3 ; Träng l­îng dÇu: Gd = 1,05[0,9(Vt – Vr)+ Gd« ]=1,05[0,9.2,193.1000+595,6]=2698 kg Trong ®ã : Gd« = n« (l1 – l2).1,63=76.4,808.1,63=595,6 kg 1,63 lµ träng l­îng 1 mÐt èng trßn ®­êng kÝnh 5,1 (cm)(Phô lôc XVIII); 4.B×nh d·n dÇu : Ng­êi ta quy ®Þnh tÊt c¶ MBA S>=100 KVA hoÆc U> = 6(KV) ®Òu ph¶i cã b×nh d·n dÇu.ThÓ tÝch cña b×nh gi·n dÇu ph¶i ®¶m b¶o sao cho nhiÖt ®é kh«ng khÝ xung quanh dao ®éng trong kho¶ng -10 ®Õn 40 ®é C vµ nhiÖt chªnh líp dÇu trªn tõ 0 ®Õn 60 ®é C th× dÇu chØ ®­îc gi·n në trong ph¹m vi b×nh gi·n dÇu . ThÓ tÝch b×nh d·n dÇu Vgd = (0,07 -0,1)VdÇutrong thïng Vdt = 0,9(Vt – Vr )=0,9(2,75-0,557)=1,974 m3 LÊy Vgd =0,085. Vdt=0,085.1,974=0,167(m3) B×nh gi·n dÇu kiÓu trô ®Æt n»m ngang trªn n¾p thïng ,lµm b»ng thÐp nèi ,dµy 3(mm): ChiÒu dµI b×nh d·n dÇu: lgd = < B+2.a2 =76+2.20=116 cm lÊy lgd = 80 cm §­êng kÝnh b×nh gi·n dÇu : dgd = V©y dgd=51 cm; lgd =80 cm Tµi LiÖu Tham Kh¶o 1.ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc Phan Tö Thô TL [1] 2.ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn TrÇn kh¸nh Hµ-NguyÔn Hång Thanh TL [2] Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu § 1.TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña m¸y biÕn ¸p 1 §2.TÝnh to¸n d©y quÊn m¸y biÕn ¸p 9 §3.TÝnh to¸n ng¾n m¹ch 13 §4.TÝnh to¸n cuèi cïng hÖ thèng m¹ch tõ vµ tÝnh to¸n tham sè kh«ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p 18 §5.TÝnh to¸n nhiÖt cña m¸y biÕn ¸p. 22