may bien ap 3 pha 50 kVA (hoan chinh) potx

Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
LỜI CẢM ƠN
o0o
Trong suốt quá trình làm đồ án môn học thiết kế thiết bị điện (thiết kế
MBA), do thời gian gấp rút và kiến thức còn nhiều hạn hẹp. Nên việc tính toán
không khỏi thiếu sót. Mong thầy và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn
thiện hơn. Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy Đào Minh Trung đã tận tình
giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để nhóm em có thể hoàn thành tốt đồ án này. Trong quá
trình làm đồ án nhóm em đã học hỏi được nhiều kiến thức hữu ích về máy biến áp
cũng như việc vận dụng kiến thức vào tính toán thực tế.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày 03 tháng 12 năm 2011
Nhóm sinh viên thiết kế
SVTH: Nhóm 1 Trang 1
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
o0o

MỤC LỤC
SVTH: Nhóm 1 Trang 2
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
Chương 1: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Tính toán thiết kế máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây có các số liệu như sau:
 Tổng dung lượng máy biến áp: S = 50 kVA
 Số pha: m = 3, tần số: f = 50 Hz
 Điện áp HA: U = 0,4kV; điện áp CA: U
2
= 35±(2x2,5%) kV

 Sơ đồ tổ đấu dây quấn: Y/Y
o
-0.
Máy biến áp được chế tạo theo tiêu chuẩn như sau:
 Điện áp ngắn mạch: u
n
= 5%
 Tổn hao ngắn mạch: P
n
= 880 W
 Tổn hao không tải: P
0
= 215 W
 Dòng điện không tải: i
0
= 1,8%
Làm mát bằng dầu máy biến áp, thiết bị đặt ngoài trời và làm việc lâu dài thiết
kế với dây dẫn bằng đồng, loại máy biến áp ba pha ba trụ cấu trúc phẳng.
SVTH: Nhóm 1 Trang 3
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
Chương 2: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN:
1. Dung lượng 1 pha:
50
16,667
3
f
S
S
m

= = =
kVA
Dung lượng trên mỗi trụ:
'
50
16,667
3
S
S
t
= = =
kVA
2. Dòng điện dây định mức
Phía CA:
3
2
2
50.10
0,825
3. 3.35000
S
I
U
= = =
A
Phía HA:
3
1
1
50.10

72,168
3. 3.400
S
I
U
= = =
A
3. Dòng điện pha định mức
Vì dây quấn nối Y/Y
0
nên: I
f2
= I
2
= 0,825 A, I
f1
= I
1
= 72,168 A
4. Điện áp pha định mức
Phía CA:
20207
3
35000
3
2
2
===
U
U

f
V
Phía HA:
94,230
3
400
3
1
1
===
U
U
f
V
5. Điện áp thử của các dây quấn (bảng 2)
Với dây quấn CA: U
th2
= 85 kV, với dây quấn HA: U
th1
= 5 kV
II. CHỌN CÁC THÔNG SỐ XUẤT PHÁT
1. Chiều rộng qui đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn CA và HA
Theo bảng 19 với U
th
= 85 kV
a
12
= 27 mm , δ
12
= 5 mm

2
4
'
21
10.
3
−
=
+
Sk
aa
k = 0,58 (bảng 12) với S = 50 kVA

' 2 2
4
1 2
4
.10 0,58. 16,667.10 0,0117
3
a a
k S
− −
+
= = =
m
( )
12 1 2
/ 3 0,027 0,0117 0,0387
r
a a a a= + + = + =

m
a
r
: chiều rộng qui đổi từ trường tản
2. Hệ số qui đổi từ trưòng tản: k
r
= 0,95
3. Các thành phần điện áp ngắn mạch
SVTH: Nhóm 1 Trang 4
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
880
% 1,76%
10. 10.50
n
nr
P
U
S
= = =
2 2 2 2
% % % 5 1,76 4,68%
nx n nx
U U U= − = − =
4. Chọn loại tole 3404có bề dày 0,35mm. Ta chọn từ cảm trong trụ B
t
=
1,55T (bảng 11). Chọn hệ số gia tăng tiết diện gông k
g
= 1,025 (bảng
6), hệ số chêm kín k

c
= 0,91 (bảng 4), hệ số điền đầy k
d
= 0,965
(bảng 10).
Hệ số lợi dụng lõi sắt k
ld
=k
c
.k
d
= 0,91.0,965= 0,878
Từ cảm trong gông:
1,55
1,512
1,025
t
g
g
B
B
k
= = =
T
Chọn mối nối xiên:
'
1,55
1,096
2 2
t

k
B
B = = =
T
Suất tổn hao sắt trụ và gông:
p
t
= 1,187 W/kg, p
g
= 1,204 W/kg
Suất từ hoá:
q
t
= 1,530 (VA/kg), q
g
= 1,42 (VA/kg)
+ Cũng ở bảng này, suất từ hoá ở khe không khí:
* Nối thẳng: q”
k
= 20010 VA/m
2

* Nối xiên: q’
k
= 17416 VA/m
2
.(dùng phương pháp nội suy)
5. Các khoảng cách cách điện chính chọn theo U = 35 kV của cuộn CA
Khoảng cách trụ và dây quấn HA: a
01

= 4 mm (bảng 18)
Khoảng cách giữa HA và CA:
a
12
= 27 mm (bảng 19)
δ
12
= 5 mm
Khoảng cách CA và CA: a
22
= 20 mm
Khoảng cách giữa dây quấn CA đến gông: l’
0
= 75 mm
Phần đầu thừa của ống cách điện: l’
d2
= 50 mm
6. Các hằng số a, b gần đúng có thể lấy
a = 1,37; b = 0,55 (bảng 13 và 14)
7. Hệ số k
f
= 0,97 (bảng 15)
8. Tính các hệ số
4
4
2 2 2 2
. 16,667.0,0387.0,95
0,507. 0,507. 0,098
50.4,68.1,55 .0,878
r r

nx t ld
S a k
A
fU B k
= = =
SVTH: Nhóm 1 Trang 5
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
4 3 4 3
1
5,633.10 . . . 5,633.10 .0,878.0,098 .1,37 63,772
ld
A k A a= = =
4 2 4 2
2 0
3,605.10 . . . 3,605.10 .0,878.0,098 .0,075 22,798
ld
A k A l= = =
4 3
1 .
4 3
2,4.10 . . .( )
2,4.10 .0,878.1,025.0,098 .(1,37 0,55 0,405) 53,36
ld g
B k k A a b e= + + =
= + + =
4 2
2 . 12 22
4 2
2,4.10 . . .( )
2,4.10 .0,878.1,025.0,098 .(0,027 0,02) 9,749

ld g
B k k A a a= + =
= + =
2 2
2
1
2 2 2 2 2 2
. 50.1,37
. 2,46.10
. . . . 0,97.0,878 .1,55 .1,76.0,098
dq
f ld t nr
S a
C K
k k B U A
−
= =

76,025=
Trọng lượng một góc của lõi thép:
4 3 3 4 3 3 3
0 .
0,486.10 . . . . 0,486.10 .1,025.0,878.0,098 . 4,116.
g ld
G k k A x x x= = =
Tiết diện trụ tính sơ bộ:
3 2 3 2 2
0,785. . . 0,785.0,878.0,098 . 0,00064.
t ld
T k A x x x= = =

Từ bảng tính số liệu excel ta tìm được:
C
’
td min
= 280.886
Khi đó với sai số 1%, thì:
+ 1% C
’
td min
= 283.694
- 1% C
’td min
= 278.077
- Như vậy C
’
td
không vượt quá 1% so với C
’
td min
nên nhận thấy β biến thiên
chứa trong khoảng 1,3 ÷ 2,1.
• Po = 215 w
Khi đó với sai số 15%, thì:
+ 15% Po = 231.125
- 15% Po = 198.875
- Như vậy Po nên thấy β biến thiên chứa trong khoảng 1,8 ÷ 2,4
• Io = 1,8
Khi đó với sai số 7,5%, thì:
+ 7,5% Io = 2.070
- 7,5% Io = 1.530

- Như vậy Po nên thấy β biến thiên chứa trong khoảng 1,8 ÷ 2,2
Kết luận:
Ta chọn β = 1,9 phù hợp với điều kiện trên.
SVTH: Nhóm 1 Trang 6
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
9. Đường kính trụ sắt:
4
4
0,098. 1,9 0,11506d A
β
= = =
m
Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất d
dm
= 0,115 m
Tính lại trị số
4
4
0,115
1,896
0,098
dm
d
A
β
 
 
= = =
 ÷
 ÷

 
 
Đối với β = 1,896 theo bảng tính β ta tìm được:
i% = 1,888 %
P
0
= 206,459W
C’
td
= 281,457
G
dd
= 58,505 kg
∆
tb
= 2,466.10
6
A/m
2
10. Đường kính trung bình của rãnh dầu sơ bộ
d
12
= a.d = 1,37.0,115 = 0,158 m
11. Chiều cao dây quấn sơ bộ
12
. .0,158
0,261
1,896
d
l

π π
β
= = =
m
12.Tiết diện hửu hiệu của trụ sắt: T
b
=93,9 (bảng 42a)

4
. 0,965.93,9.10 0,00906
d b
T k T
−
= = =
m
2
SVTH: Nhóm 1 Trang 7
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
Chương 3: TÍNH TOÁN DÂY QUẤN
I. DÂY QUẤN HẠ ÁP
1. Sức điện động của một vòng dây
ttv
TBfU 44,4=
= 4,44.50.1,55.0,00906 = 3,118 ( V )
Số vòng dây một pha của dây quấn HA
1
1
230,94
74,067
3,118

f
v
U
W
U
= = =
vòng
Chọn 74 vòng
Ta tính lại:
1
1
230,94
3,121
74
f
v
U
U
W
= = =
V
2. Mật độ dòng điện trung bình
4
12
10.
.
.
746,0
dS
UP

k
vn
ftb
=∆
=
4
880.3,118
0,746.0,97. .10
50.0,158
= 2,513 MA/m
2
3. Tiết diện sơ bộ của mỗi vòng dây:
' 6
1
1
6
72,168
28,717.10
2,513.10
tb
I
T
−
= = =
∆
m
2
= 28,717 mm
2
4. Chiều cao hướng trục của mỗi vòng dây

1
1
1
0,261
3,48
1 74 1
v
l
h
W
= = =
+ +
mm
Theo bảng 38, với
∆
= 2,51 MA/
2
m
& q = 2400 W/m
2
thì ta luôn có b < 32 mm.
ta chọn dây quấn hình ống 1 lớp, dây dẫn chữ nhật
Qui cách dây dẫn HA như sau: (theo bảng 21)
2,5 11,8
.1 ;
3 12,3
σ
×
Π ×
×

29 mm
2
6. Tiết diện mỗi vòng dây: T
1
= 1x29 = 29 mm
7. Chiều cao thực của mỗi vòng dây:
'
1
2 2.12,3 24,6
v
h b= × = =
mm
8. Mật độ dòng điện thực:

1
1
6
1
72,168
2,48
29.10
I
T
−
∆ = = =
MA/m
2
9. Chiều cao dây quấn
( ) ( )
1 vl 11

l h 1 0,005 0,015= ω + + ÷
SVTH: Nhóm 1 Trang 8
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA

( )
3
24,6.10 74 1 0,005 1,85
−
= + + =
( m )
10. Chiều dày của dây quấn
' 3 3
1
.10 3.10 0,003a a
− −
= = =
m
11. Đường kính trong của dây quấn HA
' 3 3
1 01
2. .10 0,115 2.4.10 0,123D d a
− −
= + = + =
m
12. Đường kính ngoài của dây quấn HA

" '
1 1
2. 0,123 2.0,003 0,129D D a= + = + =
m

13. Trọng lượng đồng dây quấn HA:
3
11
"
1
'
1
1
10
2
28
−
+
= TW
DD
tG
cu
=
3
0,123 0,129
28.3. .74.29.10 22,71
2
−
+
=
kg
Theo bảng 24, cần phải tăng trọng lượng dây dẫn (do cách điện) lên
1,5% nên trọng lượng dây dẫn là:
G
dd1

= 22,71 + 22,71.1,5% = 23,05 kg
II. DÂY QUẤN CAO ÁP
1. Số vòng dây của cuộn cao áp ứng với điện áp định mức
2
2 1
1
20207
. 74. 6474
230,94
f
đm
f
U
U
ω ω
= = =
vòng
2. Số vòng dây ở một cấp điều chỉnh
- Tương ứng với 4 cấp điều chỉnh, ta có:
ω
đc
= 0,025.ω
2đm
= 0,025.6474 = 161,8 ≈ 162 vòng
3. Số vòng dây tương ứng trên các đầu phân nhánh
+ Cấp điều chỉnh +5%:
đcđm
ωωω
2
22

+=
= 6474 + 2.162 = 6798 ( vòng )
+ Cấp điều chỉnh +2,5%:
đcđm
ωωω
+=
22
= 6474 + 162 = 6636 ( vòng )
+ Cấp chuẩn:
đm22
ω=ω
= 6474 ( vòng )
+ Cấp điều chỉnh -2,5%:
đcđm22
ω−ω=ω
= 6474 - 162 = 6312 ( vòng )
+ Cấp điều chỉnh -5%:
SVTH: Nhóm 1 Trang 9
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
đcđm22
2ω−ω=ω
= 6474 – 2.162 = 6150 ( vòng )
4. Mật độ dòng điện sơ bộ
1
'
2
.2 ∆−∆=∆
tb
= 2.2,513.10
6

– 2,48. 10
6
= 2,546 MA/m
2
5. Tiết diện sơ bộ của dây quấn cao áp
' 6 2 2
2
2
' 6
2
0,825
0,324.10 0,324
2,546.10
I
T m mm
−
= == = =
∆
6. Theo bảng 38
Với S = 50 kVA, I
f2
= 0,825 A, U
2
= 35 kV, T
2
’
= 0,324 mm
2
, ta chọn kiểu dây quấn:
hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn.

- Theo bảng 20, với T
’
2
= 0,324 mm
2
, số sợi chập là 2, ta có kích thước dây
quấn CA như sau:
d2
1,18
Б.2 ;T 1,094
1,68
Π × =
7. Tiết diện toàn phần của mỗi vòng dây
T
2
= 2.1,094 = 2.188 mm
2
= 2,188.10
-6
( m
2

)
8. Mật độ dòng điện thực
'
2
2
6
2
0,825

0,377
2,188.10
I
T
−
∆ = = =
MA/m
2
9. Số vòng dây trong một lớp
1
.
10.
'
22
3
2
12
−=
dn
l
W
v
, Trong đó: l
2
= l
1
= 1,85 m
==>
12
1,85.1000

1 550
2.1,68
W = − =
vòng
10. Số lớp của dây quấn
2
12
12
6798
12
550
w
n
w
= = ≈
lớp
11. Điện áp làm việc giửa hai lớp kề nhau
12 12
2. . 2.550.3,121 3433
v
U w U= = =
V
12. Theo bảng 26
Với U
12
= 3433 V chiều dày cách điện giửa các lớp là: 5x0,12= 0,6 mm,
đầu thừa cách điện của dây quấn cao áp là 16mm.
13. Chiều rộng hướng kính của dây quấn không kể màn chắn tĩnh điện là
SVTH: Nhóm 1 Trang 10
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA

[ ]
3
22121212
'
2
10 ')1.(.
−
+−+=
r
nannaa
δ
, Trong đó: a'
22
= 4,5 mm
( )
3
2
(1,68.12 0,6 12 1 4,5).10 31,26a
−
= + − + =
mm
14. Chiều rộng hướng kính của dây quấn có màn chắn:
003,0'
22
+= aa

Trong đó 0,003m là kích thước hướng kính của màn chắn với điện áp là
10kV.

3

2
' 31, 26.10 0,003 0,03426a
−
= + =
m
15. Chọn kích thước rảnh giữa CA và HA là a
12
=20mm
16. Đường kính trong của dây quân cao áp là
' " 3 3
2 1 12
2. .10 0,129 2.20.10 0,169D D a
− −
= + = + =
m
17. Đường kính ngoài của dây quấn cao áp:
Không có màn chắn:
" ' 3
2 2 2
2 0,169 2.31,26.10 0,23152D D a
−
= + = + =
m
Có màn chắn:
" ' 3
2 2 2
2 ' 0,169 2.34,26.10 0,23752D D a
−
= + = + =
m

18. Khoảng cách giữa hai trụ đặt cạnh nhau vẫn được tính như các dây quấn
CA trên

" 3 3
2 2
.10 0,23752 31,26.10 0,26878C D a
− −
= + = + =
19. Khối lượng của dây quấn cao áp
3
22
"
2
'
2
2
10
2
28
−
+
= Tw
DD
tG
cu
=
3
0,169 0,23752
28.3. .6798.2,188.10 253,956
2

−
+
=
20. Khối lượng dây dẫn tính cả cách điện
Theo bảng 24, cần phải tăng trọng lượng dây dẫn (do cách điện) lên 2%

2 2 2
.2% 253,956 253,956.2% 259,03512
d cu cu
G G G= + = + =
kg
21. Khối lượng tổng của dây dẫn:
G
dd
= G
d1
+ G
d2
=23,05 + 259,03512= 282,1012 kg
SVTH: Nhóm 1 Trang 11
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
Chương 4: TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ NGẮN MẠCH
I. TỔN HAO
1. Tổn hao chính (tổn hao đồng)
Dây quấn HA:
12 2
1 1 1
2,4.10 . .
Cu Cu
P G

−
= ∆

12 2 12
2,4.10 .2,48 .10 .23,05 335,221
−
= =
( W )
- Trong đó:
+ Mật độ dòng điện thực của dây quấn HA: ∆
1
= 2,48 MA/m
2
+ Trọng lượng dây quấn đồng HA: G
Cu1
= 22,71 kg
Dây quấn CA:
12 2
2 2 2
2,4.10 . .
Cu Cu
P G
−
= ∆

12 2 12
2,4.10 .0,377 .10 .253,956 86,627
−
= =
( W )

- Trong đó:
+ Mật độ dòng điện thực của dây quấn CA: ∆
2
= 0,377 MA/m
2
+ Trọng lượng dây quấn đồng CA: G
Cu2
= 253,956 kg
2. Tổn hao phụ
- Phía HA:
- Với dây dẫn HA tiết điện chữ nhật, dòng điện phân bố đều, ta có:
+ Tham số:
1 1
1
3
1
11,8.74
. .0,95 0,4484
1,85.10
r
b m
k
l
β
= = =
- Trong đó:
+ Kích thước của dây dẫn theo hướng song song với từ thông
tản b
1
= 11,8.10

-3
m.
+ Số thanh dẫn của dây quấn song song với từ thông tản m
1
= 12
+ Chiều cao thực của dây quấn HA l
1
= 1,85 m.
+ Hệ số Ragovski k
r
= 0,95.
- Do số thanh dẫn của dây quấn thẳng góc với từ thông tản n
1
= 1 ,
khi đó ta có hệ số tổn hao phụ k
f
được xác định theo biểu thức:
k
f1
= 1+ 0,095.10
8
β
2
.a
4
.(n
1
2
– 0,2)
= 1+ 0,095.10

8
.0,4484
2
.0,0025
4
.(1
2
- 0,2) = 1,00005969
- Trong đó:
SVTH: Nhóm 1 Trang 12
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
+ Kích thước của dây dẫn theo hướng thẳng góc với từ thông tản
a
1
= 2,5.10
-3
m.
- Như vậy tổn hao phụ được xác định:
P
f1
= P
Cu1
.( k
f1
– 1 ) = 0,02 ( W )
- Phía CA:
- Tương tự, với loại dây dẫn tròn các thông số d

= 1,18.10
-3

m; m
2
= 550; l
2
= 1,85
m; n
2
= 12, khi đó tương ứng ta có:
- Tham số:
'
2 r
2
2
d.m .k 1,18.550.0,95
0,3332
l 1850
β = = =
- Hệ số tổn hao phụ:
k
f2
= 1+ 0,044.10
8
β
2
’2
.d
4
.n
2
2

= 1+ 0,044.10
8
.0,3332
2
.0,00118
4
.12
2
= 1,000136

- Như vậy tổn hao phụ được xác định:
P
f2
= P
Cu2
( k
f2
– 1 ) = 0,01182 ( W )
3. Tổn hao trong dây dẫn ra
- Phía HA:
Với dây quấn nối hình sao, đồng thời chiều dài thực của dây quấn l
1
= 1,85 m; tiết
diện dây dẫn ra T
r1
= T
1
= 29.10
-6

m
2
; điện trở suất của đồng γ = 8900 kg/m
3
, mật độ
dòng điện thực của dây quấn ∆
1
= 3,486 MA/m
2
, khi đó:
- Chiều dài dây dẫn ra:
l
r1
= 7,5.1,85 = 13,875 ( m )
- Trọng lượng đồng của dây dẫn ra:
G
r1
= l
r1
.T
r1
.γ = 13,875.29.10
-6
.8900= 3,5811 ( kg )
- Như vậy tổn hao đồng trong dây dẫn ra:
12 2
1 1 1
2,4.10 . .
r r
P G

−
= ∆

12 2 12
2,4.10 .2,48 .10 .3,5811 52,8604
−
= =
( W )
- Phía CA:
Tương tự với các thông số đã có: l
2
= 1,85 m; T
r2
= T
2
= 2,188.10
-6
m
2
; ∆
2
= 0,377
MA/m
2
, với dây quấn nối theo kiểu sao, ta tính được:
- Chiều dài dây dẫn ra:
l
r2
= 7,5.l
2

= 7,5.1,85= 13,875 ( m )
- Trọng lượng đồng của dây dẫn ra:
G
r2
= l
r2
.T
r2
.γ = 13,875.2,188.10
-6
.8900=0,271 ( kg )
SVTH: Nhóm 1 Trang 13
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
- Như vậy tổn hao đồng trong dây dẫn ra:
12 2
2 2 2
2,4.10 . .
r r
P G
−
= ∆

12 2 12
2,4.10 .0,377 .10 .0,271 0,2452
−
= =
( W )
* Với tổn hao ngắn mạch P
n
= 880 W và ta có tổn hao đồng của dây

dẫn ra P
r
= P
r1
+ P
r2
= 52,8604+0,2452= 53,1056 (W). Như vậy thỏa điều kiện - tổn
hao trong dây dẫn ra không quá 5 ÷ 8 % P
n
.
4. Tổn hao trong vách thùng dầu và các chi tiết kết cấu
` - Được xác định theo công thức bán kinh nghiệm:
P
t
= 10.k.S = 10.0,015.50 = 7,5 ( W )
- Trong đó:
+ Công suất máy biến áp: S = 50 kVA
+ Theo bảng 40a, ta tìm được hệ số k = 0,015
5. Tổn hao ngắn mạch toàn phần
P
n
= P
Cu1
+ P
Cu2
+ P
f1
+ P
f2
+ P

r1
+ P
r2
+ P
t

= 335,211+86,627+0,02+0,01182+52,8604+0,2452+7,5
= 482,475W
Khi điện áp dây quấn CA định mức:
P’
n
= P
n
– 5%.(P
cu2.
.k
f2
+ P
r2
)
= 482,475– 5%(86,627.1,000136 + 0,2452)
= 478,13 W
II. ĐIỆN ÁP NGẮN MẠCH
1. Thành phần tác dụng
'
478,13
0,956
10. 10.50
n
nr

P
U
S
= = =
%
2. Thành phần phản kháng
- Với kết cấu dây quấn đồng tâm:
12
.0,158
1,901
0,261
d
l
π π
β
= = =
'
1 1
2 2
7,9. . . . . 7,9.50.16,667.1,901.38,7.0,95
.10 .10 4,885%
3,121
r r
nx
v
f S a k
u
u
β
− −

= = =
- Trong đó:
+ Công suất trên một trụ S
’
= 16,667 kVA.
+ Chiều rộng quy đổi từ trường tản a
r
= 38,7 mm
SVTH: Nhóm 1 Trang 14
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
+ Hệ số k
r
= 0,95
+ Sức điện động của một vòng dây: u
v
= 3,121 V
+ Đường kính trung bình của rãnh dầu giữa hai dây quấn d
12
= 0,158m
3. Điện áp ngắn mạch toàn phần:
2 2 2 2
0,9532 4,885 4,977%
n nr nx
u u u= + = + =
Khi đó sai lệch so với tiêu chuẩn cho phép là ± 5 % tương ứng với 4,75 %
đến 5,25%.
Như vậy với u
n
=4,977% ta tính được ở trên nằm trong phạm vi cho phép ± 5.
SVTH: Nhóm 1 Trang 15

Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
Chương 5: TÍNH TOÁN LỰC CƠ HỌC KHÍ NGẮN MẠCH
1. Dòng điện ngắn mạch xác lập
- Vì công suất của máy biến áp 50 kVA < 1000 kVA, nên dòng điện ngắn
mạch xác lập được tính theo biểu thức sau:
dm
n
0,825
.100 .100 16,576
u 4,977
n
I
I = = =
( A )
- Trong đó: I
đm
= I
2
= 0,825 A.
2. Dòng điện ngắn mạch cực đại tức thời
1
4,885
ax
2 .(1 ) 2.16,576.(1 ) 35,76
nr
nx
u
u
m n
i I e e

π
π
−
−
= + = + =
( A )
3. Lực cơ học khi ngắn mạch
a. Lực hướng kính do từ trường tản dọc gây nên:
F
r
= 0,628.( i
max
.ω )
2
.β.k
r
.10
-6

= 0,628.( 35,76.6474 )
2
.1,966.0,95.10
-6
= 6,287.10
4
( N )
- Trong đó: ω = ω
2đm
= 6474 vòng, là số vòng dây của dây quấn CA.
b. Lực chiều trục:

3
' 4
38,7.10
. 6,287.10 . 657,586
2. 2.1,85
r
t r
a
F F
l
−
= = =
( N )
4. Ứng suất nén

a. Ứng suất nén do lực hướng kính tác dụng trong cuộn dây HA:
6
4 -6
-6
1 1
.10 6,287.10 .10
4,663
2 . . 2. .29 .10 .74
r
nr HA
F
T
σ
π ω π
−

= = =
( MPa )
b. Ứng suất nén do lực hướng kính tác dụng trong cuộn dây CA:
6
4 -6
-6
2 2
.10 6,287.10 .10
0,706
2 . . 2. .2,188.10 .6474
r
nr CA
F
T
σ
π ω π
−
= = =
( MPa )
- Nhận thấy ứng suất nén ở CA cũng như ở HA đều < 30 ( MPa ),
 Như vậy thỏa tiêu chuẩn cho phép.
SVTH: Nhóm 1 Trang 16
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
Chương 6: TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG
MẠCH TỪ
1. Ta chọn kết cấu lỏi thép
Kiểu 3 pha, 3 trụ, lá thép xen kẻ làm bằng tôn cán lạnh 3404 dày 0,35 mm có
4 mối nối nghiêng ở 4 gốc. trụ ép bằng đai vải thuỷ tinh. Gông ép bằng xà ép gông.
Bảng 41a ứng với d = 0,115 m
Suy ra số bậc của trụ: n

t
= 5
Số bậc của gông: n
g
=4.
Cụ thể như sau:
TT tập thép Kích thước trụ Kích thước gông
1
2
3
4
5
105 x 25
95 x 9
85 x 6
65 x 9
40 x 3
105 x 25
95 x 9
85 x 6
65 x 9
-

2. Tồng chiều dài các lá thép của tiết diện trụ
(25+9+6+9+3).2 = 104 mm = 0,104 m
3. Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ: (tra bảng 42a)
T
bt
= 93,9cm
2

= 0,00939m
2
4. Tiết diện bậc thang của gông
T
bg
= 95,4 cm
2
= 0,00954 m
2
5. Thể tích một góc của mạch từ
V
0
= 812,8 cm
3

6. Tiết diện hửu hiệu (thuần sắt) của trụ
T
t
=k
đ
.T
bt
= 0,965.0,00939 = 0,00906135 m
2
k
đ
tra bảng 9
7. Tiết diện tác dụng của gông
T

g
=k
đ
.T
bg
= 0,965.0,00954 = 0,0092061 m
2
8. Thể tích thuần sắt một góc của mạch từ
V
0
= k
đ
.V
0
= 0,965.812,8.10
-6
= 7,84352.10
-4
m
3
SVTH: Nhóm 1 Trang 17
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
9. Chiều cao của trụ
l
t
= 1,85 +(l
0
+ l”
0
) = 0,5872 + 2.0,075 = 2 m

10.Khoảng cách giữa hai tâm trụ
C = D”
2
+ a
22
.10
-3
= 0,23752 + 20.10
-3
= 0,25752 m
11.Trọng lượng sắt một góc
0 0
. . 7,84352.7650 6,0002928
d
G k V
γ
= = =
kg
12.Trọng lượng sắt gông
( )
0
.2 1.2 GTCtG
gg
+−=
γ
= 2.(3-1).0,25752.0,0092061.7650 + 2.6,0002928
= 7,255 kg
13.Trọng lượng sắt trụ:Ta có a
1g
=0,065m(tra bảng 41b)

( )
0lg
GaTtlTtG
tttt
−+=
γγ
= 3. 0,00906135.2.7650 + 3(0,00906135.0,065.7650 – 6,0002928)
= 411,4324 kg
14.Trọng lượng sắt toàn bộ trụ và gông
G

= G
g
+ G
t
= 7,255 + 411,4324 = 418,6874 kg
SVTH: Nhóm 1 Trang 18
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
Chương 7: TÍNH TOÁN TỔN HAO VÀ DÒNG ĐIỆN
KHÔNG TẢI
1. Lõi thép làm bằng tôn cán lạnh mã hiệu 3404, dày 0,35 mm do đó trị số tự
cảm trong trụ sắt và trong gông là
3,121
1,55
4,44.50. 4,44.50.0,00906135.10
V
t
t
U
B

T
= = =
T
3,121
1,52
4,44. . 4,44.50.0,0092061
V
g
g
U
B
f T
= = =
T
Tiết diện khe không khí mối nối thẳng bằng tiết diện trụ hoặc gông, tiết diện
khe không khí ở mối nối nghiêng bằng:
2. 2.0,00906135
n t
T T= =
= 0,012814 m
2
2. Theo bảng 45 với tôn 3404, dày 0,35 mm, tra được các suất tổn hao sắt
tương ứng
với B
t
= 1,55 T; p
t
= 1,187 W/kg; p
k
= 607,5 W/m

2
với B
g
= 1,52 T; p
g
= 1,134 W/kg; p
k
= 585 W/m
2
với
1,096
2
t
kn
B
B = =
T p
kn
= 317,8 W/m
2
3. Đối với mạch từ phẳng, nối nghiêng ở 4 góc, trụ giửa nối thẳng, lõi sắt
không đột lỗ, tôn có ủ sao khi cắt, có khử bavia, ta tìm được
k
pc
. k
pb
= 1,0
k
pg
= 1,0

k
pe
= 1,03 (bảng 46b)
k
pt
= 1,05
k
po
= 10,18 (bảng 47)
4. Tổn hao không tải
( )
ptpepgkkkpo
gt
ggttpbpc
kkkTnpkG
pp
GNGpGpkkP
2

00
'
0 





+
+
+−+=

∑
= 1.[1,87.411,4324 + 1,134.(72,545 – 4.6,0002928)
+
1,187 1,134
.6,0002928.10,18
2
+
+ 4.317,8. 0,012814 +
1. 0,00906135.607,5 + 2. 0,0092061.585].1.1,036.1,05 = 988,9529 W
SVTH: Nhóm 1 Trang 19
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
5. Theo bảng 50 ta tìm được suất từ hoá
với B
t
= 1,55 T; q
t
= 1,5305 VA/kg; q
kt
= 20010 W/m
2
với B
g
= 1,52 T; q
g
= 1,480 W/kg; q
kg
= 17960 W/m
2
với B
kn

= 1,096 T; q
kn
= 2440 W/m
2
6. Đối với kết cấu lõi thép và công nghệ chế tạo mạch từ có ủ lá tôn sau khi
cắt dập, trong đó các hệ số tìm được
k
ig
= 1,0
k
it
= 1,05
k
ie
= 1,071
k
ib
= 1,0
k
ic
= 1,18
k
io
= 42,3 (bảng 53)
Công suất từ hoá không tải:
( )
itieigkkkirio
gt
ggtticib
kkkTnqGkk

qq
GNGqGqkkQ
2

00
'
0 





+
+
+−+=
∑
= 1.1,18.[1,5305.411,4324 + 1,48.(72,545 – 4. 6,0002928)
+
1,5305 1,480
.42,3.1,35.6,0002928
2
+
+
4.2440. 0,012814 + 1.
0,00906135. 20010 + 2. 0,0092061. 17960].1.1,071.1,05 = 2460,7 VA
7. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải
0
0
2460,7
4,92%

10. 10.50
x
Q
i
S
= = =
8. Thành phần tác dụng của dòng điện không tải
0
0
988,9529
1,977%
10. 10.50
r
P
i
S
= = =
9. Dòng điện không tải toàn phần
2 2 2 2
0 0 0
4,92 1,977 5,3%
x r
i i i= + = + =
Trị số của dòng điện không tải của dây quấn HA tương ứng là:
9,29
100
83,0
.4,3608
0
==

x
I
A;
83,5
100
1615,0
.4,3608
0
==
r
I
A
Và
53,30
100
846,0
.4,3608
0
==I
A
10. Hiệu suất của máy biến áp ở tải định mức
SVTH: Nhóm 1 Trang 20
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
100.1
0
0









++
+
−=
ndm
n
PPP
PP
η
=
988,9529 482,475
1 .100 97,14
50000 988,9529 482,475
+
 
− =
 ÷
+ +
 
%
SVTH: Nhóm 1 Trang 21
Thiết kế máy biến áp ba pha hai cuộn dây 50kVA
TÀI LIỆU THAM KHẢO
o0o
Thiết Kế Máy Biến Áp Điện Lực – Phan Tử Thụ
Ghi chú:
Các bảng tra cứu trong đồ án được lấy từ Thiết Kế Máy Biến Áp Điện Lực

của Phan Tử Thụ - phụ lục các bảng tra cứu Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ
Thuật.
SVTH: Nhóm 1 Trang 22