tính toán thiết kế máy biến áp điện lực, chương 2 doc

Chương 2: Tính hệ số kích thước cơ
bản
Hệ số  biểu diễn quan hệ giữa đường kính trung bình d
12
với
chiều cao dây quấn l.

l
d
12
.



Để chi phí chế tạo MBA là nhỏ nhất, mặt khác vẫn đảm bảo các
chỉ tiêu kỹ thuật ta cần phải tìm được giá trị  tối ưu .
Công suất trên một trụ : S
’
=U.I
Thành ph
ần phản kháng của điện áp ngắn mạch :
(%)10.
.
9,7
4
12



lu
kadwIf

U
v
rR
x
(%)10.
.
9,7
4


v
rR
x
u
kawIf
U
Trong đó :
. I, w: là dòng điện và số vòng cuộn dây CA hoặc HA
. f =50Hz tần số lưới điện
.k
r
=0,95 hệ số Rogovski
.a
R
=0,047 m chiều rộng quy đổi từ trường tản
.u
v
=4,44.f.B
T
.T

T
Điện áp trên một vòng dây
.T
T
=k
lđ
d
2
/4 Tiết diện trụ
rR
xldT
rR
vx
v
kaf
uk
d
Bf
kawf
uu
wuS
9,7
10
4
44,4
9,7
10.10

2
2

34
'












Rút ra:
22
'


507,0
ldTx
rR
kBuf
kaS
d


Trong biểu thức trên chỉ có  thay đổi trong một phạm vi rộng
quyết định tới sự thay đổi đường kính d
Đặt A=

176,0
813,0.6,1.866,4.50
95,0.047,0.33,133
507,0

.'.
507,0
4
22
4
22

ldTx
rR
kBuf
kaS
Để tìm được  tối ưu, trước hết ta xác định trọng lượng tác dụng
của MBA
a. Trọng lượng tác dụng của lõi sắt: Lõi sắt gồm hai phần trụ và
gông
Tr
ọng lượng sắt của trụ :










0
12
0
.2
.

4
.
.).2.(
l
d
k
d
tllTtG
FeldFeTT





Trong đó : +Số trụ tác dụng : t=3
+Tỉ trọng sắt  )/(7650
3
mKg
Fe

+Đường kính trung bình giữa 2 dây quấn : d
12
=a.d

H
ệ số : a=1,4 (Bảng13)
+Khoảng cách giữa cuộn dây và gông : l
0
= 0,075 (m)
d =A.X ; d
12
=a.A.X ; =X
4
;
2
2
1
.XA
X
A
G
T
 (2-42)
Trong đó :
ld
kAaA 10.663,5
34
1


0
24
2
10.605,3 lkAA

ld

Thay số : )(401,351813,0.176,0.4,1.10.663,5
34
1
KgA 
)(09.68075,0.813,0.176,0.10.605,3
24
2
KgA 
Trọng lượng sắt gông: Để cho đơn giản ta giả thiết gông có tiết
diện chữ nhật :
))1.((.
4
.
2))1.(( 2
2
eCtk
d
keCtTkG
FeldGFeTGG




Trong đó : +Khoảng cách giữa hai trụ : C=
2221212
.2 aaad 
+Chiều dày cuộn CA: a
2

=b.d/2
+Tr
ị số b (Bảng 14) : b = 0,32
+Khoảng cách cách điện : a
12
= 0,027(m) ; a
22
=
0,03(m)
+d =a.A.X
+H
ệ số tăng cường gông : k=1.015
Thay vào :
2
2
3
1
XBXBG
G
 (2-48) với:

).( 10.40,2
).( 10.40,2
2212
24
2
34
1
aaAkkB
ebaAkkB

ldG
ldG


Thay số : )(977,229)41,032,04,1.(176,0.813,0.015,1.10.40,2
34
KgB 

)(968,34)03,0027,0.(176,0.813,0.015,1.10.40,2
24
2
KgB 
Tr
ọng lượng tác dụng của lõi sắt MBA :
3
1
2
22
1
.).( XBXBA
X
A
GGG
GTFe

b. Trọng lượng dây quấn đồng :
2
.
.



K
Pk
G
nf
dq
(2-53)
Trong ó : .K l hng s ph thuc in tr sut ca
dâyqun : K
Cu
=2,4.10
-12
+mật độ dòng điện :
12
.
.
746.0
dS
uP
k
vn
f

+k
f
: hệ số tính đến tổn hao phụ trong dây quấn, trong vách.
Chọn k
f
=0,94 (Bảng 15)
Thay d

12
=a.A.X, u
v
=4,447.B
T
.T
T
; T
T
=
ld
k
d
4
.
2

vào ( 2-53) :
2
1
X
C
G
dq
 .
Trong đó :
222
2
'
1

AUfBkk
Sa
KC
rTldf
dq

V
ới tần số f=50Hz :

222
2
1
AUBkk
Sa
kC
rTldf
dq
 với dây đồng : K
dq
=2,46.10
-2

 
kgC 39,340
176,0.15,1.6,1.813,0.94,0
4,1.400
10.46,2
222
2
2

1


Khi tính cả trọng lượng cách điện của dây quấn và phần dây quấn
tăng thêm dùng để điều chỉnh điện áp ở cuôn CA th
ì trọng lượng
toàn bộ dây quấn phải nhân thêm hệ số k=1,06
Giá thành vật liệu td:


dqdqgTFetd
GkCGGCC 
Trong đó C
Fe
và C
dq
tương ứng là giá 1kg sắt làm lõi và 1kg kim
lo
ại đồng làm dây quấn đã kể đến các chi phí về chế tạo lõi sắt và
dây qu
ấn cũng như các phế liệu không dùng được . Thường biểu
diển giá thành theo đơn vị quy ước với cách chọn giá thành 1kg sắt
làm đơn vị.
 
X
C
kK
X
A
XABXB

C
C
C
dqFe
Fe
td
td
11
2
22
3
1
'
 (2-59)
Trong đó: 84,1
Fe
dq
dqFe
C
C
K (Bảng 16)
Đạo h
àm CT 2-59 và cho triệt tiêu: 0
'

dX
dC
td
Để xác định trị số X
tương ứng với giá th

ành vật liệu tác dụng cực tiểu từ phương trình:
0
45
 DCXBXX (2-60)

924,106,1.84,1.
977,229.3
39,340.2

3
2
509,0
977,229.3
401,351
3
320,0
977,229
)09,68968,34(
.
3
2
.
3
2
1
1
1
1
1
22








kK
B
C
D
B
A
C
B
AB
B
dqFe
Thayvào (2-60): X
5
+ 0,320.X
4
- 0,509.X- 1,924=0
Gi
ải phương trình trên bằng phương pháp dò ta được : X=1,21
Tương ứng với trị số
068,2
4
 X


So sánh với phạm vi trị số

cho trong Bảng 17


4,2;8,1

Để chọn được

còn phải căn cứ vào những tham số kĩ thuật của
mba thiết kế:
1. Tổn hao không tải: ).(
'
0
ggttf
GpGpkP 
Trong đó: + p
t
; p
g
suất tổn hao trong trụ và gông (bảng 45)
P
t
= 1,295 (w/kg) ; p
g
=1,251(w/kg)
+ k
’
f
: hệ số phụ, (Bảng 43) ; k

’
f
=1,25
G
t
,G
g
;theo biểu thức (2-42) và (2-48)
2. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải
(%)
10
10
.
10.
3
2
S
Q
S
Q
i
ox

Với Q là công suất từ hoá, gần đúng tính bởi công thức :

)(
''

QQQkQ
fcf


Trong đó:
+
''
f
k : hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại
lá tôn lấy 2,1k
''
f

+Q
c
: công suất tổn hao chung của trụ và gông:
Q
c
=q
t
.G
t
+ q
g
.G
g
(VA) (2-64)
q
t
;q
g
là suất tổn hao của trụ và gông: Bảng 50 q
t

=1,775
(VA/kg)
q
g
=1,675
(VA/kg)
+Q
f
: công suất từ hoá phụ đối với “góc”
Q
f
= 40 q
t
.G
0
=(VA) 40 .1,775. G
0
=71. G
0

G
0
là trọng lượng của một góc
3334334
0
74,21.176,0.813,0.015,1.10.486,0 10.486,0 XXXAkkG
ldg

+


Q : công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá
thép

t
TqQ .2,3


(VA) =3,2 .4000 T
t
(2-67)
+

q
: suất từ hoá khe hở: bảng 50
Tiết diện tác dụng của của trụ : T
t
=
223
0198,0785,0 XXAk
ld

Trong tính toán sơ bộ có thể coi gần đúng dòng điện không
tải i
0
=i
0x
3. Mật độ dòng điện trong dây quấn:
dqdq
dq
dq

nf
GG
G
GK
Pk
1
10.219,42
10.75,1433
.10.4,2
4600.93,0
.
6
12
12
.


Trong đó : +
2
1
X
C
G
dq

+K=2,4.10
-12
+k
f
=0,93

Đối với MBA dầu
6
10.5,4
Cu
(A/m
2
)