Đồ án - Máy biến áp 250kva docx

Đồ án
Máy biến áp 250kva
Đồ án môn học
môn Máy điện
Mc Lc
ỏn 1
Mỏy bi n ỏp 250kva 1
M c L c 2
L I NểI U 3
PH N I: T NG QUAN V MY BI N P 5
1.1 VI NẫT KHI QUT V MY BI N P 5
1.2 NH NGH A MY BI N P 6
1.3 CC L NG NH M C 7
1.4 CễNG D NG C A MBA 7
1.5 C U T O C A MY BI N P 8
1.6 NGUYấN Lí LM VI C C A MBA 13
1.7 TIấU CHU N HểA TRONG VI C CH T O MBA I N L C: 15
1.8 M C CH YấU C U V NHI M V : 15
PH N II: THI T K 18
CH NG 1 : T NH TON CC K CH TH C CH Y U C A MY BI N P. 20
1.1 XC NH CC I L NG I N C B N C A MBA. 20
CH NG 2: THI T K M CH T 22
2.1 CH N TễN SILIC 22
2.2 C T L THẫP 23
2.3 T NH CH N S B M CH T 24
CH NG III: T NH TON DY QU N MY BI N P 31
3.1 CC YấU C U CHUNG 31
3.2 T NH TON DY QU N H P. 32
3.3 T NH TON DY QU N CAO P. 36
CH NG IV: T NH TON THAM S KHễNG T I NG N M CH 41
4.1 XC NH T N HAO NG N M CH. 42

4.2 XC NH I N P NG N M CH (Un) 46
4.3 T NH DềNG I N NG N M CH C C I 47
4.4 T NH L C C GI I LC NG N M CH 47
4.5 T NH NG SU T C A DY QU N 49
CH NG V: T NH TON CU I C NG M CH T 50
5.1. XC NH K CH TH C C TH C A LếI S T 51
5.2 T NH T N HAO KHễNG T I 54
5.3 HI U SU T C A MBA. 57
5.4 CHI PH V T LI U TC D NG 57
57
CH NG VI: T NH TON NHI T MY BI N P 58
6.1 I C NG. 58
6.2 T NH TON C TH V NHI T C A MBA. 59
PH N III: K T C U MY BI N P 67
I. K T C U V 67
II. K T C U RU T MY 67
III. L P RU T VO V 68
IV. B TR CC CHI TI T TRấN N P MY 68
V. K T C U MY HON CH NH 68
GVHD: Th.S Võ Tiến Trung
SVTH: Nguyễn Doãn Hng
2
Đồ án môn học
môn Máy điện
LI NểI U
Ngy nay trỡnh khoa hc k thut phỏt trin mnh m. ó cú nhiu nh mỏy,
xớ nghip ra i vi trỡnh cụng ngh cao, hin i hoỏ trờn c nc vỡ vy yờu cu
t nc phi cú mt h thng in n nh, cht lng cao ỏp ng v phc v c
lc cho sn xut v i sng. m bo iu ú vic truyn ti in nng phi ngy
cng i mi v hon thin v cỏc trang thit b v k thut. Mỏy bin ỏp in lc l

mt b phn rt quan trng trong h thng in, vic ti in nng i xa t nh mỏy
in b phn tiờu th trong cỏc h thng in hin nay cn phi cú ti thiu 3 n 4 ln
tng gim in ỏp do ú tng cụng sut t (hay dung lng) ca cỏc mỏy bin ỏp gp
my ln cụng sut ca mỏy phỏt in. Gn õy ngi ta tớnh ra rng nú cú th gp n
6 hay 8 ln hay cao hn na, hiu sut ca mỏy bin ỏp thng rt ln 98-99% nhng
vỡ s lng mỏy bin ỏp khỏ nhiu nờn tng tiờu hao trong h hng rt ỏng k vỡ th
cn chỳ ý n vic gim tn hao nht l tn hao khụng ti trong mỏy bin ỏp. gii
quyt vn ny hin nay trong nghnh ch to mỏy bin ỏp, ngi ta ch yu s
dng thộp cỏn lnh, cú sut tn hao v cụng sut t hoỏ thp mt khỏc cũn thay i cỏc
kt cu t mt cỏch thớch hp nh ghộp mi nghiờng cỏc lỏ thộp tụn trong lừi thộp,
thay cỏc kt cu bu lụng ộp tr v xuyờn lừi thộp bng cỏc vũng ai ộp hay hay dựng
nhng qui trỡnh cụng ngh mi v ct dp lỏ thộp, t ng v lỏ thộp, v lp rỏp
nh vy m cụng sut v in ỏp ca cỏc mba ó c nõng cao rừ rt.
Ta bit rng mỏy bin ỏp in lc (MBAL) l mt b phn rt quan trng trong
h thng in, MBAL ngõm du l loi mỏy c s dng rt ph bin hin nay do
nhng u im vt tri ca loi mỏy ny cú c. Nh ú m MBAL ngõm du
ngy cng c s dng rng rói hn v khụng ngng c ci tin sao cho phc v
nhu cu ca ngi s dng c tt nht.
Nhõn dp ny cho phộp em by t li cm n sõu sc nht ti thy giỏo Vừ Tin
Trung - ngi thy ó tn tỡnh hng dn em trong sut quỏ trỡnh hc tp v nghiờn
cu. ng thi em xin chõn thnh cm n ti cỏc thy cụ giỏo trong khoa in ó
nhit tỡnh ging dy v tt c cỏc bn bố, c bit l cỏc bn trong lp HLT - in
K1 ó ng viờn giỳp v to iu kin thun li cho em hon thnh ỏn ny.
GVHD: Th.S Võ Tiến Trung
SVTH: Nguyễn Doãn Hng
3
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng vì năng lực còn hạn chế nên Đồ án không thể
tránh khỏi những thiếu sót về cả nội dung lẫn hình thức. Vì vậy, em rất mong nhận

được những lời chỉ bảo quí báu của các thầy cô giáo và những góp ý của bạn đọc.
Vinh ngày 30 tháng 04 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Doãn Hưng
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
4
Máy biến áp
tăng áp
Đường dây tải
Máy biến áp
giảm áp
Hộ tiêu thụ
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP
1.1 VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP
Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải
điện (hình 1.1). Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một
vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao
cho kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật.
Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản
Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được
tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết
diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tổn
hao năng lượng trên đường dây cũng sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất
lớn đi xa, ít tổn hao và tiết kiệm kim loại màu trên đường dây người ta phải dùng điện
áp cao, dẫn điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35, 110, 220 và 500 KV. Trên
thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an
toàn, mà chỉ phát ra điện áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu

đường dây lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V,
500V hay cùng lắm đến 6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có
thiết bị giảm điện áp xuống. Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện
tức đầu đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêu thụ gọi là
các máy biến áp (MBA).
Thực ra trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhà
máy điện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần tăng và
giảm điện áp như vậy. Do đó tổng công suất của các MBA trong hệ thống điện lực
thường gấp ba, bốn lần công suất của trạm phát điện. Những MBA dùng trong hệ
thống điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất. Từ đó ta cũng thấy rõ, MBA
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
5
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hóa năng
lượng.
Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực là thiết kế chế tạo những
MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu mới chế tạo để giảm
trọng lượng và kích thước máy.
Nước ta hiện nay ngành chế tạo MBA đã thực sự có một chỗ đứng trong việc
đáp ứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa nước nhà. Hiện nay chúng ta
đã sản xuất được những MBA có dung lượng 63000KVA với điện áp 110KV.
1.2 ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP
1. Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên nguyên lí
cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một
hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. Kí hiệu một
MBA đơn giản như hình 1.2

Hình 1.2 Kí hiệu MBA

Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC). Đầu ra
của MBA được nối với tải gọi là thứ cấp (TC).
2. Khi điện áp đầu ra (thứ cấp) lớn hơn điện áp vào (sơ cấp) ta có MBA tăng áp
khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp.
3. a/ Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp:
+
1
U
: Điện áp sơ cấp
+
1
I
: Dòng điện qua cuộn sơ cấp
+
1
P
: Công suất sơ cấp
+
1
W

: Số vòng dây của cuộn sơ cấp
b/ Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp:
+
2
U
: Điện áp thứ cấp
+
2
I

: Dòng điện qua cuộn thứ cấp
+
2
P
: Công suất thứ cấp
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
6
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
+
2
W
: Số vòng dây của cuộn thứ cấp
1.3 CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC
Các lượng định mức của MBA do mỗi nhà chế tạo qui định sao cho phù hợp
với từng loại máy.
Có 3 đại lượng định mức cơ bản của MBA:
a. Điện áp định mức (U
đm
)
- Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U
1đm
, là điện áp qui định cho dây quấn sơ
cấp.
- Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U
2đm
, là điện áp giữa các cực của dây quấn
thứ cấp. Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định
mức, người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định mức là điện áp pha, với MBA 3

pha là điện áp dây. Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường là KV.
b. Dòng điện định mức (I
đm
)
- Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của MBA,
ứng với công suất định mức và điện áp định mức. Đối với MBA 1 pha dòng điện định
mức là dòng điện pha. Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây.
c. Công suất định mức (S
đm
)
- Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức. Công suất
định mức kí hiệu là S
đm
, dơn vị là VA, KVA.
Đối với MBA 1 pha công suất định mức là :
2 2 1 1
. .
dm dm dm dm dm
S U I U I= =
(1-1)
Đối với MBA 3 pha công suất định mức là :
2 2 1 1
3. . 3. .
dm dm dm dm dm
S U I U I= =
(1-2)
1.4 CÔNG DỤNG CỦA MBA
MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống, phục vụ con người với
các mục đích khác nhau như:
+ Trong các thiết bị lò nung có MBA lò.

+ Trong hàn điện có MBA hàn.
+ Làm nguồn cho các thiết bị điện, thiết bị điện tử công suất.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
7
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
+ Trong lĩnh vực đo lường (máy biến dòng, máy biến điện áp…)
+ Máy biến áp thử nghiệm.
+ Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện.
Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng, dùng để truyền tải
và phân phối điện năng, vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các trung tâm
tiêu thụ điện (các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ…) vì thế cần phải xây dựng các
hệ thống truyền tải điện năng.
Điện áp do nhà máy phát ra thường là: 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV. Để nâng
cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện
chạy trên đường dây, bằng cách nâng cao điện áp truyền, vì vậy ở đầu đường dây cần
lắp đặt MBA tăng áp 110 KV; 220KV; 500 KV; và ở cuối đường dây cần đặt MBA
hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ, thường là 127V đến 500V và các động cơ
công suất lớn thường là 3 đến 6 KV.
1.5 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp có 2 bộ phận chính đó là: Lõi sắt và Dây quấn. Ngoài ra còn có
các bộ phận khác như vỏ máy và hệ thống làm mát.
1.5.1 Lõi sắt máy biến áp
Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ
những vật liệu dẫn từ tốt như thép lá kĩ thuật điện. Ngày nay loại tôn cán lạnh được sử
dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo lõi sắt, do tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí sắp
xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ định hướng, do đó suất tổn hao
giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng. Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian, dùng
tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi sắt lên tới 1,6 đến 1,65 T

(Tesla), trong khi đó tôn cán nóng chỉ tăng được từ 1,3 đến 1,45 T, từ đó giảm được
tổn hao trong máy, dẫn đến giảm được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt
đáng kể chiều cao của MBA, rất thuận tiện cho việc chuyên chở. Tuy nhiên tôn cán
lạnh giá thành có đắt hơn, nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng máy nên
người ta tính rằng những MBA được chế tạo bằng loại tôn này trong vận hành vẫn
kinh tế hơn MBA được làm bằng tôn cán nóng.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
8
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
Hiện nay ở các nước, tất cả các MBA điện lực đều được thiết kế bởi tôn các
lạnh, (như các loại tôn cán lạnh của Nga, Nhật, Mỹ, CHLB Đức…v.v)
Lõi sắt gồm 2 bộ phận chính đó là trụ (T) và gông (G).
Trụ là nơi để đặt dây quấn.
Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.
Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín.
Lá thép kĩ thuật điện được sử dụng thường có độ dày từ (0,35 tới 0,5) mm hai
mặt được sơn cách điện.
Trong MBA dầu thì toàn bộ lõi sắt và dây quấn đều được ngâm trong dầu biến áp.
Theo sự phân bố sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn mà ta có các loại
lõi sắt như sau:
a. Lõi sắt kiểu trụ: dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ chỉ giáp phía trên và phía
dưới dây quấn mà không bao lấy mặt ngoài của dây quấn, trụ sắt thường bó trí đứng,
tiết diện trụ có dạng gần hình tròn, kết cấu này đơn giản, làm việc bảo đảm, dùng ít vật
liệu, vì vậy hiện nay hầu hết các MBA điện lực đều sử dụng kiểu lõi sắt này (hình 1.3).
b. Lõi sắt kiểu bọc: Kiểu này gông từ không những bao lấy phần trên và phần
dưới dây quấn mà còn bao cả mặt bên của dây quấn. Lõi sắt như bọc lấy dây quấn, trụ
thường để nằm ngang, tiết diện trụ có dạng hình chữ nhật. MBA loại này có ưu điểm là
không cao nên vận chuyển dễ dàng, giảm được chiều dài của dây dẫn từ dây quấn đến

sứ ra, chống sét tốt vì dùng dây quấn xen kẽ nên điện dung dây quấn C
dq
lớn, điện
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
Hình 1.3: Kết cấu mạch từ kiểu trụ
a. Một pha, b. Ba pha
9
Đồ án môn học
môn Máy điện
dung i vi t C

nh nờn s phõn b in ỏp sột trờn dõy qun u hn. Nhng kiu
lừi st ny cú nhc im l ch to phc tp c lừi st v dõy qun, cỏc lỏ thộp k
thut in nhiu loi kớch thc khỏc nhau khi dõy qun qun thnh ng tit din trũn,
trong trng hp dõy qun qun thnh ng ch nht thỡ bn v c kộm vỡ cỏc lc c
tỏc dng lờn dõy qun khụng u, tn nguyờn vt liu. Lừi st loi ny thng c s
dng ch to cho cỏc MBA lũ in.
c. Lừi st kiu tr bc (hỡnh 1.4): L kiu lừi st cú s liờn h gia kiu tr v
kiu bc. Kiu ny hay dựng trong cỏc MBA mt pha hay ba pha vi cụng sut ln
(hn 100000KVA /1 pha) v gim bt chiu cao ca tr ta cú th san gụng sang hai bờn.
i vi MBA cú lừi st kiu bc v kiu tr bc thỡ hai tr st phớa ngoi cng
thuc v gụng. gim tn hao do dũng in xoỏy gõy nờn, lừi st c ghộp t
nhng lỏ thộp k thut in cú dy 0,35mm cú ph sn cỏch in trờn b mt.
Cỏc kiu ghộp tr v gụng vi nhau: Theo cỏc phng phỏp ghộp tr v gụng
vo nhau ta cú th chia lừi st thnh 2 kiu ú l lừi ghộp ni v ghộp xen k.
Ghộp ni l kiu ghộp m gụng v tr ghộp riờng sau ú c em ni vi nhau
nh nhng x v bulong ộp (hỡnh 1.6a). kiu ghộp ny ghộp n gin nhng khe h
khụng khớ gia tr v gụng ln nờn tn hao v dũng in khụng ti ln, vỡ th m kiu
ny ớt c s dng.

Ghộp xen k l tng lp lỏ thộp ca tr v gụng ln lt t xen k (hỡnh 1.6b)
sau ú dựng x ộp v bulong ộp cht. Mun lng dõy vo thỡ d ht phn gụng trờn ra,
cho dõy qun ó c qun trờn ng bakelit lng vo tr, tr c nờm cht vi ng
bakelit bng cỏch nờm cỏch in (g, bakelit) sau ú xp lỏ thộp vo gụng nh c v
ộp gụng li.
gim bt tn hao do tớnh dn t khụng ng hng khi ghộp cỏc lỏ thộp ta
cú th thờm nhng mi ni nghiờng gia tr v bn gúc, hay cú th ct vỏt gúc lỏ thộp
k thut in nh (hỡnh 1.6.c.d.e).
Do dõy qun thng qun thnh hỡnh trũn, nờn tit din ngang ca tr st
thng lm thnh hỡnh bc thang gn trũn.
Gụng t vỡ khụng qun dõy do ú thun tin cho vic ch to tit din
ngang ca gụng cú th lm n gin, hỡnh vuụng hỡnh ch nht hay ch T. Tuy nhiờn
GVHD: Th.S Võ Tiến Trung
SVTH: Nguyễn Doãn Hng
10
Hỡnh 1.4 Mch t kiu tr bc
1: Tr 2: Gụng 3: Dõy qun
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
hiện nay hầu hết các MBA điện lực người ta hay dùng tiết diện gông hình bậc thang có
số bậc gần bằng số bậc của tiết diện trụ.

Hình 1.6 Thứ tự ghép lõi sắt ba pha.
a. Ghép nối b. Ghép xen kẽ mối nối thẳng; c. Ghép xen kẽ mối nối nghiêng 4 góc
d. Ghép xen kẽ mối nối nghiêng 6 góc; e. ghép xen kẽ hỗn hợp.
1.5.2 Dây quấn máy biến áp.
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào
và truyền năng lượng ra. Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có thể bằng
nhôm (ít phổ biến).
Dây quấn gồm nhiều vòng dây và được lồng vào trụ lõi sắt giữa các vòng

dây, dây quấn có cách điện với nhau và các cuộn dây được cách điện với lõi.
Dây quấn MBA gồm có 2 cuộn cuộn cao áp (CA) cuộn hạ áp (HA) đôi khi
còn có cuộn trung áp (TA).
Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA, người ta chia ra hai loại dây quấn chính
đó là: Dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ
H×nh 1.7 D©y quÊn ®ång t©m
H×nh 1.7 D©y quÊn ®ång t©m
a. Dây quấn đồng tâm (hình 1.7): Cuộn CA và HA là những hình ống đồng tâm, bố
trí cuộn HA đặt sát trụ còn cuộn CA đặt ngoài. Bố trí cuộn CA đặt ngoài sẽ đơn giản
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
11

a. b.
Lượt 1
Lượt 2
c.
Lượt 1 Lượt 2
d.
e.
Lượt 2
Lượt 1
Lượt 2 Lượt 1
Đồ án môn học
môn Máy điện
uc vic rỳt u dõy iu chnh in ỏp cng nh gim c kớch thc rónh cỏch
in gia cỏc cun dõy v gia cun dõy vi tr st.
b. Dõy qun xen k: Cun CA v HA c qun thnh tng bỏnh cú chiu cao thp
v qun xen k, do ú gim c lc dc trc khi ngn mch. Dõy qun xen k cú
nhiu rónh du ngang nờn tn nhit tt nhng v mt c thi kộm vng chc so vi dõy

qun ng õm. Dõy qun kiu ny cú nhiu mi hn gia cỏc bỏnh dõy.
1.5.3 V mỏy bin ỏp:
V MBA l b phn bo v lừi MBA trỏnh tỏc ng ca cỏc iu kin ngoi
cnh nh mụi trng khớ hu. V MBA gm hai b phn thựng v np thựng.
a. Thựng MBA: Thựng mỏy lm bng thộp, thng l hỡnh bu dc. Lỳc MBA
lm vic, mt phn nng lng b tiờu hao, thoỏt ra di dng nhit t núng lừi thộp,
dõy cun v cỏc b phn khỏc lm cho nhit ca MBA tng lờn. Do ú gia MBA
v mụi trng xung quanh cú mt hiu s nhit gi l nhit chờnh. Nu nhit
chờnh vt quỏ qui nh thỡ s lm gim tui th cỏch in v cú th gõy s c i vi
MBA.
Trong cỏc MBA tng cng lm ngui MBA khi vn hnh thỡ lừi MBA c
ngõm trong mụi trng du. Nh s i lu trong du, nhit truyn t cỏc b phn bờn
trong MBA sang du ri t du qua vỏch thựng v truyn ra mụi trng xung quanh.
Lp du sỏt vỏch thựng ngui dn s chuyn dn xung phớa di v li tip tc lm
ngui mt cỏch tun hon cỏc b phn bờn trong MBA. Mt khỏc du MBA cũn lm
nhim v tng cng cỏch in.
Tựy theo dung lng MBA, m hỡnh dỏng v kt cu thựng du khỏc nhau. Loi
thựng du n gin nht l thựng du phng thng dựng cho cỏc MBA dung lng t
30KVA tr xung.
i vi cỏc MBA c trung bỡnh v ln, ngi ta dựng loi thựng du cú ng hay
loi thựng cú b tn nhit.
GVHD: Th.S Võ Tiến Trung
SVTH: Nguyễn Doãn Hng
12
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn

Hình 1.9 Thùng dầu kiểu ống Hình 1.10 Thùng dầu có bộ tản nhiệt
Ở những MBA có dung lượng đến 10.000KVA. Ta dùng những bộ tản nhiệt có
thêm quạt gió để tăng cường làm nguội MBA.

Ở những MBA dùng trong trạm thủy điện, dầu được bơm qua một hệ thống ống nước
để tăng cường làm nguội máy.
b. Nắp thùng: Nắp thùng MBA dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết
máy quan trọng như: Các sứ ra của đầu dây CA và HA, bình giãn dầu, ống bảo hiểm,
hệ thống rơle bảo vệ, bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp
của dây quấn CA.
Các sứ ra của dây cuốn CA và HA làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn ra với
vỏ máy. Điện áp càng cao thì kích thước và trọng lượng sứ ra càng lớn.
Bình giãn dầu: Là một thùng hình trụ bằng thép đặt nằm ngang trên nắp thùng và
nối với thùng bằng một ống dẫn dầu. Để bảo đảm dầu trong thùng luôn luôn đầy, phải
duy trì dầu ở một mức nhất định. Dầu trong thùng MBA thông qua bình giãn dầu giãn
nở tự do. Ống chỉ mức dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu để theo dõi mức đầu bên trong.
Ống bảo hiểm: Làm bằng thép thường là trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một
đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh. Nếu vì lí do nào đó mà áp suất dầu trong thùng cao quá
mức cho phép thì đĩa thủy tinh sẽ vỡ để dầu thoát ra lối đó tránh hư hỏng MBA. Chú ý
ống bảo hiểm đầu đặt đĩa thủy tinh quay về phía ít người qua lại hay những vị trí ít
nguy hiểm nhất.
1.6 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA
Nguyên lý làm việc của MBA dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ
thông biến thiên của lõi thép sinh ra.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
13
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
Các cuộn dấy sơ cấp và thứ cấp trong một MBA không có liên hệ với nhau về
điện mà chỉ có liên hệ với nhau về từ.
Xét sơ dồ nguyên lý của một MBA1 pha (hình 1.11).
Hình 1.11 Nguyên lý làm việc của MBA
Đây là sơ đồ MBA 1 pha 2 dây quấn, máy gồm có 2 cuộn dây. Cuộn sơ cấp có

1
w
vòng dây và có cuộn thứ cấp có
2
w
vòng dây được quấn trên lõi thép.
Khi đặt một điện áp xoay chiều
1
v
vào dây cuốn sơ cấp trong đó sẽ có dòng điện
1
i
. Trong lõi thép và sinh ra từ thông
φ
móc vòng với cả hai cuộn dây sơ cấp và thứ
cấp, cảm ứng ra các sức điện động
1
e
và
2
e
, ở cuộn sơ cấp có sức điện động sẽ sinh ra
dòng điện
1
i
đưa ra tải với điện áp là
2
u
.
Giả thiết điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì thừ thông do nó sinh ra

cũng là một hàm số hình sin.
t
m
ωφφ
sin.=
(1-3)
Do đó theo định luật cảm ứng điện từ, sức điện động cảm ứng trong các dây quấn
sơ cấp và thứ cấp là:
)
2
sin( 2cos
sin.

11111
π
ωωφω
ωφ
φ
−=−=−=−= tEtw
dt
td
w
dt
d
we
m
m
(1-4-a)
)
2

sin( 2cos
sin.

22222
π
ωωφω
ωφ
φ
−=−=−=−= tEtw
dt
td
w
dt
d
we
m
m
(1-4-b)
Trong đó:
m
mm
wf
wfw
E
φ
φπφω
44,4
2
2
.

2

1
11
1
===
(1-5-a)
m
mm
wf
wfw
E
φ
φπφω
44,4
2
2
.
2

2
22
2
===
(1-5-b)
Là giá trị hiệu dụng của các sức điện động của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Dựa vào
biểu thức(1-3a,b) ta có thể đưa ra tỉ số biến đổi của MBA như sau:
2
1
2

1
w
w
E
E
k ==
(1-6)
Nếu không kể điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi U1
≈
E1, U2
≈
E2 do
đó k có thể coi như tỉ số điện áp giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
14
I
1
I
2
Z
t
W
1
W
2
U
1
U
2

Đồ án môn học
môn Máy điện

2
1
2
1
U
U
E
E
k =
(1-7)
1.7 TIấU CHUN HểA TRONG VIC CH TO MBA IN LC:
MBA in lc c ch to vi tớnh nng c qui nh theo tiờu chun nh
nc nh sau:
Theo tiờu chun Vit Nam TCVN 6391-1-1998 cú cỏc qui nh.
- iu kin lm vic ca MBA. cao khụng quỏ 100m so vi mc nc bin,
nhit ca khụng khớ xung quanh nm trong phm vi -20
o
C n -40
o
C. Trong trng
hp ny bin ỏp c lm ngui bng nc thỡ nhit nc u vo khụng vt quỏ
25
o
C.
- V dũng cụng sut: Cỏc giỏ tr u tiờn ca cụng sut nh mc i vi MBA
cụng sut n 10MVA c chn theo dóy R10 ca 10; 16; 25; 63; 100; 160; 250;
400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300; 10.000 KVA. Nu l MBA mt pha thỡ cụng

sut ly bng 1/3 s liu tõm.
- V in ỏp cú cỏc mc sau: 0,22; 0,38; 3,6; 10; 22; 35; 110; 220; 500kV. Tiờu
chun cng cú qui nh ký hiu v cỏch u ni vi gúc lch pha trong MBA 3 pha
nh sau: Kiu ni sao, tam giỏc hoc zic-zac cỏc dõy pha ca MBA 3 pha v c
ỏnh du bng cỏc ch Y, D v Z cho cỏc cun dõy cao ỏp v y, d, z cho cỏc cun dõy
h ỏp. Nu im trung tớnh ca cun dõy núi vi Y (y) hoc Z (z) c a ra ngoi
thỡ vc ỏnh du phi l YN (yn) hoc ZN (zn) cho cỏc phớa CA v HA.
Cỏc ký hiu bng ch liờn quan n cỏc cun dõy khỏc nhau ca mt MBA u
c ghi theo th t gim dn ca in ỏp nh mc.
S lch pha ca cun dõy 3 pha gia in ỏp dõy th cp MBA 3 pha so vi
in ỏp dõy so cp thng c ch th bng ch s ca ng h gi, trong ú vect
in ỏp s cp luụn ch s 12 trờn mt ng h tng trng cho kim phỳt. Vect in
ỏp th cp s lch pha tng ng cỏc v trớ ln lt ch cỏc gi trong ú sú 12 cú th
coi l s 0 (ch s cng cao thỡ s chm pha cng ln).
1.8 MC CH YấU CU V NHIM V:
m bo v tớnh toỏn hp lý tn ớt thi gian, vic tớnh toỏn MBA s ln lt
tin hnh theo trỡnh t nh sau:
GVHD: Th.S Võ Tiến Trung
SVTH: Nguyễn Doãn Hng
15
Đồ án môn học
môn Máy điện
1. Xỏc nh cỏc i lng c bn:
- Trỡnh dũng in pha, in ỏp pha ca cỏc dõy qun
- Xỏc nh in ỏp th ca cỏc dõy qun
- Xỏc nh cỏc thnh phn ca in ỏp ngn mnh
2. Tớnh toỏn cỏc kớch thc ch yu
- Chn s v kt cu lừi st
- Chn loi v mó hiu tụn Silic, cỏch in ca chỳng, chn cng t cm ca
lừi st.

- Chn cỏc kt cu v xỏc nh cỏc khang cỏch cỏch in chớnh ca cun dõy.
- Tớnh toỏn s b MBA chn quan h kớch thc ch yu.
- Xỏc nh ng kớnh tr, chiu cao dõy qun, tớnh túan s b lừi st.
3. Tớnh toỏn dõy qun CA v HA
- Chn dõy qun CA v HA
- Tớnh cun dõy HA
- Tớnh cun dõy CA
4. Tớnh toỏn ngn mch
- Xỏc dnh tn hao ngn mch
- Tớnh ton in ỏp ngn mch
- Tớnh lc c ca dõy qun khi MBA b ngn mch
5. Tớnh toỏn cui cựng v h thng mch t v tham s khụng ti ca mỏy MBA
- Xỏc nh kớch thc c th ca lừi st
- Xỏc nh tn hao khụng ti
- Xỏc nh dũng in khụng ti v hiu sut
6. Tớnh toỏn nhit v h thng lm ngui MBA
- Quỏ trỡnh truyn nhit trong MBA
- Khỏi nim h thng lm ngui MBA
- Tiờu chun v nhit chờnh
- Tớnh toỏn nhit MBA
- Tớnh toỏn gn ỳng trng lng v th tớch b gión du
7. Tớnh toỏn v la chn mt s chi tit kt cu
GVHD: Th.S Võ Tiến Trung
SVTH: Nguyễn Doãn Hng
16
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
Phần này có trình bày cách tính và chọn một số chi tiết kết cấu quan trọng như
bu lông ép gông, và một số đai ép, vách nắp đáy thùng, bình giãn nở dầu, bộ phận tản
nhiệt.

GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
17
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
PHẦN II: THIẾT KẾ
Chương 1: Tính toán kích thước chủ yếu của máy biến áp.
Chương 2: Thiết kế mạch từ.
Chương 3: Tính toán dây quấn.
Chương 4: Tính toán tham số không tải.
Chương 5: Tính toán cuối cùng mạch từ.
Chương 6: Tính toán nhiệt máy biến áp.
Chương 7: Kết cấu máy biến áp.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
18
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
PHẦN II: THIẾT KẾ
Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu hai dây quấn công
suất 250KVA.
Các số liệu ban đầu: - Dung lượng S = 250 KVA.
- Điện áp bên cao áp U
CA
= (22
±
2*2.5%) kV.
- Điện áp bên hạ áp U
HA
= 400 V

- Tần số f =50 Hz.
- Tổ nối dây Y/Y0-11.
- Tổn hao không tải : P
0
= 750 W.
- Tổn hao ngắn mạch : P
n
= 4000 W.
- Điện áp ngắn mạch : u
n
% = 5%.
- Dòng điện không tải : i
0
% = 1,5%.
Máy biến áp để ngoài trời và làm việc liên tục.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
19
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY
BIẾN ÁP.
1.1 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MBA.
Dựa vào các số liệu ban đầu của nhiệm vụ thiết kế đã cho ta phải xác định các đại
lượng điện cơ bản sau đây:
1. Dung lượng một pha:

m
S
S

f
=
(1-8)
Thay số
250=S
KVA ta được

33,83
3
250
===
m
S
S
f
[kVA]
Dung lượng trong mỗi trụ:
33,83
3
250
'
===
t
S
S
[kVA] (1-9)
2. Dòng điện dây định mức.
Phía cao áp:
3 3
2

2
.10 250.10
6,56
3. 3.22000
S
I
U
= = =
[A] (1-10-a)
Phía hạ áp:
84,360
400.3
10.250
.3
10.
3
1
3
1
===
U
S
I
[A] (1-10-b)
3. Dòng điện pha định mức.
Vì tổ nối dây của mba là Y/Y
0-11
nên:
56,6
22

== II
f
[A] (1-12-a)
84,360
11
== II
f
[A] (1-12-b)
4. Điện áp pha định mức.
12702
3
22000
3
2
2
===
U
U
f
[V] (1-13-a)

231
3
400
3
1
1
===
U
U

f
[V] (1-13-b)
5. Xác định điện áp thử các dây quấn.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
20
Đồ án môn học
môn Máy điện
õy l yu t quan trng xỏc nh khong cỏch, cỏch in, gia cỏc dõy qun, cỏc
thnh phn in dn khỏc. V cỏc b phn ni t ca MBA (tra bng 2 trang 185.
Sỏch: Thit k MBA in lc - Tỏc gi: Phan T Th - Nh Xut Bn Khoa Hc K
Thut [1]).
Với dây quấn cao áp:
35
2
=
th
U
[KV]
Với dây quấn hạ áp:
5
1
=
th
U
[KV]
6. Hệ số quy đổi từ trờng tản lấy
95,0=
r
k

(hệ số Rogovski)
7. Các thành phần điện áp ngắn mạch:
%6,1
250.10
4000
.10
===
S
p
u
n
nr
(1-14-a)
%44,26,15
2222
===
nrnnx
uuu
(1-14-b)
GVHD: Th.S Võ Tiến Trung
SVTH: Nguyễn Doãn Hng
21
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH TỪ
2.1 CHỌN TÔN SILIC
Lõi sắt là phần mạch từ của MBA, là phần dẫn từ thông chính của MBA. Do đó
khi thiết kế cần phải đảm bảo làm sao cho thỏa mãn những yêu cầu như, tổn hao sắt
chính và phụ nhỏ, dòng điện không tải nhỏ, lượng tôn silic sử dụng làm sao cho ít nhất
và hệ số điền đầy của lõi sắt lớn. Mặt khác lõi sắt còn làm khung mà trên đó gắn nhiều

bộ phận quan trọng của MBA như: Dây quấn, giá đỡ dây dẫn ra, đối với một số MBA
còn gắn cả nắp máy để có thể nâng cẩu toàn bộ lõi sắt ra khỏi vỏ khi sửa chữa. Hơn
thế nữa lõi sắt còn có thể chịu được những ứng lực cơ học lớn khi dây quấn bị ngắn
mạch.
Để các yêu cầu đối với mạch từ như trên được thoả mãn thì việc chọn loại tôn
siclic như thế nào là rất quan trọng, với silic có độ dày bao nhiêu, thành phần silic bao
nhiêu là được. Khi tôn silic có thành phần silic trong lá tôn cao quá thì lá tôn sẽ bị dòn,
độ đàn hồi kém đi.
Ở đây ta chọn loại tôn cán lạnh là vì loại tôn này có ưu điểm vượt trội về khả
năng dẫn từ và giảm hao mòn so với tôn cán mỏng. Tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí
sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ không đẳng hướng, do đó
suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng. Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo
thời gian dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi thép lên tới (1,6
÷ 1,65)T trong khi đó tôn cán nóng chỉ là (1,4 ÷ 1,45)T Từ đó giảm được tổn hao trong
máy, giảm được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt được đáng kể chiều
cao của MBA, rất thuận lợi cho việc chuyên chở. Tuy nhiên giá thành tôn cán lạnh có
hơi cao nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng nên người ta tính rằng vẫn
kinh tế hơn những loại MBA được chế tạo bởi tôn cán nóng. Qua sự so sánh trên tôi
quyết định dùng tôn cán lạnh độ dầy 0.35(mm) mã hiệu 3404 làm vật liệu chế tạo
MBA.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
22
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
2.2 CẮT LÁ THÉP
Do ta sử dụng loại tôn cán lạnh mà do loại tôn cán lạnh có tính dẫn từ không
đẳng hướng nên việc ghép nối giữa trụ và gông không thể thực hiện kiểu mối nối
vuông góc như tôn cán nóng được vì như vậy góc ghép nối α≠0 khá lớn làm tăng tổn
hao sắt (hình 2.1a) mà ta phải dùng mối nối nghiêng hay là phải cắt vát lá tôn như

(hình 2.2) khi đó góc α ≠ 0 sẽ nhỏ đi và tổn hao sắt sẽ giảm đáng kể (hình 2.1b).
Huãng c¸n
Hình 2.1 Mối nối giữa gông và trụ
a. Mối nối thẳng. b. Mối nối chéo.
Hình 2.2 Lá tôn cắt vát.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
23
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
Khi cắt tôn xong ta sẽ phải xử lí cho tốt bavia, và ta phải ủ lại những lá tôn vừa
cắt xong để cho những tinh thể kim loại trong vết cắt trở lại định hướng ban đầu. Các
lá thép kĩ thuật điện sau đó được sơn phủ cách điện mặt ngoài trước khi ghép chúng lại
với nhau.
2.3 TÍNH CHỌN SƠ BỘ MẠCH TỪ
1. Chọn số bậc thang trong trụ.
Ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày là 0,35 mm. Theo bảng 11 [Tài
liệu 1], ta chọn từ cảm trong trụ là:
6,1=
T
B
T, ép trụ bằng nêm với dây quấn, ép gông
bằng xà ép, không dùng bulông xuyên qua trụ và gông. Hệ số tăng cường gông chọn
bằng:
025,1=
g
k
(bảng 6 [Tài liệu 1])
Theo bảng 4 trang 186 [Tài liệu 1] ta chọn số bậc thang trong trụ là 6, có hệ số chêm
kín là:

918,0=
c
k
. Số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ 1 bậc, tức gông có 5 bậc.
Theo bảng 10 trang 189 [Tài liệu1] chọn hệ số lấp đầy
97,0=
d
k
Như vậy hệ số lợi dụng của lõi sắt là:
89,0918,0.97,0. ===
cdld
kkk
(2-1)
d
Hình vẽ tiết diện trụ với số bậc thang trong trụ là 6
2. Từ cảm trong của gông.
56,1
025,1
6,1
===
g
T
g
k
B
B
[T]. (2-2)
3. Suất tổn hao trong trụ và gông.
GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng

24
§å ¸n m«n häc
m«n M¸y ®iÖn
Tra theo bảng 45 trang 216 [Tài liệu 1]
Suất tổn hao trong trụ và gông.
295,1=
t
p
(W/Kg) tương ứng với
6,1=
T
B
T.
207,1=
g
p
(W/Kg) tương ứng với
56,1=
T
B
T.
4. Suất từ hóa trong trụ, gông và khe hở không khí:
Tra theo bảng 50 trang 220 [Tài liệu 1] ta có
775,1=
t
q
[VA/Kg ] tương ứng với
6,1=
T
B

T
575,1=
g
q
[VA/Kg ] tương ứng với
56,1=
T
B
T
23500=
k
q
[VA/m
2
] =
35,2
[VA/cm
2
]
5. Khoảng cách cách điện chính:
C
: Khoảng cách cách giữa 2 trụ cạnh nhau.
d
: Đường kính đường tròn ngoại tiếp tiết diện ngang của trụ.
12
d
: Đường kính trung bình giữa 2 dây quấn.
01
l
: Khoảng cách từ dây quấn đến gông.

1
a
: Bề dày cuộn HA.
2
a
: Bề dày cuộn CA.
01
a
: Khoảng cách cách điện điện giữa trụ và dây quấn HA.
12
a
: Khoảng cách cách điện giữa dây quấn HA và CA.
22
a
: Khoảng cách cách điện giữa 2 cuộn CA.
l
: Chiều cao dây quấn.
Điện áp thử bên cao áp là
35
2
=
th
U
[KV]
Điện áp thử bên hạ áp là
5
2
=
th
U

[KV]
Theo bảng 18,19 trang 193 [Tài liệu 1] ta xác định các khoảng cách cách điện chính:
- Giữa cuộn HA với trụ:
5,0
01
=a
[cm].
- Giữa cuộn HA với cuộn CA:
9,0
12
=a
[cm]
- Ống cách điện giữa CA và HA:
3,0
12
=
δ
[cm]
- Dây quấn CA đến gông:
3
0201
== ll
[cm]
- Phần đầu thừa của ống cách điện:
5,1
2
=
d
l
[cm]

GVHD: Th.S Vâ TiÕn Trung
SVTH: NguyÔn Do·n Hng
25