do an may dien doc

ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình học tập tại trường chúng em đã được học rất nhiều môn học cả cơ sở
và chuyên nghành. Tất cả các môn học đó là nền tảng kiến thức trang bị cho sinh viên
nắm bắt được những kiến thức về chuyên nghành cũng là những bài học kinh nghiệm
giúp sinh viên hiểu biết về những kiến thức thực tế công việc. Các bài thí nghiệm và đồ
án môn học nhằm giúp cho sinh viên hiểu thêm những kiến thức lý thuyết đã học, làm
quen với máy móc thiết bị, rèn luyện kỹ năng thiết kế. Đồ án thiết kế máy điện là sự tổng
kết những kiến thức lý thuyết và thực tế của cả quá trình học tập
Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án máy điện em được giao thiết kế máy biến áp điện lực
mạch từ không gian. Máy biến áp là một thiết bị điện thiết yếu trong lĩnh vực truyền tải
và phân phối điện năng. Và nghành chế tạo máy biến áp ngày càng phát triển trước yêu
cầu sử dụng điện ngày càng tăng của tất cả các nghành kinh tế quốc dân.
Các máy biến áp hiện nay được sản xuất chủ yếu là máy biến áp mạch từ phẳng vì
những ưu điểm của nó là dễ chế tạo, thích hợp với những lao động bằng tay. Nhưng nó có
nhược điểm là chiều dài mạch từ của ba pha không bằng nhau. Với trình độ tự động hóa
ngày càng cao và để khắc phục những nhược điểm của máy biến áp mạch từ phẳng người
ta chế tạo máy biến áp mạch từ không gian.
Đồ án tốt nghiệp của em bao gồm bảy chương. Chương 1: Tổng quan về máy biến áp,
chương 2: Tính toán các kích thước chủ yếu của máy biến áp, chương 3 : Tính toán dây
quấn của máy biến áp, chương 4: Tính toán ngắn mạch, chương 5: Tính toán cuối cùng về
hệ thống mạch từ và các tham số không tải, chương 6: Tính toán nhiệt của máy biến áp.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn thiết bị điện -điện tử, đặc
biệt là thầy giáo HOÀNG LÊ HÀ đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án
này.
Do trình độ và thời gian có hạn chắc chắn bản đồ án không tránh khỏi những thiết sót.
Em mong được sự thông cảm, và đóng góp ý kiến của thây cô và các bạn.


TBĐ-ĐT3-K49

1
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Các nhà máy điện được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu như mỏ than, mỏ
khí, gần nguồn nước, bởi vì lượng nhiên liệu mà các nhà máy điện tiêu thụ là rất lớn nên
chi phí cho vận chuyển nhiên liệu đi xa là rất lớn. Hơn nữa các nhà máy điện cũng thải ra
một lượng khí thải rất lớn gây ô nhiểm môi trường như nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện
nguyên tử. Còn nhà máy thủy địên thì phải xây dựng nơi nguồn nước. Các nơi tiêu thụ
điện năng chủ yếu là các khu công nghiệp các thành phố nơi tập trung đông dân cư
thường ở xa các nhà máy phát điện. Vì vậy vấn đề đặt ra là truyền điện năng đi xa sao
cho kinh tế nhất.
Như ta đã biết: cần một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp tăng cao thì
dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy ta có thể làm tiết diện dây nhỏ đi
do đó trọng lượng và chi phí đường dây dẫn điện sẽ giảm xuống. Hơn nữa tổn hao trên
đường dây cũng nhỏ đi tiết kiệm được điện năng. Vì vậy muốn truyền tải điện năng đi xa
cần phải tăng điện áp lên cao ở nhà máy phát điện và đến nơi tiêu thụ cần giảm điện áp
cho phù hợp với yêu cầu của hộ tiêu thụ.
Máy phát Đường dây tải Hộ tiêu thụ

Máy tăng áp Máy giảm áp
Sơ đồ mạng truyền tải đơn giản:
Thực ra trong hệ thống điện lực muốn truyền tải và phân phối điện năng từ nhà máy
điện đến tận hộ tiêu thụ một cách hợp lý thường cần phải qua ba, bốn lần tăng áp, giảm
áp. Do đó công suất của các máy biến áp trong hệ thống điện lực gấp sáu, bảy lần công
suất của trạm phát điện.

TBĐ-ĐT3-K49

2
φ
i
2
Z
t
i
1
1
2
u
2
e
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

Máy biến áp có rất nhiều chức năng và công dụng khác nhau có rất nhiều loại máy
biến áp. Những máy biến áp dùng trong các hệ thống điện lực gọi là máy biến áp điện
lực hay máy biến áp công suất. Từ đó ta cũng thấy rõ máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ
truyền tải hay phân phối điện năng chứ không phải là biến hóa năng lượng.
Ngoài máy biến áp điện lực ra còn có nhiều loại máy biến áp dùng trong các nghành
chuyên môn như: Máy biến áp chuyên dùng cho các lò điện luyện kim , máy biến áp hàn,
máy biến áp dùng cho các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp dùng cho đo lường thí
nghiệm
Ở nước ta nghành chế tạo máy biến áp đã ra đời từ ngày hòa bình lập lại, đến nay
chúng ta đã sản xuất được một khối lượng lớn với nhiều chủng loại khác nhau phục vụ
cho nhiều nghành sản xuất ở trong nước cũng như xuất khẩu. Yêu cầu bức thiết đặt ra
hiện nay cho nghành thiết kế và chế tạo máy biến áp là thiết kế chế tạo máy biến áp có
dung lượng thật lớn điện áp thật cao dùng nguyên liệu mới để giảm kích thước và trọng
lượng máy.

1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP

u
1


Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp một pha
Ta xét sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha hai dây quấn:
Dây quấn 1 có w
1
vòng dây
Dây quấn 2 có w
2
vòng dây

TBĐ-ĐT3-K49
3
3
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

Được quấn trên lỏi thép 3
Khi đặt một điện áp xoay chiều u
1
vào dây quấn 1 sẽ có dòng điện i
1
trong dây quấn 1,
dòng điện i
1
sinh ra sức từ động F=i
1

.w
1
sức từ động này sinh ra từ thômg
φ
móc vòng cả
hai dây quấn 1và 2. Theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây 1và 2 sẽ xuất hiện các
sức điện động cảm ứng e
1
và e
2
nếu dây quấn 2 nối với một tải bên ngoài z
t
thì dây quấn 2
sẽ có dòng điện i
2
đưa ra tải với điện áp u
2
. Như vậy năng lượng của dòng điện xoay
chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
Giả thiết điện áp đặt vào là hàm số hình sin thì từ thông do nó sinh ra cũng là hàm số
hình sin

( )
t
m
ω
sin=Φ=Φ
(1-1)
Do đó theo định luật cảm ứng điện từ, sức điện động cảm ứng trong các cuộn dây 1và
2 sẽ là

)
2
sin()
2
sin(
)sin(
11111
π
ω
π
ωω
ω
+−=+Φ−=
Φ
−=
Φ
−= tEtw
dt
td
w
dt
d
we
m
m

và

)
2

sin()
2
sin(
)sin(
22222
π
ω
π
ωω
ω
+−=+Φ−=
Φ
−=
Φ
−= tEtw
dt
td
w
dt
d
we
m
m
Trong đó :

m
m
wf
w
E Φ=

Φ
=
1
1
1
44.4
2

ω
m
m
wf
w
E Φ=
Φ
=
2
2
2
44.4
2

ω
Là giá trị hiệu dụng của các sức điện động dây quấn 1 và 2. Các sức điện động cảm ứng
trong dây quấn chậm pha so với từ thông một góc
2
π
Người ta định nghiã tỷ số biến áp của máy biến áp như sau:

2

1
2
1
U
U
E
E
k ≈=
Nếu bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn thì có thể coi

TBĐ-ĐT3-K49
4
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC


22
11
,
UE
UE
≈
≈
do đó k được xem như là tỷ số điện áp giữa dây quấn 1và 2
1.3. ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP
Từ nguyên lý làm việc cơ bản trên ta có thể định nghĩa máy biến áp như sau: Máy biến
áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý 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.
Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máy biến áp hai dây quấn. Dây quấn nối với nguồn
điện để thu năng lượng vào gọi là dây quấn sơ cấp. Dây quấn nối với tải để đưa điện năng

ra gọi là dây quấn thứ cấp. Dòng điện, điện áp, công suất của từng dây quấn theo tên sơ
cấp và thứ cấp tương ứng. Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp. Dây quấn có
điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp. Nếu điện áp thứ cấp bé hơn điện áp sơ cấp ta có máy
biến áp giảm áp, nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp tăng áp.
Ở máy biến áp ba dây quấn, ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn có dây quấn thứ
ba với điện áp trung bình. Máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều một pha
gọi là máy biến áp một pha, máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha
gọi là máy biến áp ba pha. Máy biến áp ngâm trong dầu gọi là máy biến dầu, máy biến
áp không ngâm trong dầu gọi là máy biến áp khô, máy biến áp có ba trụ nằm trong một
mặt phẳng gọi là máy biến áp mạch từ phẳng, máy biến áp với ba trụ nằm trong không
gian gọi là máy biến áp mạch từ không gian.
1.4. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC
Các đại lượng định của máy biến áp qui định điều kiện kỹ thuật của máy. Các đại
lượng này do nhà máy chế tạo qui định và thường được ghi trên nhãn máy biến áp
- Dung lượng hay công suất định mức S
đm
: là công suất toàn phần (hay biểu kiến )
đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp, tính bằng kilô vôn –ampe (KVA) hay
vôn-ampe (VA).
- Điện áp dây sơ cấp định mức U
1đm
: là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằng
kilôvôn (KV) hay vôn (V). Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì người ta ghi
cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.

TBĐ-ĐT3-K49
5
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

- Điện áp dây thứ cấp định mức U

2đm
: là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy
biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức, tính bằng kilô vôn
(KV) hay vôn(V).
- Dòng điện dây định mức sơ cấp I
1đm
và thứ cấp I
2đm
: là những dòng điện dây của
dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức, tính bằng kilôampe
(KA) hay ampe (A).
- Tần số định mức f
đm
: tính bằng Hz. Thường máy biến áp điện lực có tần số công
nghiệp là 50 Hz hay 60 Hz.
Ngoài ra trên nhãn máy biến áp điện lực còn ghi những số liệu khác như; số pha m, sơ
đồ và tổ nối dây quấn, điện áp ngắn mạch u
n
%, chế độ làm việc (dài hạn hay ngắn hạn ),
phương pháp làm mát
Khái niệm “ định mức “ còn bao gồm những tình trạng làm việc định mức của máy
biến áp nữa mà có thể không ghi trên nhãn máy như: hiệu suất định mức, độ tăng nhiệt
định mức, nhiệt độ định mức của môi trường xung quanh.
1.5. cÊu t¹o cña m¸y biÕn ¸p
Máy biến áp có các bộ phận chính sau đây: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
1.5.1 Lõi thép
Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn. Theo hình
dáng lõi thép người ta chia ra
- Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ: Dây quấn bao quanh trụ thép. Loại này hiện
nay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha có dung lượng nhỏ và trung

bình.

TBĐ-ĐT3-K49
6
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

Hình 1-2: Máy biến áp kiểu lõi 1pha , 3pha
- Máy biến áp kiểu bọc
Mạch từ được phân ra hai bên và “ bọc “ lấy một phần dây quấn. Loại này thường chỉ
được dùng trong một vài nghành chuyên môn đặc biệt như máy biến áp dùng trong lò
điện, luyện kim, hay máy biến áp một pha công suất nhỏ dùng trong kỹ thuật vô tuyến
điện, âm thanh
Hình 1-3: Máy biến áp kiểu bọc
- Máy biến áp kiểu trụ bọc
Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn (80- 100 MVA trên một pha ),
điện áp thật cao (220-400 kV), để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho việc vận
chuyển, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ được phân sang hai bên nên máy biến áp mang
hình dáng vừa kiểu trụ vừa kiểu bọc
- Máy biến áp mạch từ không gian
Mạch từ của máy biến áp được phân bố trong không gian. Loại máy biến áp này chỉ
được chế tạo cho loại máy biến áp có công suất nhỏ và trung bình.
1.5.2. Cấu tạo lõi thép
Lõi thép máy biến áp gồm hai phần: phần trụ và phần gông. Trụ là phần lõi thép có
dây quấn, gông là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín và không có
dây quấn ( đối với máy biến áp kiểu bọc và máy biến áp kiểu trụ – bọc thì hai trụ phía
ngoài cũng đều thuộc về gông ). Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi thép

TBĐ-ĐT3-K49
7
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

được ghép từ những lá thép kỹ thuật điện có bề dày (0,27-0,35 mm) có phủ sơn cách
điện trên bề mặt. Trụ và gông có thể ghép với nhau bằng phương pháp ghép nối hoặc
ghép xen kẽ. Ghép nối thì trụ và gông ghép riêng, sau đó dùng xà ép và bu lông vít chặt
lại. Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải ghép đồng thời và các lá thép được xếp xen kẽ
với nhau lần lượt theo trình tự a, b.
a b
Hình 1-4: Ghép xen kẽ lõi thép máy biến áp ba pha
Sau khi ghép, lõi thép cũng được vít chặt bằng xà ép và bu lông . Phương pháp này tuy
phức tạp song giảm được tổn hao do dòng điện xoáy gây nên và rất bền về phương diện
cơ học, vì thế hầu hết các máy biến áp hiện nay đều dùng kiểu ghép này.
Do dây quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ thép thường làm thành hình
bậc thang gần tròn. Gông từ vì không có dây quấn, do đó, để thuận tiện cho việc chế tạo
tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản: hình chữ nhật , hình chữ thập hoặc hình
chữ T.
Để đảm bảo an toàn: toàn bộ lõi thép được nối đất với võ máy và võ máy phải được
nối đất.
1.5.3. Dây quấn
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và
truyền năng lượng ra. Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có thể dùng dây
quấn bằng nhôm nhưng không phổ biến. Theo cách sắp xếp dây quấn cao áp và hạ áp,
người ta chia ra hai loại dây quấn chính: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
- Dây quấn đồng tâm
Dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn hạ áp
thường quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn cao áp quấn phía ngoài bọc lấy dây
quấn hạ áp. Với cách quấn này có thể giảm bớt điều kiện cách điện của dây quấn cao áp.

TBĐ-ĐT3-K49
8
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

Trong dây quấn đồng tâm lại có nhiều kiểu khác nhau, dây quấn hình trụ, dây quấn hình
xoắn, dây quấn xoáy ốc liên tục.
- Dây quấn xen kẽ
Các bánh dây quấn cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép.
1.5 Võ máy
Võ máy gồm hai bộ phận thùng và nắp thùng.
- Thùng máy biến áp
Thùng máy làm bằng thép. Tùy theo dung lượng của máy biến áp mà hình dáng và kết
cấu thùng khác nhau. Lúc máy biến áp làm việc, một phần năng lượng bị tiêu hao thoát ra
dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của
chúng tăng lên. Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành liên tục với tải định mức trong
thời gian qui định và không bị sự cố, phải tăng cường làm lạnh bằng cách ngâm máy
biến áp trong thùng dầu. Đối với máy biến áp dung lượng lớn để giảm kích thứơc của
máy và tăng cường làm mát, người ta dùng loại thùng dầu có ống hoặc thùng dầu có gắn
các bộ tản nhiệt. Những máy biến áp có dung lượng trên 10000 kVA, người ta dùng
những bộ tản nhiệt có thêm quạt gió để tăng cường làm lạnh.
- Nắp thùng
Dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng như. Các sứ đầu ra của
dây quấn cao áp và hạ áp. Làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn ra với võ máy. Bình
giãn dầu, ống bảo hiểm. Ngoài ra trên nắp còn đặt bộ phận truyền động của cầu dao đổi
nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
1.6. TỔ NỐI DÂY CỦA MÁY BIẾN ÁP
Để máy biến áp có thể làm việc được các dây quấn pha sơ cấp và thứ cấp phải được
nối với nhau theo một qui luật xác định. Ngoài ra, sự phối hợp kiểu nối dây quấn sơ cấp
và thứ cấp cũng hình thành các tổ nối dây quấn khác nhau. Hơn nữa, khi thiết kế máy
biến áp, việc qui định tổ nối dây quấn cũng phải thích ứng với kết cấu mạch từ để tránh
những hiện tượng không tốt như sức điện động pha không sin, tổn hao phụ tăng v.v
Trước khi nghiên cứu tổ nối dây của máy biến áp ta hãy xét cách ký hiệu đầu dây và
cách đấu các dây quấn pha với nhau.

1.6.1. Cách ký hiệu đầu dây

TBĐ-ĐT3-K49
9
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

Các đầu tận cùng của dây quấn máy biến áp, một đầu gọi là đầu đầu, đầu kia gọi là
đầu cuối. Đối với máy biến áp một pha có thể tùy chọn đầu đầu và đầu cuối. Đối với
máy biến áp ba pha , các đầu đầu và đầu cuối phải chọn một cách thống nhất: giả sử dây
quấn pha A đã chọn đầu đầu đến đầu cuối theo chiều kim đồng hồ ( hình vẽ ) thì dây
quấn pha B, C còn lại cũng phải chọn như vậy. Điều này rất cần thiết, bởi vì nếu một pha
ký hiệu ngược thì điện áp dây lấy ra sẽ mất tính đối xứng.
Hình 1-5: Cách qui ước các đầu đầu và đầu cuối của dây quấn máy biến áp. Điện
áp dây không đối xứng khi ký hiệu ngược.
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu người ta thường đánh dấu lên sơ đồ dây quấn
của máy biến áp với qui ước như sau.
Các đầu tận cùng
Dây quấn cao áp
(CA)
Dây quấn hạ áp
(HA)
Đầu đầu
Đầu cuối
Đầu dây trung tính
A , B , C
X , Y , Z
O hay N
a , b , c
x , y , z
o hay n

Đối với máy biến áp ba dây quấn ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn có dây
quấn điện áp trung. Dây quấn này được ký hiệu như sau: đầu đầu bằng các chữ A
m
, B
m
,
C
m
; đầu cuối bằng các chữ X
m
, Y
m
, Z
m
và đầu trung tính bằng chữ O
m
.
1.6.2. Các kiễu đấu dây quấn
Dây quấn máy biến áp có thể đấu sao ( ký hiệu bằng dấu “ Y “ ) hay hình tam giác
( ký hiệu bằng dấu “ D” hay “
∆
” ). Đấu sao thì ba đầu X, Y, Z nối lại với nhau, còn ba
đầu A, B, C để tự do. Nếu đấu sao có dây trung tính thì ký hiệu bằng dấu “ Y
o
”. Đấu tam

TBĐ-ĐT3-K49
10
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

giác thì đầu cuối của pha này nối với đầu đầu của pha kia hoặc theo thứ tự AX – BY –
CZ – A, hoặc theo thứ tự AX – CZ – BY – A. Các máy biến áp công suất, thường dây
quấn cao áp được đấu Y, còn dây quấn hạ áp đấu tam giác, bởi vì làm như vậy thì phía
cao áp, điện áp pha nhỏ đi
3
lần so với điện áp dây, do đó giảm được chi phí và điều
kiện cách điện; phía hạ áp thì dòng điện pha nhỏ đi
3
lần so với dòng điện dây, do đó
có thể làm nhỏ dây dẫn thuận tiện cho việc chế tạo. Ngoài hai kiểu đấu dây trên, dây
quấn máy biến áp có thể đấu theo kiểu zic – zăc ( ký hiệu bằng chữ “ Z” ) lúc đó mỗi pha
gồm hai nữa cuộn dây trên hai trụ khác nhau nối tiếp và mắc ngược nhau. Kiếu đấu này
thường rất ít dùng vì tốn nhiều đồng hơn.
1.6.3. Tổ nối dây của máy biến áp
Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây quấn sơ cấp
so với kiểu đấu dây quấn thứ cấp. Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây
quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp máy biến áp. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu
tố sau
- Chiều quấn dây
- Cách ký hiệu các đầu dây
- Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp
Để thuận tiện người ta không dùng “độ” để chỉ góc lệch pha đó mà dùng phương pháp
kim đồng hồ để biểu thị gọi là tổ nối dây của máy biến áp. Cách biểu thị đó như sau: kim
dài của đồng hồ chỉ sức điện động dây sơ cấp đặt cố định ở con số 12, kim ngắn chỉ sức
điện động dây thứ cấp đặt tương ứng với các con số 1, 2, , 12 tùy theo góc lệch pha
giữa chúng là 30, 60, , 360
o
. Như vậy theo cách ký hiệu này thì máy biến áp ba pha sẽ
có 12 tổ nối dây. Trong thực tế sản xuất nhiều máy biến áp có tổ nối dây khác nhau rất
bất tiện cho việc vận hành và chế tạo, vì thế ở nước ta chỉ sản xuất máy biến áp điện lực

có tổ nối dây như sau. Đối với máy biến áp một pha có tổ I/I-12, đối với máy biến áp ba
pha có các tổ nối dây Y/Y
o
-12 ,Y/d-11, Y
o
/d-11.
1.7. nh÷ng hiÖn tîng xuÊt hiÖn khi tõ hãa lâi thÐp
Khi từ hóa lõi thép máy biến áp, do mạch từ bão hòa sẽ làm xuất hiện những hiện
tượng mà trong một số trường hợp những hiện tượng ấy có thể ảnh hưởng đến tình trạng
làm việc của máy biến áp. Khi máy biến áp làm việc không tải ảnh hưởng của hiện tượng

TBĐ-ĐT3-K49
11
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

bão hòa mạch từ lớn nhất. Nghiã là khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp hình sin, còn dây
quấn thứ cấp hở mạch. Sự ảnh hưởng của hiện tượng bão hòa mạch từ với máy biến áp
một pha và ba pha có sự khác nhau. Đối với máy biến áp ba pha ảnh hưởng của hiện
tượng bão hòa mạch từ còn phụ thuộc vào kiểu dáng mạch từ và tổ nối dây của máy biến
áp.
1.7.1. Máy biến áp một pha
Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp sẽ sinh ra dòng điện không tải i
o
chạy trong nó,
dòng điện không tải i
o
sinh ra từ thông
φ
chạy trong lõi thép máy biến áp. Giả sử điện áp
đặt vào hai đầu cuôn dây sơ cấp có dạng u=U

m
sin
ω
t và bỏ qua điện áp rơi trên điện trở
dây quấn, thì u=-e =w
dt
d
φ
nghĩa là từ thông sinh ra cũng biến thiên hình sin theo thời
gian.
)
2
sin(
π
ωφφ
−= t
m
. Nếu không kể đến tổn hoa trong lõi thép thì dòng điện không
tải i
o
chỉ thuần túy là thành phần dòng điện phản kháng dùng để từ hóa lõi thép i
o
=i
ox
. Do
đó những quan hệ
)(
o
if=
φ

cũng chính là quan hệ từ hóa B=f(H). Theo lý thuyết cơ sở
kỹ thuật điện thì do hiện tượng bão hòa mạch từ, nếu
φ
là hình sin, i
0
sẽ không sin mà có
dạng nhọn đầu và trùng pha với
φ
, nghĩa là dòng điện i
o
ngoài thành phần sóng cơ bản i
o1
còn có các thành phần sóng điều hòa bậc cao: bậc 3, 5, 7 , , trong đó thành phần sóng
bậc 3 i
o3
lớn nhất và đáng kể hơn cả, còn các thành phần khác không đáng kể có thể bỏ
qua. Nếu mạch từ càng bảo hòa thì i
o
càng nhọn đầu do đó thành phần sóng bậc cao càng
lớn đặc biệt là thành phần sóng bậc ba.
Khi có kể đến tổn hao trong lõi thép thì quan hệ
)(
o
if=
φ
là quan hệ từ trễ B(H). Khi
đó dòng điện từ hóa gồm hai thành phần, tác dụng và phản kháng, i
o
có dạng nhọn đầu và
vượt trước

φ
một góc
α
nào đó. Góc
α
lớn hay bé tùy thuộc mức độ trể của B đối với
H nhiều hay ít, nghĩa là tổn hao từ trễ trong lõi thép nhiều hay ít, vì thế
α
được gọi là
góc tổn hao từ trể. Trên thực tế I
or
<10%I
o
, nên dòng điện I
or
thực ra không ảnh hưởng đến
dòng điện từ hóa nhiều và có thể coi I
ox

≈
I
o
.
1.7.2. Máy biến áp ba pha

TBĐ-ĐT3-K49
12
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

Khi không tải nếu xét từng pha riêng lẽ thì dòng điện bậc ba trong các pha

i
o3A
= I
o3m
sin3
t
ω
i
03B
=I
o3m
sin 3(
t
ω
-120
o
)=I
03m
sin 3
t
ω
i
03C
=I
03m
sin 3(
t
ω
-240
o

)= I
03m
sin 3
t
ω
trùng pha nhau về thời gian, nghĩa là tại mọi thời điểm chiều của dòng điện trong cả ba
pha hoặc hướng từ đầu đến cuối dây quấn hoặc ngược lại. Song chúng có tồn tại hay
không và dạng sóng như thế nào còn phụ thuộc vào kết cấu mạch từ và cách đấu dây
quấn nữa.
a) Trường hợp máy biến áp nối Y/y
Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên thành phần dòng điện bậc ba không tồn tại, do đó dong
điện từ hóa i
o
có dạng hình sin và từ thông do nó sinh ra sẽ có dạng vạt đầu. Như vậy có
thể xem từ thông tổng
φ
gồm sóng cơ bản
1
φ
và các sóng điều hòa bậc cao,
,
53
φφ
. Vì
các thành phần từ thông bậc cao hơn 3 rất nhỏ có thể bỏ qua. Đối với tổ máy biến áp ba
pha, vì mạch từ của cả ba pha riêng rẽ, từ thông
3
φ
của cả ba pha cùng chiều tồn tại mọi
thời điểm sẽ dễ dàng khép kín trong từng lõi thép như từ thông

1
φ
. Do từ trở của lõi thép
rất nhỏ, nên
3
φ
có trị số khá lớn. Kết quả là trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy
biến áp, ngoài sức điện động cơ bản e
1
do từ thông
1
φ
tạo ra, còn có các sức điện động
bậc 3 do
3
φ
tạo ra khá lớn E
3
=(45-60)%E
1
. Do đó sức điện động tổng trong pha
e=e
1
+e
3
+ sẽ có dạng nhọn đầu, nghĩa là biên độ sức điện đông pha tăng lên rõ rệt,
như vậy hoàn toàn không có lợi cho sự làm việc của máy biến áp và trong nhiều
trường hợp rất nguy hiểm, như chọc thủng cách điện của dây quấn, làm hư hỏng các
thiết bị điện đo lường và nếu trung tính nối đất dong điện bậc 3 sẽ gây ảnh hưởng đến
đường dây thông tin. Bởi những lý do đó, trên thực tế người ta không dùng kiểu nối

Y/y cho tổ máy biến áp ba pha đối với máy biến áp ba pha 5 trụ thành phần từ thông
bậc cao cũng dễ dàng khép mạch trong lõi thép nên những hiện tượng xuất hiện cũng
tương tự tổ máy biến áp ba pha.

TBĐ-ĐT3-K49
13
N MY IN THIT K MBA IN LC

i vi mỏy bin ỏp ba pha ba tr vỡ thuc h thng mch t chung nờn hin tng s
khỏc i. T thụng
3

bng nhau v cựng chiu trong ba tr thộp ti mi thi im, nờn
chỳng khụng th khộp mch t tr ny qua tr khỏc m b y ra ngoi v khộp mch t
gụng ny n gụng kia qua khụng khớ hoc du l mụi trng cú t tr ln. Vỡ th
3


khụng ln lm v cú th coi t thụng trong mch t l hỡnh sin, ngha l sc in ng
pha thc t l hỡnh sin. Nhng do t thụng bc 3 p mch vi tn s 3f qua vỏch thựng,
cỏc bu lụng ghộp vv s gõy nờn nhng tn hao ph lm hiu sut gim xung. Do ú
phng phỏp u Y/y i vi mỏy bin ỏp ba pha ba tr cng ch dựng cho mỏy bin ỏp
cụng sut hn ch t 5600 kVA tr xung.
b) Trng hp ni D/y
Dõy qun s cp ni D, nờn dũng in i
o3
s khộp kớn trong tam giỏc ú, vỡ vy dũng
in t húa vỡ cú thnh phn bc 3 s cú dng nhn u, do ú t thụng v cỏc sc t
ng ca dõy qun s cp v th cp u cú dng hỡnh sin. Do ú s khụng cú hin tng
bt li nh trờn xy ra.

c) Trng hp mỏy bin ỏp ba pha ni Y/d
Do dõy qun s cp ni Y nờn dũng in t húa trong ú s khụng cú thnh phn iu
hũa bc 3, nh vy t thụng s cú dng vt u, ngha l tn ti thnh phn t thụng bc 3
3

. T thụng bc bc 3 s cm ng trong dõy qun th cp sc in ng bc 3 e
23
. n
lt e
23
gõy ra trong mch vũng th cp ni tam giỏc dũng in bc 3 i
23
, rừ rng i
23
s
sinh ra t thụng bc 3 gn nh ngc pha vi
3

ca dũng in s cp to nờn. Do ú t
thụng tng trong lừi thộp l
dy 33

+=
0

. nh hng ca t thụng bc 3 trong mch
t khụng ỏng k na, sc in ng pha s gn nh hỡnh sin.
Túm li khi mỏy bin ỏp lm vic khụng ti, cỏc cỏch u D/y, Y/d u trỏnh c tỏc
hi ca t thụng v sc in ng iu hũa bc 3.
1.8. các định luật thờng dùng để nghiên cứu máy biến áp

Trng nghiờn cu mỏy bin ỏp thng dựng cỏc nh lut sau

TB-T3-K49
14
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

1.8.1 Định luật về cảm ứng điện từ. Định luật Faraday
Trong các thiết bị điện từ, định luật này được viết như sau
e=-
dt
d
φ
Điều đó nói rằng: một sự biến thiên của tổng từ thông móc vòng một mạch điện sẽ tạo
ra một sức điện động tỷ lệ với đạo hàm của tổng từ thông biến thiên đó.
Cũng có thể viết dưới dạng
e=Blv
trong đó v là vận tốc chuyển động của một thanh dẫn l nằm trong từ trường có từ cảm B
vuông góc với chiều chuyển động của thanh dẫn đó.
1.8.2. Định luật toàn dòng điện
Định luật này được diễn tả như sau

∫
∑
== FiHdl
Tích phân vòng của cường độ từ trường theo một đường khép kín bất kỳ bao quanh một
số mạch điện bằng tổng dòng điện trong các mạch. F chỉ giá trị của sức từ động lên mạch
từ đó.
1.8.3. Định luật về lực điện từ. Định luật laplace
Đây là một định luật cho ta giá trị của lực
−

M
df
tác dụng trên một đơn vị dòng điện
−
idl
đặt ở điểm M có từ cảm
−
M
B
. Lực này bằng tích vectơ của đơn vị dòng điện với vectơ
từ cảm
−
M
df
=
−
idl
x
−
M
B
lực tác dụng trên một đoạn dây dẫn mang dòng điện nằm trong từ trường bằng :
f=
∫
l
dlBi
0
sin
ϕ
trong đó

ϕ
là góc giữa từ cảm
−
B
với vectơ dòng điện
−
i
. Nếu từ trường đều và dây dẫn
thẳng, ta có
f=
ϕ
sinBil
1.8.4. Năng lượng trường điện từ
Năng lượng tổng trong một thể tích từ trường có
µ
không đổi bằng:

TBĐ-ĐT3-K49
15
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

W=
dV
H
∫
2
2
µ
=
2

2
1
Li
Trong trường hợp này, Li=
ψ
chỉ từ trường móc vòng bởi dòng điện i và L là từ cảm của cuộn dây. Nếu thiết bị điện từ
có hai hoặc nhiều mạch điện có hỗ cảm điện từ thì năng lượng điện từ của hai mạch điện
có hỗ cảm bằng
W
12
=
2112
2
2
2
1
2
1
2
222
iiM
iLiL
dV
H
++=
∫
µ
Tất cả các phương trình cân bằng điện áp của các loại máy điện được biểu thị theo định
luật Krirhôff bằng một phương trình ma trận có dạng
−−

= ziu
trong đó: u-vectơ điện áp có các thành phần bằng các điện áp đặt vào các mạch điện
tương ứng với các dây quấn của mạch điện.
i- là vectơ dòng điện có các thành phần dòng điện chạy trong các mạch điện
z- là ma trận tổng trở
Mômen điện từ sinh ra trong máy điện sẽ bằng
M=k
−−
i
ψ
trong đó
ψ
: - vectơ từ thông móc vòng có các thành phần bằng từ thông do các dây quấn
sinh ra
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA
MÁY BIẾN ÁP
2.1. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẤU
• Công suất định mức: S= 250 KVA

TBĐ-ĐT3-K49
16
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

• Điện áp định mức :
2
1
U
U
= 6,3/0,4 KV, đấu Yy

0
• Tần số : f=50Hz
• Tổn hao không tải : Po=640 W
• Tổn hao ngắn mạch : Pn=3000W
• Dòng điện không tải : i
o
=1,4%
• Điện áp ngắn mạch : u
n
=4%
• Kiểu máy: không gian, ngâm dầu, làm lạnh bằng đối lưu tự nhiên
2.2. TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
Dựa vào nhiệm vụ thiết kế trước hết xác định các đại lượng cơ sau đây
+ Công suất một pha của máy biến áp

250
83,33( )
3
t
S
S kVA
m
= = =
+ Công suất một trụ

'
250
83,33( )
3
S

S kVA
t
= = =
trong đó t là số trụ tác dụng t=3, m là số pha của máy biến áp m=3 pha, S công suất định
mức của máy biến áp
+ Dòng điện dây định mức
- Dòng điện dây phía cao áp

3 3
1
3
1
.10 250.10
22,91( )
3. . 3.6,3.10
S
I A
U
= = =
- Dòng điện dây phía hạ áp

3 3
2
3
2
.10 250.10
360,84( )
3. . 3.0,4.10
S
I A

U
= = =
+ Dòng điện pha định mức
- Phía cao áp

1f
I =
I
1
=22,91 (A)
- Phía hạ áp

TBĐ-ĐT3-K49
17
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC


2 2
360,84( )
f
I I A= =
+ Điện áp pha định mức
- Điện áp pha định mức phia cao áp, phía cao áp nối sao ta có

1
1
3,6373( )
3
f
U

U KV= =
- Điện áp pha định mức phía hạ áp, phía hạ áp nối sao ta có
)(231
3
400
3
2
2
V
U
U
f
===
+ Điện áp thử dây quấn: theo bảng 2 trang 189 tài liệu 1
Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn, các phần dẫn điện khác và các
bộ phận nối đất của máy biến áp cần phải biết các trị số điện áp thử của chúng. Dựa theo
cấp điện áp của dây quấn chọn điện áp thử tương ứng
- Điện áp thử dây quấn cao áp
U
t1
=25 (KV)
- Điện áp thử dây quấn hạ áp
U
t2
=5(KV)
+ Các thành phần điện áp ngắn mạch
- Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch

(%),
.10 S

P
u
n
nr
=
Pn : tổn hao ngắn mạch (W)
S : dung lượng máy biến áp (kVA)
Thay số vào ta được

3000
1,2(%)
10.250
nr
u = =

TBĐ-ĐT3-K49
18
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

- Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch

2 2 2 2
4 1,2 3,816(%)
nx n nr
u u u= − = − =
2.3. THIẾT KẾ SƠ BỘ LỖI SẮT VÀ TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ yÕu
CỦA MÁY BIẾN ÁP
2.3.1. Thiết kế sơ bộ lõi sắt
Từ yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế máy biến áp mạch từ không gian. Lõi sắt của máy
biến áp gồm hai bộ phận chính, trụ và gông. Lõi sắt là phần mạch từ của máy biến áp do

đó thiết kế nó cần phải làn sao cho tổn hao chính cũng như tổn hao phụ nhỏ, dòng điện
không tải nhỏ, trọng lượng tôn silic ít và hệ số điền đầy của lõi sắt cao. Mặt khác lõi sắt
còn làm khung mà trên đó để nhiều bộ phận quan trọng của máy biến áp như dây quấn,
giá đỡ dây dẫn ra. Hơn nữa, lõi sắt có thể chịu những lực cơ học lớn khi dây quấn bị ngắn
mạch. Vì vậy yêu cầu thứ hai của lõi sắt là phải bền và ổn định về cơ khí.
Trụ được làm từ lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành hình bậc thang vì vậy lá thép dùng
để làm trụ gồm nhiều thếp có kích thước khác nhau. Số bậc thang của trụ càng nhiều thì
tiết diện trụ càng gần tròn, nhưng số tập lá thép càng nhiều, nghĩa là số lượng các lá tôn
có kích thước khác nhau càng nhiều làm cho quá trình chế tạo lắp ráp lõi thép càng phức
tạp
Để đảm bảo được đường kính tiêu chuẩn, kích thước lá thép từng tệp trong trụ và số
bậc của trụ cũng được tiêu chuẩn hóa.
Ép trụ có rất nhiều cách, tùy theo công suất và đường kính trụ máy biến áp. Để giảm
tổn hao trong mạch từ và đảm bảo cho mạch từ chắc chắn và lực ép phân bố đều trên lõi
thép ta dùng băng vải thủy tinh.
Gông là phần mạch từ dùng để khép kín mạch từ với máy biến áp mạch từ không gian
gông được làm bằng thép cuộn quấn lại. Khi chế tạo gông ta dùng một miếng lót để tạo lỗ
tương ứng với phần giữa trụ để cố định trụ và gông với nhau
2.3.2. Tính toán lựa chọn phương án:

TBĐ-ĐT3-K49
19
l
o
l
o
a
12
d
12

d
a
22
a
o1
a
1
a
2
l
C
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC



d: đường kính trụ sắt
l: chiều cao dây quấn
d
12
: đường kính trung bình giữa hai dây quấn hay của rảnh dầu giữa hai dây quấn
Trong tính toán thiết kế máy biến áp các kích thước cơ bản trên được xác định thì hình
dáng, thể tích và các kích thước khác cũng được xác định. Trong thiết kế máy biến áp
thường dùng trị số
β
để chỉ quan hệ giữa đường kính trung bình của các dây quấn
12
d
với chiều cao l của dây quấn gọi là tỷ số kích thước cơ bản
l
d

12
.
π
β
=
Trị số này biến thiên trong khoảng rộng 1,0 đến 3,6 và ảnh hưởng rất lớn tới đặt tính kỹ
thuật và kinh tế của máy biến áp
2.3.2.1. Chọn các số liệu xuất phát và tính các kích thước chủ yếu

TBĐ-ĐT3-K49
20
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

Các số liệu xuất phát được chọn theo điện áp thử của các cuộn dây cao áp và hạ áp tra
bảng 2 trang 189 tài liệu 1 ta có:

1 2
25( ), 3( )
t t
U kV U kV= =

12
a
- là chiều rộng rãnh dầu giữa cuộn cao áp và cuộn hạ áp ta chọn theo điện áp thử của
cuộn cao áp theo bảng 19 trang 197 tài liệu 2 ta có:

12 12
27( ), 3( )a mm mm
δ
= =

a
12
=30
12
δ
- là bề dày lớp cách điện ở giữa rãnh dầu, dùng ống cách điện bakelit
3
21
aa +
là một kích thước dài phụ thuộc vào công suất máy biến áp, gần đúng có thể
xem

24 '
21
10.
3
−
=
+
Sk
aa
k là một hệ số tra bảng 12 trang 189 tài liệu 1, chọn k=0,63


' 2 2
4
1 2
4
.10 0,63 83,33.10 0,019( ) 19( )
3

a a
k S m mm
− −
+
= = = =
- Chiều rộng qui đổi từ trường tản
1 2
12
27 19 46( )
3
r
a a
a a mm
+
= + = + =
- Hệ số qui đổi từ trường tản:
r
k
qui đổi từ trường tản thực tế về từ trường tản lý tưởng hệ
số này thay đổi rất ít trong tính toán sơ bộ ta chọn
95,0=
r
k
2.3.2.2. Chọn vật liệu
Chọn tôn cán lạnh mã hiệu M4X dày 0,28(mm),chọn
1,5
t
B T=
(Bảng 9), hệ số
g

k
là tỷ
số giữa tiết diện gông và tiết diện trụ. Vì gông không làm bậc thang như trụ nhưng ở chổ
ghép nối giữa trụ và gông có tiết diện hình tròn gần với tiết diện trụ nên chọn
1,02
g
K =
(Bảng 6) , mật độ từ cảm trong gông
1,5
1, 47
1,02
g
B T= =
Mật độ từ thông trong khe hở không khí
1,5
k t
B B T= =
. Suất tổn hao sắt trong trụ và
gông
1,5
t
B T=
tra bảng 45 trang 220 tài liệu 1 ta có:
0,89( / )
t
P W Kg=
1,47
g
B T=
tra

TBĐ-ĐT3-K49
21
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

bảng ta có với
1,46
g
B T=

0,834( / )
g
P W Kg=
,
1,48
g
B T=
,
0,862( / )
g
P W Kg=
. Dùng
phương pháp nội suy ta có:
y
t
=y
1
+
)(
1

12
12
xx
xx
yy
t
−
−
−
>
0,862 0,834
0,834 (1, 47 1,46) 0,848
1,48 1,46
g
P
−
= + − =
−
(W/kg)
Suất từ hóa q của tôn cán lạnh M4X tra bảng 51 trang 225 tài liệu 1
1,5 , 1,075( / )
t t
B T q VA kg= =
,
1, 4 , 0,872( / )B T q VA kg= =
1,47
g
B T=
dùng phương pháp nội suy ta có:
1,075 0,872

0,872 (1, 47 1,4) 1,014( / )
1,5 1,4
g
q VA kg
−
= + − =
−
2.3.2.3. Các khoảng cách cách điện chính
Dựa vào điện áp thử của cuộn cao áp và cuộn hạ áp tra bảng 18;19 trang 197 tài liệu
1;để tra ra khoảng cách cách điện, ta có:
- Trụ và dây quấn hạ áp
01
4( )a mm=
- Giữa dây quấn cao áp và hạ áp
12
27( )a mm=
- Ống cách điện giữa dây quấn cao áp và hạ áp
12
3( )mm
δ
=
- Giữa các dây quấn cao áp
22
10( )a mm=
- Từ dây quấn đến gông
30( )
o
l mm=
- Tấm chắn giữa các pha
22

2( )mm
δ
=
- Phần đầu thừa của ống cách điện
15( )
d
l mm=
2.3.2.4. Thiết lập công thức tính trọng lượng vật liệu tác dụng
Xuất phát từ công thức (2-35) tài liệu 2:

4
22
.
'

507,0
ldt
nx
rr
kBfu
kaS
d
β
=
(2-1)
- Đối với máy biến áp thiết kế thì S
’
, u
nx
, f đã biết

TBĐ-ĐT3-K49
22
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

- Từ cảm B
t
được chọn tương ứng với mã hiệu thép được chọn
- Các hệ số k
ld
, k
r,
, a
r
hầu như thay đổi rất ít. Vậy trong biểu thức đường kính d, chỉ
còn lại
β
là biến đổi trong phạm vi rộng quyết định sự thay đổi của đường kính d: ta đặt
d=A.x,
A=
4
22
.
'
.
507,0
ldt
nx
rr
kBfu

kaS
(2-2)
x=
4
β
(2-3)
Vấn đề là phải tìm được
β
tối ưu, nghĩa là có những đặc tính của máy biến áp đã cho,
giá thành nhỏ và vận hành kinh tế nhất
2.3.2.4.1. Trước hết ta xác định trọng lượng tác dụng của máy biến áp
a) Trọng lượng tác dụng của lõi sắt
Lõi sắt gồm hai phần trụ và gông. Căn cứ vào kích thước hình học của nó, biết tỷ trọng
sắt ta tính được trọng lượng
- Trọng lượng trụ: theo hình vẽ (2-1 ) ta có:
)2
.
(
4
.
.)2(
12
2
oFeldoFett
l
d
k
d
tllTtG +=+=
β

π
γ
π
γ
(2-4)
Trong đó: t là số trụ sắt t=3, T
t
tiết diện trụ,
Fe
γ
=7650(kg/m
3
) tỷ trọng của sắt , l chiều
cao dây quấn, l
o
khoảng cách từ dây quấn đến gông.
Theo kinh nghiệm thì tỷ số giữa d
12
và d hầu như không thay đổi với một trị số a:
d
12
=a.d
Trị số a phụ thuộc vào công suất, cấp điện áp cũng như phụ thuộc cấp độ tổn hao ngắn
mạch p
n
, kim loại làm dây quấn. Thay d=A.x, d
12
=ad=aAx và
4
x=

β
vào công thức (2-
4) ta có:
)(
2
2
1
kgxA
x
A
G
t
+=
trong đó: A
1
=5,663.10
4
.a.A
3
k
ld
(kg),
A
2
=3,605.10
4
A
2
.k
ld

.l
o
(kg)

TBĐ-ĐT3-K49
23
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC

- Trọng lượng gông
Hình 2-2: Dùng để xác định trọng lượng gông
Trọng lượng gông có thể tính theo công thức sau:

2 3
Fegg
TCG
γ
=
(2-5)
T
g
tiết diện gông
4
.

2
d
kkTkT
ldgtgg
π
==

, 3C chiều dài trung bình của gông từ, C
khoảng cách giữa hai trụ: C=d
12
+a
12
+2.a
2
+a
22
a
2
chiều dày cuộn cao áp có thể gần đúng lấy; 2a
2
=b.d=b.A.x, thay vào công thức 2-5 ta
được: G
g
= B
1
x
3
+B
2
x
2
(kg)
Trong đó: B
1
=3,6.10
4
k

g
.k
ld
.A
3
(a+b)
B
2
=3,6.10
4
.k
g
.k
ld
.A
2
(a
12
+a
22
)
Trong tính toán sơ bộ ta lấy a theo bảng 13
chọn a=1,36; b chọn theo bảng 14: b=0,42
Trọng lượng tác dụng của lõi thép máy biến áp: G
Fe
=G
t
+G
g
- Trọng lượng gông phần góc nối

ggFeoFeo
hTVG
γγ
==


TBĐ-ĐT3-K49
24
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN THIẾT KẾ MBA ĐIỆN LỰC


Hình 2-3: Dùng để xác định kích thước gông:
Ta có b
g
=H
1
+H
2
=
d
dd
4
3
)30sin(
22
=+

3
.
4

.3
.4
2
d
kk
d
d
kk
b
T
h
gldgld
g
g
g
ππ
===
2 2
2 2 3 3 2 2 3 3
. . . . . 7650. . . . 0,6292.
4 3 12
o Fe ld g ld g ld g ld g
d d
G k k k k k k A x k k A x
π π π
γ
= = =
.10
4
Trọng lượng gông ở phần ngoài trụ

ogg
GGG −=
'
Trọng lượng gông G
g
=(G
g
-6G
o
) + 6G
o
(2-6)
Hai phần trọng lượng gông G
o
, G
g
’
ở hai vế của 2-6 được tính khác nhau. Phần trong
ngoặc tính theo phương pháp thông thường dựa vào từ cảm trong gông và suất tổn hao
trong gông, phần trọng lượng sắt ở góc ngoài tổn hao thông thường còn có những tổn hao
phụ thuộc vào dạng mối nối thẳng hay nghiêng
b) Trọng lượng kim loại dây quấn: theo công thức 2-55 trang 48 tài liệu 2 ta có :
2
1
x
C
G
dq
=
(2-7) trong đó

2
1
2 2
.
.
. . .
dq
f ld nr
S a
C K
k k u A
=

đối với dây quấn đồng k
dq
=2,46.10
-2

TBĐ-ĐT3-K49
25