Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 1
Chương I:
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thiết kế máy biến áp dầu điện lực ba pha, hai dây quấn (cao áp và hạ áp) với
các số liệu ban đầu như sau:
Tổng dung lượng máy biến áp S
đm
= 630 kVA;
Số pha của máy biến áp m = 3;
Tần số định mức f = 50 Hz;
Điện áp dây định mức: U
1
/U
2
= 22/0,4KV;
So đồ nối dây Y/Y
0
-12.
Máy biến áp làm mát bằng dầu
Máy biến áp làm việc dài hạn, thiết kế lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời.
Tổn hao không tải P
0
= 1150 W ; tổn hao ngắn mạch P
n
= 6040 W ; dòng điện
không tải i
0

% = 1,4 ; điện áp ngắn mạch U
n
% = 4,5%.
Xác định các đại lượng kích thước cơ bản ; thiết kế dây quấn MBA ; tính toán
ngắn mạch ; tính toán mạch từ ; tính toán tổn hao và hiệu suất.

Chương II
TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN
1. Dung lượng một pha
S
f
=
m
S
dm
=
3
630
= 210 (kVA)
Dung lượng trên mỗi trụ: S
’
=
t
S
dm
=
3
630
= 210 (kVA) .

2. Dòng điện dây định mức:
- Phía cao áp: I
1
=
dm
dm
U
S
1
3
.3
10.
=
3
3
10.22.3
10.630
= 16,53 (A) .
- Phía hạ áp: I
2
=
dm
dm
U
S
2
3
.3
10.
=

3
3
10.4,0.3
10.630
= 909,3(A)
3. Dòng điện pha định mức:
Vì dây quấn nối Y/Y
0
nên:

I
f1
= I
1
= 16,53 (A).
I
f2
= I
2
= 909,3 (A).
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 2
4. Điện áp pha định mức:
- Phía cao áp: U
f1
=
3
U

dm1
=
3
10.22
3
= 12700 (V)
- Phía hạ áp: U
f2
=
3
2dm
U
=
3
10.4,0
3
= 230,94 (V)
5. Điện áp thử của các dây quấn:
Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn và giữa các phần khác
của máy biến áp thì ta phải biết được điện áp thử của chúng. Với dây quấn U
1đm
=
22 kV và U
2đm
= 0,4 kV ta trả trong bảng 2 tài liệu hướng dẫn ta được:
Với U
1đm
= 22 kV ta có U
th1
= 55 kV

Với U
2đm
= 0,4 kV ta có U
th2
= 5 kV.
6. Các thành phần điện áp ngắn mạch.
Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch:
U
nr
=
10.
n
P
S
% =
630.10
6040
= 0,96 %.
Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch:
U
nx
=
22
nrn
UU 
=
22
96,05,4 
= 4,4 %.
II. Chọn số liệu xuất phát và tính toán các kích thước cơ bản

Các kích thước cơ bản của máy biến áp

d
12
d
a
12
l
0

a
2
C
C
a
01
a
22
a
1
l
d đường kính trụ sắt.
l chiều cao dây quấn.
d
12
đường kính trung bình
giữa hai dây quấn hay của
rãnh dầu của hai dây quấn .

a
1
bề rộng dây quấn cao áp.
a
2
bề rộng dây quấn hạ áp.
l
0
khoảng cách từ dây quấn
đến gông.
a
22
khoảng cách giữa hai dây
quấn cao áp quấn ở hai trụ.
a
01
bề rộng rãnh dầu giữa lõi
thép và cuôn hạ áp.
a
12
khoảng cách cách điện
giữa dây quấn cao áp và dây
quấn hạ áp.
C khoảng cách giữa hai trụ.
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 3

Lớp

2
1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp:
Với U
th1
= 55 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a
12
= 20 mm,
12

= 5 mm. trong rãnh
a
12
đặt ống cách điện dày
12

= 5 mm. Theo bảng công thức (2-36) và bảng 12
TLHD ta chọn k = 0,53

3
aa
21

= k.
4
'
S
.10
-2
= 0,53.
4

210
.10
-2
= 0,02018 (m).
Chiều rộng quy đổi từ trường tản :
a
r
= a
12
+
3
aa
21

= 0,02 +0,02018 = 0,04018 (m).
2. Hệ số quy đổi từ trường tản là k
r
= 0,95
3. Ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm. Theo bảng 11 tài
liệu hướng dẫn, ta chọn từ cảm trong trụ B
t
= 1,6 T, hệ số k
g
= 1,025 bảng số 6
Cách ghép trụ: Theo bảng 6 TLHD, ta chọn cách ghép trụ bằng nêm và dây
quấn. Cách ép gông: Ta chọn cách ép gông bằng xà ép, bu lông đặt phía ngoài
gông. Chọn hệ số tăng cường gông k
g
= 1,025.
Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên ở

bốn góc của lõi, còn ba mối nối giữa dùng mối
ghép thẳng lá tôn.
Theo bảng 4 TLHD chọn số bậc thang
trong trụ là 8 số bậc thang của gông lấy nhỏ
hơn trụ một bậc tức là 7 bậc, hệ số chêm kín k
c

= 0,928.
Tra trong bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh là k
đ
= 0,97.
Hệ số lợi dụng lõi sắt k
ld
= k
c
.k
đ
= 0,928.0,97 = 0,9.
Từ cảm trong gông : B
g
=
g
t
k
B
=
025,1
6,1
=1,56 (T).
Từ cảm ở khe hở không khí mối nối thẳng : B

’’
k
= B
t
= 1,6 (T).
Từ cảm ở khe hở không khí ở mối nối xiên : B
’
k
=
2
t
B
=
2
6,1
= 1,13(T).
Suất tổn hao sắt ở trụ và gông, theo bảng 45 và 50 TLHD với tôn chọn có mã
hiệu là 3404 ta tra được các số liệu sau:
Với B
t
= 1,6 T tra được p
t
= 1,295 (W/kg), q
t
= 1,775(VA/kg).
Với B
g
= 1,56T tra được p
g
= 1,207 (W/kg), q

g
= 1,575(VA/kg).
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 4
Suất từ hoá ở khe không khí:
Với B
’’
k
= 1,6 (T) tra được q
’’
k
= 23500 VA/m
2
.
Với B
’
k
= 1,13 (T) tra dược q
’
k
= 2000 VA/m
2
.
4. Các khoảng cách cách điện chính:
Chọn theo U
th1
= 55 kV của cuộn sơ cấp ( cao áp ) và U
th2

= 5 kV của cuộn thứ
cấp (hạ áp). Tra bảng 18, 19 TLHD ta có các số liệu sau :
- Trụ và dây quấn hạ áp a
01
= 5 mm.
- Dây quấn hạ áp và cao áp a
12
= 20 mm.
- Ống chách điện giữa cao áp và hạ áp
12

= 5 mm.
- Dây quấn cao áp và cao áp a
22
= 20 mm.
- Tấm chắn giữa các pha
22

= 3 mm.
- Khoảng cách giữa dây quấn cao áp và gông l
0
= l
01
= l
02
= 50 mm.
- Phần đầu thừa của ống cách điện l
đ2
= 30 mm.
5. Các hằng số a, b tính toán có thể lấy gần đúng và được tra trong bảng 13, 14

TLHD:
a =
12
d
d
=1,36. b =
d
a
2
2
= 0,40.
6. Tra trong bảng 15 TLHD ta được hệ số tính toán tổn hao phụ trong dây quấn, ở
trong dây dẫn ra vách thùng và ở vài chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây
nên, k
f
= 0,93; e = 0,405 là hệ số qui đổi ½ tiết diện trụ hình thang về hình chữ
nhật, hệ số gia tăng tổn hao công suất ở góc nối k
p0
=10,18, k
dqCu
= 2,46.10
-2

7. Quan hệ giữa đường kính trung bình d
12
và chiều cao l của trụ sắt.
Trong thiết kế người ta dùng hệ số

để chỉ quan hệ giữa chiều rộng và chiều cao
của máy.


=
l
12
d.
;

thay đổi từ 1,2 đến 3,6
Sự lựa chọn hệ số

không những ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật
liệu thép, dây đồng mà còn ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật như: Tổn hao
không tải, tổn hao ngắn mạch…
Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cùng công suất, điện áp, các số liệu xuất
phát, và các tham số kỹ thuật thì khi

nhỏ, máy biến áp “gầy” và cao, nếu

lớn
thì máy biến áp “ béo” và thấp. với những trị số khác nhau thì tỷ lệ trọng lượng sắt
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 5
và trọng lượng đồng trong máy biến áp cũng khác nhau.

nhỏ trọng lượng sắt ít,
lượng đồng nhiều,


tăng lên thì lượng sắt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại.
8. Đường kính của lỏi thép:
Theo công thức (2-37) TLHD
d = A.x
Trong đó x =
4


A là hằng số A = 0,507.
'
4
22
1
.
. . .
rr
nx t d
S a k
f U B k

Với:
S
’
= 210 (kVA)
a
r
= 0,04018 (m)
f = 50 Hz
U
nx

= 4,4 %
B
t
= 1,6 (T)
k
r
là hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn k
r
= 0,95.
k
ld
là hệ số lợi dụng của lỏi sắt đã tính ở trên: k
ld
= 0,9. Từ đó ta có
A = 0,507.
4
22
9,0.6,1.4,4.50
95,0.04018,0.210
= 0,1846
Vậy d = A.x = 0,1864.x
9. Trọng lượng tác dụng của lỏi thép
9.1 Trọng lượng thép trong trụ:
G
t
=
x
A
1
+ A

2
.x
2
(theo CT 2-42 TLHD )
Với A
1
= 5,663.10
4
.a .A
3
.k
1d

Trong đó d
12
= a.d

a = d
12
/d
Với trị số hướng dẫn a = d
12
/d bằng 1,40 đối với dây quấn đồng, theo bảng 13
TLHD
A
1
= 5,663.10
4
.1,40.0,1846
3

.0,9 = 448,86 (kg)
A
2
= 3,605.10
4
.A
2
.k
ld
.l
0
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 6
A
2
= 3,605.10
4
.0,9.0,1846
2
.0,05 = 55,29 (kg)
Vậy G
t
=
x
86,448
+ 55,29.x
2

9.2 Trọng lượng thép trong gông
G
g
= B
1
.x
3
+ B
2
.x
2
theo CT 2-48 TLHD
Với a = 1,40; k
g
= 1,025
Trị số hướng dẫn b =
d
a2
2
tra bảng 14-15 TLHD ta có b = 0,4 ; e = 0,405.
B
1
= 2,4.10
4
.k
g
.k
1d
.A
3

.(a+b+e) = 2,4.10
4
.1,025.0,9.0,1846
3
.(1,4 + 0,40 +
0,405) = 307,18 (kg)
B
2
= 2,4.10
4
.k
g
.k
1d
A
2
.(a
12
+ a
22
)
Với a
12
= 0,02 m
a
22
= 0,02 m
B
2
= 2,4.10

4
.1,025.0,9.0,1846
2
.(0,02 + 0,02) = 30,19 (kg)
Vậy G
g
=307,18.x
3
+ 30,19.x
2

Như vậy trọng lượng của lỏi thép (công thức 2-51):
G
fe
= G
t
+ G
g

G
fe
=
x
A
1
+ (A
2
+B
2
).x

2
+ B
1
.x
3
G
fe
=
x
86,448
+ (55,29 + 30,19)x
2
+ 307,18x
3
=
x
86,448
+ 85,48x
2
+ 307,18x
3

10. Trọng lượng kim loại làm dây quấn
G
dq
=
2
1
x
C

theo CT (2-55) TLHD
Với C
1
= K
dq
.
2
2 2 2
1
.
. . . .
f d t nr
Sa
k k B U A
(vì f = 50 Hz), K
dqcu
= 2,46.10
-2

k
f
là hệ số tính tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong đầu ra và các chi tiết kim loại
khác do dòng điện xoáy gây nên. Theo bảng 15 TLHD tra dược k
f
= 0,93
C
1
= 2,46.10
-2
.

222
2
1846,0.96,0.6,1.9,0.93,0
4,1.630
= 481,94 (kg).
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 7
G
dq
=
2
1
x
C
=
2
94,481
x
.
11. Xác định các hằng số trong biểu thức giá thành cực tiểu của vật liệu tác
dụng:
B =
3
2
.
1
22
B

AB 
=
3
2
.
18,307
29,5519,30 
= 0,1855
C =
1
1
B3
A
=
18,307.3
86,448
= 0,487
D =
1
1
B.3
C.2
k
dqfe
.k =
18,307.3
94,481.2
.1,84.1,06 = 2,04
Với k
dqfe

=1,84, tra bảng 16 TLHD
k là hệ số hiệu chỉnh trọng lượng của dây quấn ( vì dây quấn có thêm sơn cách
điện và các phần điều chỉnh điện áp ở cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06.
Ta có phương trình : x
5
+ Bx
4
- Cx - D = 0

x
5
+ 0,1855x
4
- 0,487x – 2,04 = 0
Dùng phần mềm MATLAB để giải phương trình trên ta được x = 1,1768.Từ đó ta
có

= x
4
= 1,9178
Chọn

= 1,9178 thì giá thành của máy biến áp thiết kế là nhỏ nhất, nghĩa là
phương án tối ưu về măt kinh tế. Nhưng ta còn phải chọn một phương án không
những tối ưu về mặt kinh tế mà còn thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật trong giới hạn
sai số cho phép.
Từ x = 1,1768 ta tính được các thông số ở trên như sau.
- Trọng lượng thép trong trụ:
G
t

=
x
86,448
+ 55,29.x
2
=
1768,1
86,448
+ 55,29.1,1768
2
= 457,99 (kg)
- Trọng lượng thép trong gông:
G
g
= 307,18.x
3
+ 30,19.x
2
= 307,18.1,1768
3
+ 30,19.1,1768
2
= 542,42 (kg).
- Trọng lượng lỏi thép:
G
fe
= G
t
+ G
g

= 457,99 + 542,42 = 1000,41 (kg).
- Trọng lượng dây quấn :
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 8
G
dq
=
2
1
x
C
=
2
1768,1
94,481
= 348(kg).
12. Kiểm tra sơ bộ điều kiện phát nóng:
Theo công thức (2-71) TLHD ta có:
x
max

4,5.
1
.
2,4.
.
fn
C

kP
= 4,5.
6040.93,0
94,481.4,2
= 2,04.
Với C
1
= 481,94 (kg)
k
f
= 0,93.
P
n
= 6040 (W) là tổn hao ngắn mạch
Từ đó ta có x = 1,1768 < x
max
= 2,04 như vậy điều kiện phát nóng được đảm
bảo.
13. Trọng lượng một góc của lõi:
G
0
= 0,486.10
4
.k
g
.k
1d
.A
3
.x

3
( theo CT (2-66b) TLHD).
G
0
= 0,486.10
4
. 1,025.0,9.0,1846
3
.1,1768
3
= 45,97(kg).
14. Tiết diện tác dụng của trụ
Theo công thức (2-68a) TLHD, ta có
T
k
=T
t
= 0,785.k
1d
.A
2
.x
2
= 0,785.0,9.0,1864
2
.1,1769
2
= 0,033 (m
2
)

15. Tổn hao không tải
Theo công thức (5-23) TLHD ta có:
P
0
= k
pf
. p
t
.(G
t
+G
0
.
2
k
p0
) + k
pf
.p
g
[G
g
- (N + 2).G
0
+
2
.Gk
0p0
]
Trong đó

N là số lượng góc của mạch từ N = 4 đối với máy biến áp ba pha.
k
pf
là hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta được k
pf
= 1,13
k
po
= k
n
.k’
po
+ k
t
.k’’po
Với k
n
là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối nghiêng, k
n
= 4.
k’
po
, k’’
po
: Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối ở các góc mạch của mạch từ.
Tra bảng 46a TLHD ta có:
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 9

k’
po
= 1,32.
k’’
po
= 1,96.
k
t
là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối thẳng (k
t
= 2.1,25=2,5);
k
po
= 4.1,32+2,5.1,96 = 10,18.
p
t
= 1,295(VA/kg), p
g
= 1,027(W/kg), G
0
= 45,97(kg), G
g
= 542,42(kg) ;
G
t
= 457,99(kg)
Vậy P
0
= 1,13.1,295.(G
t

+G
o
.
10,18
2
) + 1,13.1,207[G
g
- (4 + 2)G
o
+
10,18
2
.G
o
] =
= 1,463G
t
+ 1,364G
g
+ 6,207G
0

= 1,463.457,99 + 1,364.542,42 + 6,207.45,97 = 1695,23 (W).
16. Công suất từ hoá của may biến áp.
Theo công thức (5-31) TLHD ta có
Q
0
= k’
if
.k’’

if
.q
t
(G
t
+
2
io
k
G
o
) + k’
if
.k’’
if
.q
g
[G
g
+
2
.
irig
kk
G
o
-(N+2)G
0
] + k’’
if

.

q
k
.n
k
.T
k

Trong đó :
k’
if
= k
ib
.k
ic
= 1,20. là tôn lạnh có ủ sau khi cắt dập
k’’
if
= k
ig
.k
ie
.k
it
= 1,06. là tiết diện gông nhiều bậc lá thép có ủ
q
t
= 1,775(VA/kg), q
g

= 1,575 (VA/kg) là suất từ hoá của trụ và gông.
q
kt
= 23500 VA/m
2
,
q
kg
= 2000 VA/m
2
là những suất từ hoá ở những khe hở
không khí (bảng 50 TLHD)
k
ig
là hệ số làm tăng công suất từ hóa ở gông: k
ig
=1,00
k
ir
kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ , tra bảng 52b ta
được k
ir
= 1,35
n
k
là số khe hở không khí trong lõi thép.
T
k
= T
t

/
2
là diện tích bề mặt khe hở không khí
k
io
là hệ số gia tăng dòng điện không tải do công suất từ hoá tăng lên, k
io
=
27,95 (tra bảng 53 LTHD)
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 10
Q
0
=1,20.1,06.1,775.(G
t
+
2
95,27
G
o
) + 1,20.1,06 . 1,575 [G
g
+
2
35,1.1
.G
o
- (4+ 2).G

o
]
+ 1,06 . 23500 .4.T
t
+ 1,06 . 2000 . 3 .T
t
=
= 2,2578G
t
+ 2,0034G
g
+ 20,88456G
0
+ 99640.T
t
+ 6360.T
t

= 2,2578.457,99 + 2,0034.542,42 + 20,88456.59,97 + 99640.0,0472 +
6360.0,033

= 8294(VAr)
17. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải.
Theo công thức (2-62) TLHD
I
0
=
S.10
Q
o

=
630.10
8294
= 1,317(%)
18.Mật độ dòng điện trong dây quấn:
Theo công thức (2-70) TLHD


=
dq
nf
G.k
P.k
=
348.10.4,2
6040.93,0
12
= 2,59.10
6
A/mm
2

K là hằng số phụ thuộc vào điện trở dây quân: K = 2,4.10
-12
đối với dây đồng
19. Khoảng cách giữa hai trụ:
C = d
12
+ a
12

+ 2a
2
+a
22

Với 2a
2
= 0,4.d

a
2
=
2
4,0 d
= 0,043 mà d = A.x =0,1846.1,1768 = 0,217
d
12
= a.d = 1,40.0,217 = 0,303; a
22
= 20mm = 0,02m; a
12
= 20mm = 0,02m
C = 0,303 + 0,02 + 2.0,043 + 0,02 = 0,429
20. Trọng lượng dây dẫn:
G
dd
= 1,03.1,03.G
dq
= 1,06.G
dq

= 1,06.348 = 368,88 (kg)
21. Giá thành vật liệu tác dụng:
Theo công thức (2-59), ta có
C
'
td
= B
1
x
3
+ (B
2
+ A
2
).x
2
+
x
A
1
+ k
d.fe
.k.
2
1
x
C

Với k = 1,03.1,03 = 1,06
Tra bảng 16 TLHD ta được k

d.fe
= 1,84
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 11
C
'
td
= 307,18.x
3
+ (30,19 + 55,29).x
2
+
x
86,448
+ 1,84.1,06.
2
94,481
x

= 307,18.x
3
+ 85,48.x
2
+
x
86,448
+
2

9,939
x
= 1679,1
Từ các số liệu tính toán ở trên ta cho

thay đổi từ 1,2 đến 2,4 ta được bảng sau:

Hệ số 
1,20
1,40
1,60
1,675
1,70
1,80
2,00
2,20
2,40

4

x

1,047
1,088
1,125
1,138
1,142
1,158
1,189
1,218

1,245
4
22

x

1,095
1,183
1,265
1,294
1,304
1,342
1,414
1,483
1,549

4
33

x

1,147
1,287
1,423
1,472
1,489
1,554
1,682
1,806
1,928

xx
A
86,448
1


428,966
412,749
399,197
394,652
393,193
387,614
377,538
368,648
360,716
A
2
.x
2
= 55,29.x
2
60,571
65,425
69,942
71,562
72,094
74,185
78,197
82,014
85,661

2
2
1
.xA
x
A
G
t


489,537
478,173
469,139
466,214
465,287
461,799
455,735
450,662
446,377
33
1
.18,307. xxB 

352,187
395,351
436,995
452,270
457,323
477,355

516,606
554,886
592,305
B
2
.x
2
= 30,19.x
2
33,066
35,716
38,182
39,066
39,357
40,498
42,689
44,772
46,763
G
g
= B
1
.x
3
+ B
2
.x
2
385,253
431,067

475,177
491,337
496,680
517,853
559,294
599,658
639,068
G
fe
= G
t
+G
g
874,790
909,240
944,316
957,551
961,968
979,651
1015,029
1050,320
1085,444
G
o
= 45,97.x
3
52,711
59,171
65,404
67,690

68,446
71,444
77,319
83,048
88,648
1,463G
t
716,364
699,735
686,515
682,234
680,878
675,773
666,900
659,477
653,205
6,207G
o
327,190
367,290
405,979
420,170
424,864
443,474
479,939
515,502
550,265
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 12
1,364G
g
525,450
587,936
648,099
670,139
677,427
706,304
762,827
817,880
871,631
P
o
= 1,463G
t
+
6,207G
o
+ 1,364G
g

1569
1655
1741
1773
1783
1826
1910
1993

2075
Tt = 0,033.x
2
0,0365
0,0395
0,0422
0,0432
0,0435
0,0447
0,0472
0,0495
0,0517
2,2578Gt
1.105,277
1.079,620
1.059,223
1.052,618
1.050,525
1.042,649
1.028,958
1.017,505
1.007,829
20,88465Go
1.100,840
1.235,761
1.365,930
1.413,675
1.429,470
1.492,082
1.614,771

1.734,425
1.851,385
2,0034Gg
771,816
863,599
951,970
984,344
995,050
1.037,466
1.120,490
1.201,355
1.280,308
4911,32.x
2
5.380,077
5.811,147
6.212,377
6.356,313
6.403,572
6.589,221
6.945,649
7.284,658
7.608,577
Q
o
8358
8990
9589
9807
9879

10161
10710
11238
11748
%
.10 S
Q
I
o
o


1,327
1,427
1,522
1,557
1,568
1,613
1,700
1,784
1,865
22
1
94,481
xx
C
G
dq


439,947
407,312
381,005
372,377
369,629
359,215
340,781
324,922
311,089
1,03G
dq

453,145
419,531
392,435
383,549
380,718
369,991
351,005
334,670
320,422
dqdd
GG 03,1.03,1

466,740
432,117
404,208
395,055
392,140
381,091

361,535
344,710
330,035
dddddqfe
GGk 84,1. 

858,801
795,095
743,743
726,902
721,537
701,208
665,224
634,266
607,264
dddqfefetd
GkG .' C

1.733,591
1.704,335
1.688,060
1.684,452
1.683,504
1.680,859
1.680,254
1.684,587
1.692,708
dq
G.10.4,2
6040.93,0

6


2,307
2,397
2,479
2,507
2,516
2,553
2,621
2,684
2,743
d = A.x = 0,1846.x
0,19
0,20
0,21
0,210
0,2108
0,21
0,22
0,22
0,23
d
12
= a.d =1,4.d
0,27
0,28
0,29
0,294
0,30

0,30
0,31
0,31
0,32
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 13


12
.d
l 

0,708
0,631
0,571
0,551
0,545
0,522
0,483
0,449
0,421
221212
2221212
.
2
adbad
aaadC




0,66
0,68
0,70
0,71
0,71
0,72
0,74
0,76
0,78

C'td theo beta
y = 144,41x
2
- 570,52x + 2237,1
1.660,000
1.680,000
1.700,000
1.720,000
1.740,000
1.760,000
1.780,000
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
beta
C'td

22. Nhận xét:
Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao không tải P
o

= 1150 W và dòng
không tải i
o
= 1,4% ta thấy các phương án đã tính thì phương án có hệ số

=
1,912 ứng với gía thành nhỏ nhất không khả thi vì với máy biến áp có S= 630kVA
thì

biến thiên từ 1,8 đến 2,4. Bởi vậy với sai số của C’
td
là 1% so với giá trị nhỏ
nhất ta có thể lấy

= 1,7
Đường kính trụ sắt: d = A.
4

= 0,1846.
4
7,1
= 0,2108(m), chọn đường kính tiêu
chuẩn d = 0,21
-Tính lại trị số
β
:
4
dm
)
A

d
(β 
=
4
1846,0
21,0






= 1,675; x =
4

=
4
675,1
= 1,1376;
Với trị số

= 1,675 bảng trên ta tính được:
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 14
G
t
=
2

2
1
.xA
x
A

=
1376,1
86,448
+ 55,29.1,1376
2
= 466,12( kg);
G
g
= 307,18.x
3
+ 30,19.x
2
= 307,18.1,1376
3
+ 30,19.1,1376
2
= 491,3 (kg)
G
Fe
= G
t
+ G
g
= 466,12 + 491,3 = 957,42 (kg)

G
dq
=
2
1
x
C
=
2
1,1376
481,94
= 372,4 (kg)
P
o
= 1,463.G
t
+ 1,364G
g
+ 6,207G
0

= 1,463.466,12 + 1,364.491,3 + 6,207.55,97 = 1689,39 (W)
i
o
= 0,855
Sai số của P
o
là
0
010

P
PP 
.100 =
23,1695
39,168923,1695 
.100 = 3,44(%)
- Đường kính trung bình của rãnh dẫn dầu sơ bộ:
d
12
= a.d = 1,4.0,21 = 0,294 (m)
- Chiều cao dây quấn sơ bộ: l =
β
π.d
12
=
675,1
294,0.14,3
= 0,551 (m)
- Tiết diện hữu dụng của trụ sắt: T
t
= k
đ
.T
b
= 0,97.0,03192 = 0,031 (m
2
)
Với T
b
= 0,03192 m

2
theo bảng 42 TLHD ứng với d = 0,21 m
- Khoảng cách giữa hai trụ:
C = d
12
+a
12
+2a
2
+a
22
= 0,294 + 0,02+0,043 + 0,02 = 0,3148 (m).
- Mật độ dòng điện:

=
dqCu
nf
Gk
Pk
.
.
.10
6
=
2
12
1376,1
94,481
.10.4,2
6040.93,0


.10
6
= 2,506.10
6
(A/m
2
);
- Giá thành : C’
td
= G
fe
+ k
d.fe
.G
dd
= 957,42 + 1,84. 395,08= 1352,5
- Sức điện động của một vòng dây:
U
v
= 4,44.f.B
t
.T
t
= 4,44.50.1,6.0,031= 10,01(V)

CHƯƠNG III.
TÍNH TOÁN KẾT CẤU DÂY QUẤN CỦA MÁY BIẾN ÁP
I. Tính toán dây quấn thứ cấp (hạ áp).
1. Sức điện động của một vòng dây:

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 15
U
v
= 4,44.f.B
t
.T
t
= 4,44.50.1,6.0,031 = 10,01 (V/vòng).
2. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp:
W
2
=
v
f2
U
U
=
998,10
231
= 21
Chọn W
2
= 21 (vòng)
U
f2
là điện áp trên một trụ của dây quấn thứ cấp , U
f2

= 231 V trên cả ba trụ.
Điện áp thực của mỗi vòng dây U
v
=
W
U
f
2
2
=
21
231
= 11 (V)
3. Mật độ dòng điện trung bình:


tb
= 0,746. k
f
.
12
v.n
d.S
UP
.10
4
= 0,746.0,93.
294,0.630
11.6040
.10

4
= 2,49 (MA/m
2
)
4. Tiết diện vòng dây sơ bộ:
T’
2
=
tb
2
I

=
6
10.49,2
3,909
= 365,39.10
-6
(m
2
) = 365,39 (mm
2
)
Theo bảng 38 TLHD , với S = 630kV, I
2
= 909,3 A, U
2
= 231 V;
T’
2

= 365,39mm
2
, ta chọn dây quấn hạ áp kiểu hình xoắn mạch đơn dây dẫn chữ
nhật.
5. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây.
h
v2
=
4W
l
2
2

- h
r2
Trong đó h
r2
là kích thước hướng trục của rãnh dẫn dầu giữa các bánh dây. Theo
bảng 54a TLHD ta chọn h
r2
= 5 mm = 0,005m
h
v2
=
421
551,0

- 0,005 = 0,01705 (m) = 17,05 mm.
6. Chọn dây dẫn:
Với h

v2
= 17,05 mm và T’
2
= 365,39 mm
2

Tra bảng 21 TLHD ta chọn dây đồng tiết diện chữ nhật mã hiệu

Cд có:Я
a = 4,75 mm
b = 8 mm
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 16
Tiết diện T
d2
= 37,1 mm
2

Chọn số sợi chập kép n
v2
= 10
Quy cách dây quấn như sau:

Cд - 10

5,825,5
875,4



; 37,1
7. Tiết diện mỗi vòng dây:
T
2
= n
v2
.T
d2
= 10.37,1 = 371(mm
2
) .
8. Chiều cao thực của mỗi vòng dây:
h
v2
= 2.b’ + h
r2
= 2.8,5 + 5 = 22 mm
9. Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp:

2

=
2
2
T
I
=
6
10.371

3,909

= 2,45 MA/m
2
.
10. Chiều cao thực của dây quấn hạ áp
Ở đây ta chọn dây quấn hình xoắn mạch kép hoán vị phân bố đều, có rãnh dầu
giữa tất cả các bánh dây. (CT 3-23c)
l
2
= 2b
’
.10
-3
(W
2
+1) + k.h
r2
(2W
2
+ 1).10
-3

= 2.8,5.10
-3
. (21 + 1)

+ 0,95.5 (2.21 + 1).10
-3
= 0,58 (m)

Trong đó k là hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuộn dây. Chọn
k = 0,95
11. Bề dày dây quấn hạ áp (CT 3-24)
a
2
=
3,
10.

a
n
n
v2
= 5,25.10
-3

2
10
= 0,02625 m
với n = 2 đối với dây quấn hình xoắn mạch kép
12. Đường kính trong của dây quấn hạ áp: (CT 3-25)
D
2
’ = d + 2.a
01
. 10
-3
với a
01
= 5mm, d = 0,21m;

D’
2
= 0,21 + 2.5.10
-3
= 0,22 (m).
13. Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp (CT 3-26)
D’’
2
= D’
1
+ 2.a
2
= 0,22 +2.0,02625 = 0,2725(m)
14. Bề mặt làm lạnh của dây quấn
Với dây quấn hình xoắn mạch đơn có rãnh dầu giữa tất cả các bánh dây (CT 3-27a)
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 17
A
A
A



X
5
X
4
X

3
X
2
X
1
Y
5

Y
4

Y
3

Y
2

Y1
Z
5

Z
4

Z
3

Z
2

Z1
Sơ đồ điều chỉnh điện áp
Sơ đồ bộ đổi nối
X
1
X
2
X
3
X
4
X
5
M
2
= 2.t.k.

(D
2
’
+a
2
)(a
2
+ b
’
10
-3
).W
2

(m)
Với k = 0,75 la hệ số kể đến sự che khuất bề mặt của dây quấn của que nêm và
các chi tiết cách điện khác.
M
2
= 2.3.0,75.3,14(0,22+ 0,02625)(0,02625 + .8,5.10
-3
).21 = 2,54 m
2

15. Trọng lượng dây quấn thứ cấp (hạ áp)
G
cu2
= 28.t
2
DD
''
2
'
2

.W
2
.T
2
.10
3
(kg
= 28.3
2

2725,022,0 
.21.371.10
3
= 161,16 (kg)
16. Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cả cách điện
G
dq2
= 1,02.G
cu2
=1,02.161,16 = 164,38 (kg)
II. Tính toán dây quấn sơ cấp (cao áp):
1. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp:
Máy biến áp sau khi thiết kế có thể lắp đặt ở nơi gần nguồn hoặc xa nguồn vì thế
điện áp đưa vào cuộn sơ cấp (cao áp) thay đổi một lượng

U nào đó. Vì vậy để
duy trì điện áp đầu ra ổn định trong một phạm vi nào đó ta phải chọn đầu phân áp
cho phù hợp trước khi lắp đặt.
Dòng điện làm việc qua các tiếp điểm:
I
1
= 16,53 A.
Điện áp lớn nhất giữa các tiếp điểm của hai pha của bộ đổi nối:
U
lv
=
3
%10
1
U

=
3
22000
%.10
= 1270 V
Điện áp thử:
U
th
= 20%.
3
U
1

=
3
22000
%.20
= 2540 (V)
Để có được những điện áp khác nhau bên cao áp cần phải nối như sau:
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 18
2. Số vòng dây của dây quấn sơ cấp (cao áp) ứng với điện áp định mức:
W
1
= W
2
.

2
1
f
f
U
U
=
231
12700
.21
= 1154,55 (vòng)
Lấy tròn W
1
= 1155 vòng
3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp (CT 3-29b)
W
đc
= 0,025 W
1
= 0,025.1155 = 28,88 (vòng)
Lấy tròn W
đc
= 29 vòng
4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân nhánh:
Ta chọn loại có 4 cấp điều chỉnh điện áp, ứng với mỗi cấp điều chỉnh là

2,5%
điện áp định mức :
- Cấp 13338 V – (X
1

Y
1
Z
1
) ứng với W = 1155 + 2.29 = 1213(vòng)
- Cấp 13019 V – (X
2
Y
2
Z
2
) ứng với W = 1155 + 29 = 1184 (vòng)
- Cấp 12700 V – (X
3
Y
3
Z
3
) ứng với W = 1155 (vòng)
- Cấp 12381 V – (X
4
Y
4
Z
4
) ứng với W = 1155 – 29 = 1126 (vòng)
- Cấp 12062 V – (X
5
Y
5

Z
5
) ứng với W = 1155 – 2.29 = 1097 (vòng)
5. Mật độ dòng điện sơ bộ:

'
1

= 2.
tb

–
2

= 2.2,5 – 2,45 = 2,55 (MA/m
2
)
6. Sơ bộ tính tiết diện vòng dây:
T’
1
=
'
1
1
Δ
I
=
6
10.55,2
53,16

= 6,48.10
6
m
2
= 6,48 mm
2
Với S = 630 kVA; I = 16,53 A; U
1
= 22 kV; T’
1
= 6,48 mm
2
. Ta chọn kết cẩu dây
quấn kiểu hình ống nhiều lớp dây tròn (theo bảng 38 TLHD). Theo bảng 20 TLHD
ta chọn dây dẫn tiết diện tròn mã hiệu

Б có kích thước như sau :


Б – 1 x
5,3
0,3
; 7,07 mm
2

7. Tiết diện toàn phần của một vòng dây.
T
1
= n
v1

. T’
d1
.10
-6
= 1. 7,07 .10
-6
= 7,07 .10
-6
m
2

= 7,07 mm
2

8. Mật độ dòng điện thực:
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 19

1

=
1
1
T
I
=
07,7
53,16

= 2,34 (A/mm
2
)
9. Số vòng dây trên một lớp:

1
'.
10.
11
3
1
12

dn
l
W
v
=
1
5,3.1
10.580,0
3

= 165 (vòng)
l
1
= l
2
= 0,580 m ; d
1

’ là đường kính dây kể cả cách điện (d’
1
= d
1
+ 0,5 (mm)
10. Số lớp của dây quấn:
n
12
=
12
1
W
W
=
165
1155
= 7 (lớp), nên lấy tròn n
12
với số nguyên lớn hơn.
11. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau:
U
12
= 2.
v
UW
12
= 2.165.11 = 3630 (V);
12. Chiều dày cách điện giữa các lớp.
Căn cứ vào U
12

, ta tra bảng 26 TLHD, ta chọn chiều dày cách điện giữa các lớp
là 6 x 0,12mm
13. Tra bảng 18&19 tìm được các kích thước sau:
Chiều rộng rãnh dẫn dầu a
12
giữa dây quấn hạ áp và cao áp; chiều dày ống cách
điện giữa hai dây quấn
12

; khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp a
22
; chiều
dày ống giấy cách điện giữa hai pha
12

; khoảng cách từ dây quấn đến gông l
02
.
14. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp:
Do số lớp của dây quấn được lấy tròn thành số nguyên nên số vòng dây trong
mỗi lớp có thể không đúng bằng W
12
đã tính ở trên, do đó cần phải phân phối sao
cho số vòng dây giữa các lớp gần xấp xỉ với số đó ( nên phân phối hầu hết các lớp
đều có số vòng dây là W
12
còn bao nhiêu phân phối cho một hai vài lớp ngoài
cùng).
Để tăng điều kiện làm nguội thường theo chiều dày của dây quấn thành hai tổ
lớp. Giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’

22
. Tổ lớp trong làm nguội khó khăn hơn
nên bố trí ít lớp hơn tổ lớp ngoài. Thường tổ lớp trong không quá 1/3 đến 2/5 tổng
số lớp của dây quấn. Nếu kiểu dây quấn này dùng làm cuộn HA hay TA thì hai tổ
lớp nên bố trí có số lớp bằng nhau. Kích thước rãnh dầu dọc trục xem ở bảng 54a
15. Chiều dài dây quấn CA:

3
221211
].10a'1)](m1)[(nδm)(n[d'a


(m) (CT 3-37a)
Trong đó n, m, là số lớp của mỗi tổ hợp, n + m = n
12

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 20
Trong các dây quấn điện áp 35 kV, thường ở đầu dây quấn - tức ở lớp trong
cùng của cuộn cao áp người ta có bố trí màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dày 0,5
mm nối điện với dây cao áp. màn chắn có cách điện hai phía bằng cách điện lớp
nên lúc đó chiều dày dây quấn cao áp sẽ là:

3
111
10)].2('[




c
aa
(m) (CT 3-37b)
Trong đó a’
1
= n
12
= 6;
mm
c
5,0

;
1

tra ở bảng 26, thông thường
.5,22
1
mm
c


,
nên
 
0085,010.5,26
3
1



a
( m).
Công thức trên chỉ dùng để tính kích thước hình học cuộn dây, còn lúc tính d.đ.đ
tản cần tính a
2
thì vẫn dùng công thức trên và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên
thành

3
11212
10).2('



c
aa
, (CT 3-38); a
12
= 20mm tra ở bảng 19.
16. Đường kính trong của dây quấn:
D’
1
= D’’
2
+ 2
12
a
.10
3

(CT 3-39)
= 0,2725 + 2.20.10
3
= 0,3125 (m)
17. Đường kính ngoài của dây quấn cao áp:
D’’
1
= D’
1
+ 2
1
a
(CT 3-40)
= 0,3125 + 2.0,04276 = 0,398 (m)
18. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau:
C = D’’
1
+
3
22
10.

a
(CT 3-41)
= 0,398 + 20.10
3
= 0,42 (m)
19. Bề mặt làm lạnh của dây quấn:
Quấn dây quấn CA thành hai tổ lớp , giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh và ở lớp
trong quấn lên hình trụ cách điện có que nêm thì có bốn mặt làm lạnh.

1111
)'''.( 2 lDDktM 

(CT 3-42d)
= 2.3.0,8.3,14.(0,3215 + 0,398).0,58 = 6,21 (m
2
)
Với t = 3; k = 1; l
1
= 0,58 m .
k = 0,8 là hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết cách điện che khuất .

20. trọng lượng của dây :
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 21
G
cu1
= 28.t.
2
''
1
'
1
DD 
W
1
.T

1
.10
3
(kg)
= 28.3.
36
10.10.07,7.1155.
2
398,03125,0


= 243,7 (kg).
21. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp kể cả phần cách điện
G
dq1
= 1,02.G
1Cu
= 1,02.243,7 = 248,57(kg).
22. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp:
G
cu
= G
cu1
+ G
cu2
= 248,57 + 161,16 = 404,86 (kg).
G
dq
=1,02.G
Cu

= 1,02.404,86 = 412,95 (kg).




Chương IV:
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH MÁY BIẾN ÁP

Tính toán ngắn mạch trong máy biến áp liên quan đến việc tính toán tổn hao
ngắn mạch P
n
, điện áp ngắn mạch U
n
, các lực cơ học trong dây quấn và sự phát
nóng của dây khi ngắn mạch.
Tổn hao ngắn mạch có thể chia ra các thành phần như sau:
1/- Tổn hao chính tức là tổn hao đồng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp do
dòng điện gây ra P
cu1
, P
cu2 .

2/- Tổn hao phụ trong hai cuộn dây do từ trường tản xuyên qua dây quấn làm
cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra P
f1
, P
f2
.
3/- Tổn hao chính trong hai dây dẫn ra P
r1

, P
r2

4/- Tổn hao phụ trong dây dẫn ra P
rf1
, P
rf2
thường tổn hao này rất nhỏ, ta bỏ
qua.
5/- Tổn hao trong vách thùng dầu và các kết cấu kim loại khác P
t
do từ thông
tản gây nên.
Thường tổn hao phụ được gộp vào trong tổn hao chính bằng cách thêm vào hệ
số tổn hao phụ k
f
. Vậy tổn hao ngăn mạch sẽ được tính theo biểu thức:
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 22
P
n
= P
cu1
.k
f1
+ P
cu2
.k

f2
+ P
r1
+ P
r2
+ P
t
I. Các loại tổn hao
1. Tổn hao chính:
- Tổn hao chính trong dây quấn thứ cấp (hạ áp).
P
cu2
= 2,4.10
-12
.
2
2

.G
cu2

= 2,4.10
-12
.2,45
2
.10
12
.161,16 = 2323,55(W)
- Tổn hao trong dây quấn sơ cấp ( cao áp )
P

cu1
= 2,4.10
-12
.
2
1

.G
cu1

= 2,4.10
-12
.2,34
2
.10
12
.237,7 = 3198,26 (W)
-Tổn hao tổng của dây quấn thứ cấp và sơ cấp là :
P
Cu
= P
1Cu
+ P
2Cu
=
81,552155,232326,3198 
(W)
2. Tổn hao phụ
- Trong dây quấn thứ cấp (hạ áp)
k

f2
= 1 + 0,095.10
8
.
2
2

.a
4
.n
2

Với n = 4 là số thanh dẫn quấn thẳng góc với từ thông tản chính là số lớp dây quấn

2

=
2
.
l
mb
.k
r

Với k
r
là hệ số Ragovski , l là chiều cao của toàn bộ dây quấn, m là số thanh dẫn
của dây quấn song song với từ thông tản, m = 2.W
2
= 2.21= 42 là số thanh dẫn của

dây quấn song song với từ thông tản chính là số thanh dẫn trên một lớp

2

=
95,0.
58,0
10.42.8
3
= 0,55
k
f2
= 1 + 0,095.10
8
.0,55
2
.4,8
4
.10
-12
.6
2
= 1,053
- Trong dây quấn sơ cấp (cao áp ):
k
f1
= 1 + 0,044.10
8
.
2

1

.a
4
(n
2
- 0,2) ,
Với
1

=
r
k
l
md
.
.
1
=
95,0.
58,0
165.10.3
3
= 0,811
k
f1
= 1 + 0,044.10
8
.0,811
2

.3
4
.7
2
.10
-12
= 1,011
3. Tổn hao chính trong dây dẫn ra:
3.1 Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn thứ cấp:
Xác định tổn hao trong
các dây quấn
n thanh dẫn
m
thanh
dẫn
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 23
- Chiều dài dây dẫn ra của dây quấn thứ cấp (hạ áp) : Khi dây quấn nối Y , ta có:
l
r2
=
2
.5,7 l
= 7,5.0,58 = 4,53 (m)
- Trọng lượng dây dẫn ra: G
r2
= l
r2

.T
r2
.

(kg)
Trong đó: T
r2
là tiết diện dây dẫn ra của cuộn thứ cấp (HA) có thể lấy bằng tiết diện
diện vòng dây thứ cấp: T
r2
= T
2
= 371 mm
2
;
cu

= 8900kg/m
3
.
G
r2
= 4,35.371.10
6
.8900 = 14,36(kg)
- Tổn hao trong dây dẫn ra của dây quấn thứ cấp (HA)
P
r2
= 2,4.10
-12

.
2
2

.G
r2
(W)
= 2,4.10
-12
.2,45
2
.10
12
.14,36 = 207,09 (W)
3.2 Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn sơ cấp (Cao áp).
l
r1
= l
r2
= 4,35(m)
- Trọng lượng đồng của dây dẫn ra cuộn sơ cấp
G
r1
= l
r1
.T
r1
.
Cu


(kg)
Với T
r1
= T
1
= 7,07 mm
2

nên
G
r1
= 4,35.7,07.10
-6
.8900 = 0,27 (kg)
- Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn sơ cấp
P
r1
= 2,4.10
-12
.
2
1

.G
r1

= 2,4.10
-12
.2,34
2

.10
12
.0,27 = 3,59 (W)
4. Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác P
t
:
Theo công thức (4-21) TLHD, ta tính một cách gần đúng như sau:
P
t
= 10.k.S, với k tra ở bảng 40a TLHD ta có k = 0,015
P
t
= 10.0,015.630 = 94,5 (W).
5. Tổn hao ngắn mạch của máy biến áp là:
P
n
= P
cu1
.k
f1
+ P
cu2
.k
f2
+ P
r1
+ P
r2
+ P
t

= 3198,26.1,011 + 2323,55.1,053 + 3,5 + 207,09 + 94,5 = 5986,23(W).
Khi điện áp dây quấn cao áp định mức thì:
P
nđm
= P
n
– 5%.P
Cu1
.k
f1

= 5986,23 – 5%.3188,26.1,011 = 5824,48 (W)
II . Điện áp ngắn mạch
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 24
1. Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch.
U
nr
=
S.10
P
n
=
630.10
48,5824
= 0,925 (%)
2. Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng:

U
nx
=
2
'
9,7
v
rr
U
kaSf

.10
-4
Trong đó f = 50 Hz; S’ = 210;

=
l
d
12

=
58,1
58,0
292,0
.14,3 
;
a
r
= a
12

+
3
aa
21

=
042,0
3
02625,003832,0
002,0 


; k
r
= 0,95 ; U
v
= 11 (V);
U
nx
=
%277,410.
11
95,0.042,0.58,1.10.210.50.9,7
4
2
3



Vậy điện áp ngắn mạch là:

U
n
=
2
nx
2
nr
UU 
=
%376,4277,4925,0
22


Sai lệch so với tiêu chuẩn:

n
nntt
U
UU 
.100 =
%8,2100.
5,4
5,4376,4


< 5 % thoả mãn điều kiện cho phép.
III. Tính các lực cơ học chủ yếu của dây quấn.
1. Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xác lập:
Đối với máy biến áp nhỏ hơn 1000KVA
In =

n
đm
U
I.100

Trong đó I
đm
là dòng điện định mức của dây quấn (A)
U
n
là điện áp ngắn mạch (%)
- Đối với dây quấn sơ cấp (cao áp)
I
n1
=
376,4
53,16.100
= 377,82(A)
- Đối với dây quấn thứ cấp ( hạ áp )
I
n2
=
376,4
3,909.100
= 20779,25(A)
Trị số dòng cực đại:
Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 25

i
1max
=
2
.I
n1
.(1 + e
nx
nr
U
U.
) =
2
.377,28.(1 + e
277,4
925,0.14,3
) = 805,27(A)
i
2max
=
2
.I
n2
.(1 + e
nx
nr
U
U.
) =
2

.20779,25.(1 + e
277,4
925,0.14,3
) = 44287,3(A)
2. Lực cơ học tác dụng lên dây quấn:
Lực này do tác dụng của dòng điện trong dây quấn với từ thông tản. Khi ngắn
mạch, lực cơ học tác dụng lên dây quấn không đều nhau. Mặt khác giữa các vòng
dây còn có cách điện, có đệm lót… Và do đó tính đàn hồi của các chi tiết đó có ảnh
hưởng đến lực tác dụng lên dây quấn nên thực tế lực tác dụng đó lại nhỏ hơn lực cơ
học đã tính toán.
2.1 Lực hướng kính ( lực ngang trục ) F
r
do từ thông tản dọc B tác dụng với dòng
điện gây nên.
Theo công thức (4-34) TLHD ta có: F
r
= 0,628.(i
max
.W)
2
.

.k
r
.10
-6
(N)
Trong đó W là số vòng dây toàn phần của một dây quấn với cuộn cao áp thì số
vòng dây W ứng với điện áp dịnh mức.
- Lực hướng kính với cuộn dây thứ cấp (HA):

F
r2
= 0,628(i
1max
.W
2
)
2
.

.k
r
.10
-6
(N)
Với: i
2max
= 44287,3(A)
W
2
= 21 , k
r
= 0,95 ,

= 1,675
F
r2
0,628.(44287,3.21)
2
.1,675.0,95.10

-6
= 864,36.10
3
(N)
- Lực hướng kính với cuộn dây sơ cấp ( CA) :
F
r1
= 0,628(i
1max
.W
1
)
2
.

.k
r
.10
-6
(N)
Với: i
1max
= 805,27(A)
W
1
= 1155 , k
r
= 0,95 ,

= 1,675

F
r1
= 0,628(805,27.1155)
2
.1,675.0,95.10
-6
= 864,64.10
3
(N)