Thiết kế một máy biến áp điện lực ngâm dầu công suất 1600kVA

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Lời nói đầu
Ngày nay, với sự phát triển của nền công nghiệp nớc nhà. Nghành sản
xuất điện lực có vai trò vô cùng quan trọng, bởi vì điện không chỉ đi vào sản
xuất công nghiệp mà còn đi vào hầu hết các lĩnh vực khác nữa của xã hội.
Để đáp ứng nhu cầu điện khí hoá toàn quốc, đa điện đến mọi nơi với
chất lợng điện tốt nhất thì việc sử dụng các máy biến áp điện lực có chất lợng
tốt là rất cần thiết.
Ngày nay, chúng ta đang có khả năng rất lớn có thể tự sản xuất đợc các
máy biến điện áp có công suất vừa và lớn. Chất lợng sản phẩm cao, đạt tiêu
chuẩn trong nớc và quốc tế.
Để có đợc những sản phẩm nh vậy, trớc hết cần phải có sự chuẩn bị tốt
nhất ở khâu thiết kế sản phẩm. Khẳng định thiết kế là khâu trọng yếu, quyết
định tới chất lợng sản phẩm.Vì vậy, đòi hỏi ngời thiết kế ngày càng phải có
trình độ cao hơn, có nhiều kiến thức chuyên môn và kiến thức thực tế về công
nghệ chế tạo.
Nhiệm vụ của tập đồ án này là thiết kế một máy biến áp điện lực
ngâm dầu công suất 1600 kVA.
Vì trình độ, kinh nghiệm và thời gian có hạn, trong bài thiết kế này chắc
không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong thầy giáo chỉ bảo , giúp đỡ để em hoàn
thành bài đồ án đợc tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TriệuViệt Linh đã hớng dẫn, chỉ
bảo, giúp đỡ em hoàn thành bài đồ án này.

Nguyễn trờng giang Lớp TBĐ - ĐT - 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Đ 1.Tính toán các kích thớc
chủ yếu của máy biến áp
I.Tính toán các đại lợng điện cơ bản:
1.Công suất mỗi pha : S
f

=
)3,533)(
3
1600
kVAkVA
m
S
p
==
(1-1)
2.Công suất mỗi trụ :
)(3,533)(
3
1600
kVAkVA
t
S
S
p
p
===

(1-2)
trong (1-1) và (1-2): m - số pha, m=3 ;còn t số trụ, t = 3;
S công suất máy biến áp, S = 1600 kVA
3.Dòng điện dây định mức:
Dòng điện dây phía cao áp : I
1
=
)(4,26

35000.3
10.1600
.3
10.
3
1
3
A
U
S
==
(1-3)
Dòng điện dây phía hạ áp : I
2
=
)(2310
400.3
10.1600
.3
10.
3
2
3
A
U
S
==
(1-4)
4.Dòng điện pha : Do các cuộn dây nối Y/yo nên dòng điện pha có trị số bằng
dòng điện dây:

Dòng điện pha phía cao áp : I
1f
= I
1
= 26,4 (A)
Dòng điện pha phía hạ áp : I
2f
= I
2
= 2310 (A)
5.Điện áp pha : Do các cuộn dây nối Y/yo nên điện áp pha có trị số nh sau:
Điện áp pha phía cao áp : U
1f
= U
1
/
3
=35/
3
=20,207 (kV) (1-5)
Điện áp pha phía hạ áp : U
2f
= U
2
/
3
=0,4/
3
=0,231 (kV) (1-6)
6.Thành phần điện áp ngắn mạch :

Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng :
u
nr%
=
(%)1
1600.10
16000
.10
10..
10..
.100.
.
3
3
===


S
P
Im
Im
U
rI
n
f
f
ù
nf
(1-7)
Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng :

u
nx%
=
(%)916,516
222
%
2
%
==
ủrn
uu
(1-8)
7.Điện áp thử :
Theo phụ lục XIII sách thiết kế máy điện (Trần Khánh Hà -Nguyễn Hồng
Thanh), ta có :
điện áp thử phía cao áp: U
th1
=80kV; còn bên phía hạ áp: U
th2
= 5kV.
II.Thiết kế sơ bộ lõi sắt và tính toán các kích thớc chủ yếu của máy biến áp.
8.Lõi sắt :
ở đây ta chọn lõi sắt kiểu trụ,tiết diện ngang có dạng bậc thang đối xứng
nội tiếp đờng tròn có đờng kính là đờng kính lõi sắt.
Chọn cách ép trụ và gông : Chọn theo Bảng 6 (Thiết kế máy điện Phan
Tử Thụ) ta chọn cách ép trụ bằng băng đai , ép gông bằng sắt góc. Sử dụng lõi
thép có 4 mối ghép xiên ở 4 góc của lõi còn 3 mối nối giữa dùng mối ghép
thẳng. Hệ số tăng cờng gông: k
g
=1,02(tỉ lệ giữa tiết diện gông và tiết diện trụ ).

Dựa vào Bảng 4 TL1, chọn số bậc thang trong trụ là 8. Hệ số chêm kín
k
c
= 0,93.
Nguyễn trờng giang 1 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
9.Chọn tôn silic, cách điện của chúng và cờng độ từ cảm trong trụ và gông:
Theo Bảng 8 TL1, chọn loại tôn silic cán lạnh M4X , dày 0,28 mm .
Chọn từ cảm trong trụ B
t
=1,62T.
Chọn hệ số điền đầy rãnh k
đ
= 0,928 bảng 13.2 TL[2]
Hệ số lợi dụng lõi sắt : k
ld
= k
c
.k
d
= 0,93.0,928 = 0,86
Từ cảm trong gông: B
g
= 1,62/1,02 = 1,585 T.
Từ cảm khe hở không khí ở mối nối thẳng : B
"
k
= B
t
=1,62 T, ở mối

nối xiên là : B
'
k
= B
t
/
2
= 1,62/
2
= 1,146 T
Tra Bảng 45 TL1, có :
Suất tổn hao ở trụ và gông : p
t
=1,132 (w/kg) ; p
g
= 1,040 (w/kg)
Tra bảng 51 TL1, có :
Suất từ hoá ở trụ và gông : q
t
= 1,56 (VA/kg) ; q
g
= 1,25 (VA/kg)
Theo Bảng 51 TL1 , có :
Suất từ hoá ở khe hở không khí :
Mối nối thẳng: p
"
k
= 19200 VA/m
2
;mối nối xiên: p

'
k
= 1900
VA/kg.
Ghép nối giữa trụ và gông : chọn dùng kiểu mối nối ghép nghiêng ở 4
góc:
Lợt 1 Lợt 2

Hình1: Thứ tự ghép lõi sắt 3 pha.
Chọn dùng sơn cách điện loại 302 của Nga, vì loại sơn này phù hợp với
đặc điểm khí hậu ở nớc ta.Lớp phủ dày 0,02mm.
10.Chiều rộng qui đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp:
Căn cứ vào giá trị điện áp thử CA U
th1
=80kV, theo bảng 19 (tài liệu [1]), ta có:
a
12
= 2,7mm ;
12
= 5mm a ; a
22
=30mm;
mml 75
02
=
Trong rãnh a
12
đặt ống cách điện dày
12
Trong công thức (a

1
+ a
2
)/3 = k.
4
'S
.10
-2
, hệ số k đợc tra theo bảng 12 (tài liệu
[1])hoặc bảng 13.1 tài liệu [2] đợc k=0,52.Suy ra:
(a
1
+a
2
)/3 = k.
4
'S
.10
-2
= 0,52.
5,2.3,533
4
=
(cm)
Suy ra : a
r
= a
12
+ (a
1

+ a
2
)/3 = 27+25=52(mm)
11Tính toán các kích thớc chủ yếu của máy biến áp:
*)Trớc tiên ta xác định sơ đồ các kích thớc chủ yếu của máy biến áp nh
hình vẽ 2. Các kích thớc chủ yếu của máy biến áp đó là : đờng kính trụ của lõi
Nguyễn trờng giang 2 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
sắt d,chiều cao dây quấn l và đờng kính trung bình của dây quấn cao áp và hạ
áp
12
d
Sau khi xác định đợc các kích thớc chủ yếu thì hình dạng,thể tích và các
kích thớc nh chiều cao trụ sắt, khoảng cách C giữa các trụ cũng đợc xác định.
Trong tính toán máy biến áp, thờng dùng một tham số trung gian gọi là
tỷ số kích thớc cơ bản.Thực chất là tỷ số giữa chiều dài trung bình một vòng
dây của hai dây quấn cao áp (CA) và hạ áp (HA) với chiều cao của dây quấn đó.
đợc tính theo công thức : = d
12
/ l = l
tb12
/ l .Tham số có ảnh hởng rất lớn


Hình 2.Sơ đồ các kích thớc chủ yếu của máy biến áp.
tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy biến áp :
Về mặt kinh tế: với các máy biến áp có cùng công suất, điện áp , tham số
kỹ thuật thì khi nhỏ, d
12
sẽ giảm, I tăng, máy gầy và cao, trọng lợng sắt giảm,

trọng lợng đồng tăng. Nếu lớn máy sẽ béo và lùn, trọng lợng sắt tăng, trọng l-
ợng đồng giảm. Hệ số còn ảnh hởng tới các vật liệu kết cấu và do đó ảno h-
ởng đến giá thành của máy.
Về mặt kỹ thuật: khi tăng, đờng kính trụ lõi sắt tăng, trọng lợng sắt
tăng, tổn hao sắt tăng kéo theo dòng điện không tải tăng, trọng lợng đồng thấp
nên tổn hao đồng thấp. Ngợc lại, khi giảm, trọng lợng sắt giảm nhng trọng l-
ợng đồng tăng, nếu giữ mật độ dòng điện không đổi thì tổn hao đồng sẽ tăng
lên.
Sự liên quan giữa các kích thớc chủ yếu với công suất, đặc tính máy biến
áp đợc thể hiện nh sau :
Theo lý thuyết máy điện, điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm đợc
tính theo công thức sau:

6
12
10.
.
.......9,7

=
lU
kadwIf
u
v
rr
nx

,%
6
10.

......9,7

=
v
rr
U
kawIf

,% (1-9)
trong đó : I - dòng điện pha, A
Nguyễn trờng giang 3 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
w số vòng dây mỗi pha.
- tỷ số kích thớc cơ bản .
a
r
= a
12
+ (a
1
+ a
2
)/3 một khoảng cách phụ thuộc vào kích th-
ớc hình học của dây quấn HA và CA, a
r
= 5,2cm
k
r
hệ số Rogovski qui từ trờng tản thực tế về từ trờng lý tởng.
Lấy k

r
= 0,95.
U
v
= 4,44.f.B
t
.S
t
- điện áp một vòng dây, V
f tần số điện công nghiệp, f =50 Hz
S
t
= k
ld
.d
2
/4 tiết diện tác dụng của trụ, m
2
.
k
ld
hệ số lợi dụng lõi sắt.
B
t
mật độ từ thông trong trụ, T.
Thay vào công thức (1-8), ta đợc:
4
22
...
..'.

.507,0
ldtnx
rr
kBuf
kaS
d

=
,m (1-10)
trong đó : S = U.I.10
-3
- công suất mỗi trụ của máy biến áp, kVA.
Trong công thức (1-10 ta thấy có 3 nhóm đại lợng :
Những đại lợng cho trớc hoặc do tiêu chuẩn đề ra: S, f, u
nx
.
Những đại lợng phải chọn trong quá trình tính toán: B
t
, k
ld
, .
Những đại lợng đợc xác định trong quá trình tính toán: a
r
, k
r
.
Ta thấy cả 3 nhóm đại lợng trên đều đã đợc xác định trong các mục trớc. Nh
vậy trong công thức (1-10có thể coi d là hàm số của , và có thể viết :
d = A.x (1-11)
trong đó :

A =16.
4,23
86,0.62,1.916,5.50
95,0.2,5.3,533
.16
...
.'.
4
22
4
22
==
ldtnx
rr
kBuf
kaS
(1-12)
Và x =
4

*)Tiếp theo ta xác định trị số tối u theo chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật:
Trọng lợng sắt của trụ đợc tính theo công thức :
G
t
= t.S
t
.
Fe
.( l + 2.l
o

) = t.
4
.
2
d

.k
ld
.
Fe
.(


12
.d
+ 2.l
o
).10
-8
,kg (1-13)
Trong đó : t số trụ tác dụng, t =3
l
o
khoảng cách từ dây quấn đến gông.Tra phụ lục
XIV([2]), chọn l
o
= 75m.
d
12
-đờng kính trung bình của hai cuộn dây CA và HA.

Thờng thì d
12
tỷ lệ với d nên ta có : d
12
= a.d .Trong đó hệ số a đợc chọn sơ bộ
theo bảng 13([1]) : đối với dây quấn đồng a= 1,3 ữ 1,42. chọn a = 1,4.Với dây
quấn nhôm thì a lớn hơn của đồng 1,06 lần.
Khi đó công thức (1-11) đợc viết nh sau:
G
t
=
2
2
1
.xA
x
A
+
, kg (1-14)
Trong đó : A
1
,A
2
là các hệ số :
A
1
= 5,66.10
-2
.a.A
3

.k
ld
= 5,66.10
-2
.1,4.23,4
3
.0,86 = 873,2 (kg)
Nguyễn trờng giang 4 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
A
2
=3,6.10
-2
.A
2
.k
ld
.l
o
=3,6.10
-2
.23,4
2
.0,86.7,5= 127,1 (kg)
Trọng lợng sắt gông:
G
g
= B
1
.x

3
+ B
2
.x
2
, kg (1-15)
Trong đó : B
1
,B
2
là các hệ số:
B
1
=2,40.10
-2
.k
g
.k
ld
.A
3
.(a+b+e) =
=2,40.10
-2
.1,02.0,86.23,4
3
.(1,4+0,28+0,411)=564 ,kg(1-16)
B
2
= 2,40.10

-2
.k
g
.k
ld
.A
2
.(a
12
+ a
22
)
= 2,40.10
-2
.1,02.0,86.23,4
2
.(2,7+3,0)=65,7 ,kg (1-17)
Trọng lợng kim loại dây quấn:

G
dq
= C
1
/ x
2
,kg (1-18)
Trong đó:
C
1
=

222
2
2
22
2
4,23.1.62,1.86,0.91,0
4,1.1600
.10.46,2
....
.
.

=
AuBkk
aS
K
nrtldf
dq
,kg (1-19)
hay C
1
= 797,6 kg
trong đó: đối với dây đồng K
dq
= 2,46.10
- 2
Giá thành vật liệu nói chung:
C
td
= c

Fe
.(G
t
+G
g
) + c
dq
.k.G
dq
(1-20)
Trong đó :
c
Fe
,c
dq
tơng ứng là giá 1kg sắt làm lõi và 1 kg kim loại làm dây quấn. Còn k
là hệ số tăng trọng lợng của dây quấn do cách điện, đối với dây đồng k= 1,02
Thông thờng để dễ so sánh các phơng án, ngời ta biểu diễn giá thành theo đơn
vị qui ớc với cách chọn giá thành 1 kg sắt làm đơn vị, nh vậy giá thành vật liệu
tác dụng của máy biến áp sẽ là:

C
td
= C
td
/ c
Fe
= (G
t
+G

g
) + k
CuFe
.k.G
dq
(1-21)
Trong đó : k
CuFe
= c
dq
/ c
Fe
=2,21
*Phơng trình tìm giá trị
*

làm cho chi phí nhỏ nhất :
B=
228,0
564
6,651,127
.
3
2
.
3
2
1
22
=

+
=
+
B
BA
)06,1(..
3
2
;516,0
564.3
2,873
.3
1
1
1
1
=====
CDCD
KKK
B
C
D
B
A
C
FECU
21,206,1.21,2.
564
6,797
.

3
2
==
D
Ta có phơng trình :
0..
45
=++
DXCXBX
Hay:
021,2.516,0.228,0
45
=+
XXX
Giải phơng trình trên ta tim đợc giá trị
min
X
=1,1877
99,1
4
minmin
==
X

Tổn hao không tải của máy biến áp:
P
o
= k
f
.(p

t
.G
t
+ p
g
.G
g
) ,W (1-22)
Trong đó :
p
t
, p
g
là suất tổn hao trong trụ và gông, w/kg
k
f
là hệ số phụ, chủ yếu kể đến các đặc điểm làm lõi sắt.
ở đây lấy k
f
= 1,25 với tôn cán lạnh.
Nguyễn trờng giang 5 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Công suất từ hoá :
Q
o
= k
f
.( Q
c
+ Q

f
+Q

) ,VA (1-23)
Trong đó :
k
f
là hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn
cũng nh sự uốn nắn và ép lõi sắt, lấy k
f
=1,25
Q
c
là công suất tổn hao chung của trụ và gông:
Q
c
= q
t
.G
t
+q
g
.G
g
,VA (1-24)
Q
c
=1,56.G
t
+1,25.G

g

q
t
,q
g
là suất từ hoá tring trụ và gông(VA/kg),xác định theo bảng
50(TKMBAĐL-Phan Tử Thụ)
Q
f
là công suất từ hoá phụ đối với góc có mối nối thẳng:
Q
f
= 40.q
t
.G
o
,VA (1-25)
G
o
là trọng lợng của một góc,với gông tiết diện chữ nhật:
G
o
= 0,493.10
-2
.k
g
.k
ld
.A

3
x
3
, kg (1-26)
G
o
=0,493.10
-2
.0,86.1,02.
333
.41,55.4,23 xx
=
Q
f
=40.1,56. G
o
=62,4. G
o
Q
k
là công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép:
Q
k
= 3,2.q
k
.S
k
,VA (1-27)
Q
k

là suất từ hoá ở khe hở đối với B
t
,(VA/m
2
)
S
k
là diện tích tiết diện tác dụng ở khe nối.Nếu nối thẳng thì :
S
k
= S
t
= 0,785.k
ld
.A
2
.x
2
(m
2
) (1-28)
S
k
= 0,875.0,86.
=
22
.4,23 x
369,7
2
.x

Nếu mối nối nghiêng : S
k
=
2
.S
t
= 1,11. k
ld
.A
2
.x
2
(m
2
) (1-29)
Q
k
= 3,2.369,7.0,19 .x
2
=224,78.x
2
Thành phần phản kháng của dòng điện không tải :

S
Q
i
o
ox
.10
=

, % (1-30)
Mật độ dòng điện trong dây quấn:
J=
dqCu
nf
GK
Pk
.
.
, A/mm
2
(1-31)
trong đó : K
Cu
= 2,4
đối với dây đồng, mật độ dòng điện cho phép là J
cp
4,5 A/mm
2
. Do đó mật độ
dòng điện tính ra theo công thức (1-31phải bé hơn trị số cho phép, nếu không
thì phải chon lại dây quấn.
Từ các công thức đã lập ở trên ta tiến hành tính toán tìm trị số *, kết quả tính
toán cho trong bảng sau:
1.2000 1.8000 2.4000 3.0000 3.6000 2.0500
X=
4

1.0466 1.1583 1.2447 1.3161 1.3774 1.1966
X

2
1.0954 1.3416 1.5492 1.7321 1.8974 1.4318
X
3
1.1465 1.5540 1.9282 2.2795 2.6135 1.7132
a1/X 834.2926 753.8685 701.5537 663.4885 633.9253 729.7519
a2* X
2
139.2311 170.5225 196.9025 220.1437 241.1553 181.9795
Nguyễn trờng giang 6 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Gt 973.5237 924.3911 898.4562 883.6322 875.0806 911.7315
b1* X
3
646.6437 876.4628 1087.5207 1285.6420 1474.0288 966.2611
b2* X
2
71.9707 88.1458 101.7820 113.7957 124.6570 94.0681
Ggông 718.6144 964.6086 1189.3027 1399.4377 1598.6858 1060.3292
G(Fe) 1692.1381 1888.9996 2087.7589 2283.0699 2473.7664 1972.0606
o
G
63.5293 86.1078 106.8431 126.3075 144.8155 94.9300
Po 2496.6736 2766.9649 3042.8017 3315.1773 3581.8531 2882.0102
Qo 8284.2846 10403.1399 12379.3234 14248.3511 16033.0748 11241.4768
Iox 0.5178 0.6502 0.7737 0.8905 1.0021 0.7026
Gdq 728.1059 594.4959 514.8486 460.4946 420.3721 557.0680
Gcu 771.7922 630.1657 545.7395 488.1242 445.5944 590.4921
KcuFe*Gcu 1705.6608 1392.6662 1206.0843 1078.7546 984.7637 1304.9875
C'td 3397.7989 3281.6658 3293.8432 3361.8245 3458.5301 3277.0482

J(a/mm~2) 2.8865 3.1945 3.4327 3.6296 3.7989 3.3001
Ungsuat 16.5101 22.3778 27.7665 32.8249 37.6348 24.6705
d=A*x 24.4913 27.1040 29.1252 30.7961 32.2323 27.9998
d12 34.2878 37.9457 40.7753 43.1146 45.1252 39.1997
L 89.7625 66.2257 53.3731 45.1482 39.3780 60.0711
2*a2 6.8576 7.5891 8.1551 8.6229 9.0250 7.8399
C 46.8453 51.2348 54.6303 57.4375 59.8503 52.7396
Từ bảng ,giá thấp nhất
min

=1,99 thuộc đoạn [1,8;2,4] tơng ứng với lõi sắt
d=27,1040(cm) đến 29,1252 .Trong khoảng đó tất cả các tham số đều thoả mãn
yêu cầu
Chọn d=28(cm)

(chuẩn)=
197,105,2
1040,27
28
8,1*
4
4
4
===

=







x
d
d
ch
Đờng kính trụ sắt d = a.A.
21,3905,2.4,23.4,1
4
==
x
cm
Tiết diện trụ lõi sắt St=369,7.
2
x
=529,3(
2
cm
)
Chiều cao dây quấn l=
)(1,60
05,2
2,39.
.

12
cm
d
==



.
Chiều cao trụ
t
l
=l+2.
)(1,755,7.21,60
0
cml
=+=
Khoảng cách giữa các trụ lõi sắt
75,520,328.28,07,221,39.
221212
=+++=+++=
adbadC
(cm)
Khối lợng dây quấn
dq
G
=557,068(kg)
Khối lợng sắt
)(06,1972 kgG
fe
=

Kiểm tra các điều kiện kĩ thuật :
Mật độ dòng điện trong dây quấn: J=
068,557.4,2
16000.91,0
.
.
=
dqCu
nf
GK
Pk
= 3,3A/mm
2

Suy ra J < 4,5A/mm
2
= J
cp
ứng suất kéo
k
:
Hệ số : k
n
= 1,41.
n
u
100
.(1+e
-

.u
nr
/u
nx
) = 1.41.
6
100
.(1+e
-

.1/5,916
) = 37,3
M = 0,2453.10
-4
.k
n
.k
f
.k
r
.
Aa
P
n
.
=0,2453.10
-4
.37,3.0,91.0,95.
4,1.4,23
16000

M = 14,4(MPa)
k
= M.x
3
= 14,4.1,713 = 24,67 (MN/m
2
)
vậy
k
< [
k
] = 60 MN/m
2
Nguyễn trờng giang 7 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Tổn hao không tải: Từ bảng trên ta có P
o
(*) =519,31W P
o
=510W
Sai lệch giá cả tác dụng :
C
td
%=3277.0482-3276.6559.100/3276,6559=0,012 ,%
C
td
% = 0,012< 5% đạt yêu cầu.
Kết luận: với giá trị trên, các điều kiện kinh tế và kĩ thuật đều đợc đảm bảo.
Điện áp một vòng dây: u

v
= 4,44.f.B
t
.S
t
= 4,44.50.1,62.529,3=19,04 V

Nguyễn trờng giang 8 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Đ2.Tính toán dây quấn máy biến áp
I.Tính toán dây quấn hạ áp :

1.Số vòng dây một pha của dây quấn HA:
w
1
= U
1t
/u
v
= U
1f
/u
v
= 231/19,04 = 12,13 vòng
lấy w
1
= 12 vòng
2.Điện áp thực một vòng dây: u
v
= U

1f
/ w
1
= 231/12= 19,25 (V)
3.Cờng độ từ cảm thực trong trụ sắt:
B
t
=
633,1
05293,0.50.44,4
25,19
..44,4
==
t
v
Sf
u
(T)
4.Mật độ dòng điện trung bình đối với dây đồng :
J
tb
=
44,3
21,39.1600
25,19.16000
.91,0.746,010.
.
.
..746,0
4

12
==
dSp
uP
k
vn
f
(A/mm
2
)
5.Tiết diện vòng dây sơ bộ: S
1
=I
f1
/J
tb
=2310/3,44 672 mm
2
6.Chọn dây,cách điện
Chọn dây xoắn ốc kép ,khoảng cách rãnh dầu lấy sơ bộ la h
r
=0,6 cm.Số đệm
chin theo chu vi dây quấn là 12 ,Chiều rộng tấm đêm là 4 cm .
Chọn 12 dây PB có tiết diện :
52,58
25,513
75,45,12
ì
ì
ì

.Chia làm 2 mạch song song
có rãnh dầu ở giữa
7.Chiều cao hớng trục của một vòng dây kể cả cách điện:
Số vòng trong 1 lớp : w
l1
=w
1
= 12 vòng.

02,46,0
112
1,60
1
1
1
=
+
=
+
=
rv
h
w
l
h
(cm)
9.Tiết diện một vòng dây: S
1
= n
v1

.S
đ1
=12.58,52=702,24 (mm
2
)
10.Mật độ dòng điện thực trong dây quấn HA:
J
1
= I
1f
/S
1
= 2310/702,24 = 3,29 (A/mm
2
)
11.Chiều cao tính toán của dây quấn HA:
Bố trí 14 rãnh dầu ngang ở giữa dây quấn rộng 1,2 (cm) ;Các rãnh còn laị
rộng 1(cm);

[ ]
cmwhkwbl
r
2,600,1).14112.2(2,1.1495,0)112.(3,1.2)1.2(.)1(.2
111
=++++=+++

=
12.Bề dày của dây quấn HA:
a
1

=(n
v1
/2).a = 12.0,525 = 3,15 (cm)
13.Đờng kính trong của dây quấn HA:
D
1
=d + 2.a
01
= 38 + 2.1,5= 31 (cm)
a
01
=1,5 cm với U>= 5(KV)
Nguyễn trờng giang 9 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
b
a
=
=
..
..
.


b
a
=
=
..
..
.

Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
14.Đờng kính ngoài của dây quấn HA:
D
1
=D
1
+ 2.a
1
= 31 + 2.3,15 = 37,3 (cm)
15.Đờng kinh trung bình:
D
1tb
= D
1
+ D
1
=(31+37,3)/2 = 34,15 (cm)
II.Tính dây quấn cao áp (CA):
1.Số vòng dây của dây quấn cao áp với điện áp định mức:
w
2đm
= w
1
.
1050
231
20207
.12
1

2
==
f
f
U
U
vòng
Chọn kiểu điều chỉnh điện áp hình 13-18c .Dòng điện ở tiếp điểm điều chỉnh
là 26,4(A)
Điện áp làm việc giữa 2 tiếp đểm chính là
3500
100
10
.35000%10.
2
==
U
Vậy
t
U
=2.3500=7000(V)
2.Số vòng dây của một cấp điều chỉnh:
Theo bài ra ta cần có 4 cấp điều chỉnh 2ì2,5%,do đó:
w
đc
= 0,025.w
2đm
= 0,025.1050 =26,25 vòng lấy 27 vòng
3.Số vòng dây ứng với các đầu phân áp:
Cấp +5%: w

2
= w
2đm
+ 2.w
đc
= 1050 + 2.27 = 1104 vòng
Cấp +2,5%: w
2
= w
2đm
+ w
đc
= 1050 + 27 = 35875 vòng
Cấp +0%(U
đm
): w
2
= w
2đm
= 1050 vòng
Cấp 2,5%:w
2
= w
2đm
- w
đc
= 1050 - 27 = 1023 vòng
Cấp - 5%: w
2
= w

2đm
- 2.w
đc
= 1050 - 2.27 =996 vòng
4.Mật độ dòng điện sơ bộ: J
2
=2. J
tb
-J
1
= 2.3,44 3,29 = 3,59 (A/mm
2
)
5.Tiết diện vòng dây sơ bộ: S
2
=
35,7
59,3
4,26
'
2
2
==
J
I
f
(mm
2
)
6.Chọn kết cấu dây quấn CA:

Dùng dây xoắn liên tục với loại
)(265,8*
9,61,2
4,66,1
1
2
mmPB
ì
ì
ìì
7.Chiều dày cách điện giữa các bánh dây theo chiều hớng trục:
Hai bánh dây trên và dới của mỗi pha tăng cờng cách điện 6 mm
Chiều cao rãnh điều chỉnh h
đc
= 12mm
Chiều cao rãnh dầu ngang h
r
= 5mm.
Chọn chiều dày cách điện giữa các lớp : 2ì 0,5 mm, tức là dùng 2 tấm
cách điện có chiều dày mỗi tấm là 0,5 mm ghép lại. Vật liệu cách điện làm
bằng giấy điện thoại.
Chiều dày cách điện rãnh dầu ngang :
đ
= 1 mm
Chiều dày cách điện giữa các bánh dây theo chiều hớng trục:
Chiều cao 1 bánh dây 0,69(cm)=
b

8.Mật độ dòng ở cao áp thực tế
)/(19,3

625,8
4,26
2
2
mmAJ
t
==
9.Số bánh dây tối thiểu trên một trụ:
n
b2
=
cdr
r
hb
hl

++

+
.2
)(2
2
=
61
1,05,069,0.2
)5,02,60.(2
=
++
+
(bánh) lấy n

b2
=60 (bánh)
Nguyễn trờng giang 10 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
10.Tổng số vòng dây trong các bánh :
48 bánh cơ bản .Mỗi bánh 20 vòng
8 bánh điều chỉnh điện áp .Mỗi bánh 13,5 vòng
4 bánh cách điện tăng cờng .Mỗi bánh 9 vòng
Tổng 60 bánh

=
1104
vòng
11.Chiều cao dây quấn cao áp :

[ ]

=+++++=+=
)(2,6026.5,028.1,02,14.60,095,04.79,056.69,0.
2
cmhhhl
rb
12.Chiều rộng dây quấn cao áp :
a
2
=20.2,1=40,2(mm)=4,2(cm)
13.Chọn các khoảng cách cách điện :
U
)(80 kv
t

=
Thì : a
12
=2,7(cm)
)(5,7);(3,0);3);(5,5);(5,0
02222212
cmlcmcmacmlcm
cd
=====

Kích thớc ống bakêlít
)(7,655,52,60)(40/39
2
cmll
cd
=+=+ì

14.Đờng kính trong dây quấn cao áp :

)(7,427,2.23,37.2
1212
cmaDD
=+=+

=

15. .Đờng kính ngoài dây quấn cao áp :

)(1,5120.21,0..27,42.2
22

'
12
cmaDD
=+=+=

16.Khoảng cách giữa các trụ :

)(3,5431,51
22
cmaDC
=+=+

=
Lấy C=54,5(cm)
Trọng lợng các cuộn dây quấn sẽ trình bày trong phần tính toán ngắn mạch
Bảng 2.Bố trí cụ thể các bánh dây :
Số liệu Ký hiệu qui ớc các bánh dây Tổng
hợp
C Đ T
Tên các bánh dây Chính điều
chỉnh
Tăng c-
ờng cách
điện
Số bánh trên trụ 48 8 4 60
Số vòng 1 bánh 20 13,5 9
Số vòng toàn bộ 960 108 36 1104
Kích thớc dây dẫn(mm)
- Không có cách điện
- Có cách điện

4,66,1
ì

9,61,2
ì
4,66,1
ì

9,61,2
ì
4,66,1
ì

9,61,2
ì
4,66,1
ì

9,61,2
ì
Tiết diện vòng dây(mm
2
) 8,265 8,265 8,265 8,265
Mật độ dòng điện(A/mm
2
) 3,19 3,19 3,19 3,19
-Đờng kính trong D
2
(cm) 42,7 42,7 42,7 42,7
-Đờng kính ngoài D

2
(cm) 51,1 48,58 46,48 51,1

Nguyễn trờng giang 11 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
2rãnh rộng
0,6 cm
13rãnh
rộng 0,5 cm
cdcmccm
13 rãnh
rộng 0,5 cm
2 rãnh rộng
0,6 cm
2T 24C
4Đ 4Đ
24C 2T
h
cđ
=