Yêu cầu của máy biến áp lò thông qua các quá trình của công nghệ luyện thép

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước nghành công nghiệp luyện
kim đóng một vai trò đặc biệt quan trọng.
Hiện tại trên thế giới cũng như ở Việt Nam, trong công nghiệp luyện
kim, phương pháp luyện thép bằng lò hồ quang được dùng tương đối phổ
biến, thay thế cho các loại lò điện trở truyền thống.
Ngành công nghiệp luyện thép ở nước ta đã có từ lâu nhưng đến nay
mới thực sự phát phát triển mạnh. Việc luyện thép bằng lò điện chiếm ưu thế
rõ rệt do nó có một số ưu điểm mà các lò luyện thép khác không có, dùng lò
điện luyện thép nhất là lò hồ quang, nhiệt độ luyện khi hồ quang cháy rất lớn,
thép luyện ra có chất lượng cao, bởi khả năng khử tạp chất của nó rất lớn. Lò
điện có thể dùng để luyện kim loại màu, kim loại đặc biệt. Dùng lò điện lợi về
kinh tế do giá điện năng giảm nhiều nhờ sự phát triển mạnh mẽ của nghành
điện lực, đáp ứng mọi nhu cầu sử dụng cho công nghiệp.
Các loại lò điện trong ngành luyện kim sử dụng một loại máy biến áp
đặc biệt gọi là máy biến áp lò, có hai loại máy biến áp lò là máy biến áp lò
dùng cho lò điện trở và máy biến áp lò dùng cho lò hồ quang.
Vì phụ tải của lò điện trở thay đổi rất ít, dòng diện cung cấp cho lò
tương đối ổn định, hiện tượng ngắn mạch ít xẩy ra nên chế độ làm việc của
máy biến áp lò điện trở ít nặng nề hơn lò hồ quang. Do vậy đặc điểm của máy
biến áp lò điện trở giống với máy biến áp điện lực thông thường.
Máy biến áp dùng cho lò hồ quang có nhiều đặc điểm khác với các loại
máy biến áp điện lực thông thường. Trong quá trình làm việc của máy, do đặc
điểm của dòng hồ quang là dòng điện trong chất khí, điện áp rơi trên thân hồ
quang thấp, dòng điện qua lò hồ quang rất lớn, mặt khác các điện cực của lò
cũng thường chạm vào kim loại trong giai đoạn nấu chảy nên hiện tượng ngắn
mạch thường xuyên xẩy ra, hiện tượng ngắn mạch này gọi là ngắn mạch làm
việc. Vậy trong quá trình làm việc máy biến áp lò thường xuyên phải chịu
1
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46

1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
dòng điện ngắn mạch làm việc do đó chế độ làm việc của nó nặng nề hơn các
loại máy biến áp khác.
Các nhà máy luyện thép sử dụng nhiều loại lò hồ quang có dung tích
khác nhau từ vài tấn đến vài chục tấn một mẻ nấu.
Với dung tích càng tăng của lò hồ quang đòi hỏi phải có các loại máy
biến áp lò có công suất lớn để phù hợp với các loại lò đó.
Là một sinh viên của nghành Thiết Bị Điện - Điện Tử, sau khi hoàn
thành khóa học em được giao nhiệm vụ thiết kế máy biến áp dùng cho lò hồ
quang luyện thép với công suất của máy biến áp là 10.000 KVA.
Để thực hiện đồ án này em đã tìm hiểu về yêu cầu của máy biến áp lò
thông qua các quá trình của công nghệ luyện thép.
Từ các yêu cầu này và các thông số yêu cầu của máy biến áp, việc thiết
kế máy biến áp lò được tiến hành dựa trên cơ sở của việc thiết kế máy biến áp
điệnlực thông thường, có chú ý đến các yêu cầu đặc biệt đối với các máy biến
áp lò.
Việc hoàn thành bản đồ án này là nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy
giáo, PSG.TS. Phạm Văn Bình cùng sự góp ý chỉ đạo của các thầy cô giáo
trong bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Mặc dù đã hết sức cố gắng để thực hiện tốt bản đồ án này nhưng do khả
năng và trình độ có hạn nên bản đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi
những sai sót. Em vô cùng biết ơn sự đóng góp và chỉ đạo quí báu của các
thầy cô giao và các bạn đọc.
Hà Nội ngày 29/05/2006
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tùng Lâm
2
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN ÁP LÒ
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
1.1.1 Khái niệm chung
Máy biến áp là một thiết bị biến đổi kiểu cảm ứng có hai hay nhiều dây
quấn đứng yên hỗ cảm với nhau, dùng để biến đổi các thông số điện áp và
dòng điện xoay chiều nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ.
Máy biến áp hai dây quấn có thể bao gồm các máy biến áp một pha hay
nhiều pha có hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp không nối với nhau về mặt điện.
Năng lượng điện truyền từ dây quấn này sang dây quấn kia là nhờ sự liên hệ
với nhau thông qua từ trường trong máy biến áp.
Dây quấn của máy biến áp nhận điện năng từ lưới gọi là dây quấn sơ
cấp. Dây quấn còn lại nhận điện năng từ dây quấn sơ cấp thông qua từ trường
trong máy biến áp gọi là dây quấn thứ cấp. Dây quấn này có thể nối vào lưới
điện hoặc cung cấp trực tiếp cho tải.
Máy biến áp là một thiết bị được sử dụng rất rộng rãi, nhờ các máy biến
áp điện năng được mà điện năng được truyền một cách hiệu quả từ nhà máy
phát điện đến các hộ tiêu thụ. Để giảm tổn hao trên đường dây trong quá trình
truyền tải điện năng đi xa, thì điện áp phải được thay đổi qua nhiều cấp do đó
tổng dung lượng của máy biến áp trong hệ thống điện phải lớn hơn 4-6 lần so
với công suất của lưới.
Các máy biến áp được chế tạo theo những điều kiện kỹ thuật hay những
yêu cầu của các hệ thống tiêu chuẩn, thực hiện các chức năng hoàn toàn xác
định theo sự biến đổi điện năng.
1.1.2 Các đại lượng định mức
Các tham số của máy biến áp bao gồm các đại lượng định mức của máy
như sau:
3
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46

3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
- Dung lượng định mức: Dung lượng định mức của máy biến áp được hiểu
là công suất toàn phần đưa ra từ dây quấn thứ cấp tính bằng KVA hay VA.
Trong máy biến áp hai dây quấn dung lượng định mức của hai dây quấn là
như nhau và bằng dung lượng định mức của máy biến áp.
- Điện áp định mức: Các điện áp dây của mỗi dây quấn ở các đầu dây ra ở
chế độ định mức gọi là điện áp định mức của máy biến áp.
- Các dòng điện định mức: Là những dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và
thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức, nó được tính bằng ampe (A)
hay kiloampe (kA). Đại lượng này được tính theo dung lượng định mức và
điện áp định mức của các dây quấn.
I
1đm
=S
1đm
/U
1đm.
3
I
2đm
=S
2đm
/U
2đm.
3
- Tần số định mức:Tần số của dòng điện chạy qua MBA gọi là tần số định
mức của máy biến áp, ở nước ta đối với các loại máy biến áp thông thường
tần số này là 50 Hz.
Ngoài ra còn có các thông số về điện áp ngắn mạch và dòng điện không tải.

1.1.3 Cấu tạo của máy biến áp
Các máy biến áp thông thường có kết cấu chính gần như nhau bao gồm:
lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
- Lõi thép
Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây
quấn. Lõi thép có thể là kiểu trụ, kiểu bọc hoặc kiểu trụ bọc.
Lõi thép của máy biến áp được chế tạo sao cho dòng xoáy và từ trễ gây
ra tổn hao trong phạm vi cho phép vì vậy nó được ghép từ các lá thép kỹ thuật
điện có từ tính tốt, suất tổn hao thấp, điện trở suất cao và cách điện với nhau.
Việc sử dụng các lá thép để ghép lại thành lõi thép làm xuất hiện khe hở
không khí trong mạch từ, các khe hở không khí này làm gia tăng một cách
4
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
đáng kể tổn hao không tải của máy biến áp. Để hạn chế tổn hao này người ta
giảm khe hở không khí bằng cách ghép xen kẽ các lá thép.
- 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 là đồng . Theo
cách sắp xếp dây quấn cao áp và hạ áp người ta chia ra hai loại chính là dây
quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ, ở các máy biến áp lò công suất lớn người
ta thường thiết kế cuộn dây xen kẽ để tăng điện kháng cho máy biến áp.
- Vỏ máy
Vỏ máy gồm hai bộ phận là thùng và nắp thùng. Nó có tác dụng là bảo vệ ruột
máy và làm thùng dầu .
Ngoài ra máy biến áp còn có các chi tiết cần thiết khác như: Sứ, thiết bị bảo
vệ, chuyển mạch…
1.2 GIỚI THIỆU VỀ LÒ HỒ QUANG.
Lò hồ quang là loại lò điện sử dụng nhiệt lượng của hồ quang điện làm

nguồn nhiệt để nấu chảy kim loại trong quá trình luyện kim.
1.2.1 PHÂN LOẠI LÒ HỒ QUANG.
Trong công nghiệp luyện kim có nhiều loại lò hồ quang, tùy theo cách
phân loại mà ta có các loại sau.
- Lò hồ quang trực tiếp: (hình 1.1)
Hồ quang xuất hiện giữa điện cực và bề mặt kim loại cần nấu chảy. Loại
này được sử dụng để luyện kim loại có độ nóng chảy cao (thép…). Do điện
cực nằm thẳng đứng nên người ta có thể tăng đường kính điện cực (gần như
không hạn chế) để tăng công suất lò. Ngoài ra điện cực cũng che một phần
bức xạ nhiệt đến thành lò và nắp lò, làm tăng tuổi thọ lò.
5
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
- Lò hồ quang gián tiếp: (Hình 1.2)
Hồ quang xuất hiện giữa hai điện cực, nhiệt lượng gián tiếp truyền và kim
loại cần nấu chảy. Loại này được sử dụng để luyện kim loại có độ nóng chảy
thấp (đồng, thiếc…) và thường chế tạo với công suất không quá 600 KW. Bức
xạ hồ quang làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của lò. Trong thực tế không tồn tại lò
hồ quang trực tiếp hay gián tiếp hoàn toàn.
-Lò hồ quang nổi và lò hồ quang chìm:
Đặc điểm lò luyện thép và lò luyện kim loại màu bằng lò điện hồ quang
còn phân biệt ở loại hồ quang nổi và hồ quang chìm.
Lò luyện thép là loại hồ quang nổi, điện áp thứ cấp (điện áp làm việc)
của máy biến áp lò nằm trong khoảng 190 ÷ 350 vôn, khi máy làm việc hay
xẩy ra ngắn mạch, để hạn chế dòng điện ngắn mạch người ta thường nối tiếp
thêm một kháng điện, kháng điện ngoài nhiệm vụ hạn chế dòng điện ngắn
6
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
3

4
5
1
2
6
7

H×nh 1.1 Lß hå quang trùc tiÕp:
1. Cöa rãt kim lo¹i, 2. Kim lo¹i, 3. §iÖn cùc, 4. N¾p lß
5. Cöa n¹p liÖu, 6. Tuêng lß, 7. C¬ cÊu nghiªng lß
.
1
2
3
4
H×nh 1.2 Lß hå quang gi¸n tiÕp
1. §iÖn cùc, 2. Kim lo¹i nÊu ch¶y,
3. C¬ cÊu quay lß, 4. Hå quang
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
mạch nó còn giúp ổn định dòng hồ quang (do đặc tính ngoài của máy biến áp
lúc đó dốc hơn).
Lò luyện kim loại màu là loại hồ quang chìm, điện áp thứ cấp của máy
biến áp lò thấp hơn, nằm trong khoảng 50 ÷ 110 vôn, nếu so sánh với máy
biến áp lò luyện thép cùng công suất thì dòng điện làm việc (thứ cấp) máy
biến áp lò luyện kim màu lớn hơn (do điện áp nhỏ hơn). Do hồ quang cháy
chìm, có lớp xỉ bề mặt nên điện trở ngắn mạch của lò hồ quang chìm lớn hơn
lò hồ quang nổi vì vậy dòng điện ngắn mạch của lò hồ quang chìm nhỏ hơn so
với lò hồ quang nổi, để hạn chế dòng ngắn mạch người ta thường chỉ cần thiết
kế máy biến áp có điện áp ngắn mạch U

n
= 12 ÷ 16% và không cần nối tiếp
thêm cuộn kháng bên ngoài.
Các loại luyện đá mài, đất đèn… bằng lò hồ quang cũng thuộc lò hồ quang
chìm.
1.2.2 CÁC GIAI ĐOẠN LUYỆN MỘT MẺ THÉP.
1.Giai đoạn nạp liệu:
Đưa nguyên liệu đã làm sạch vào lò. Máy biến áp chưa làm việc.
2.Giai đoại nung nóng liệu và nấu chảy kim loại.
Trong giai đoạn này lò cần công suất nhiệt lớn nhất, điện năng tiêu thụ
chiếm khoảng 60 ÷80% năng lượng toàn mẻ nấu và thời gian của nó chiếm
khoảng 50÷60% toàn bộ thời gian một chu trình.
Để đảm bảo công suất nấu chảy, ngọn lửa hồ quang cần phải cháy ổn
định. Khi cháy điện cực bị ăn mòn dần, khoảng cách giữa điện cực và kim
loại tăng lên. Để duy trì hồ quang, điện cực phải được điều chỉnh gần vào kim
loại. Lúc đó dễ xảy ra hiện tượng bị chạm vào bề mặt kim loại-gọi là quá điều
chỉnh và gây ra ngắn mạch làm việc. Ngắn mạch làm việc tuy xảy ra trong
thời gian ngắn nhưng lại hay xảy ra nên máy biến áp lò thường phải làm việc
trong điều kiện nặng nề. Đây là đặc điểm nổi bật cần lưu ý khi thiết kế máy
biến áp lò và chọn các thiết bị cho lò hồ quang.
7
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
Ngắn mạch làm việc cũng có thể xẩy ra do sụt lở các thành của hố bao
quanh đầu điện cực tạo ra trong liệu. Rồi sự nóng chảy của các mẫu liệu cũng
có thể phá huỷ ngọn lửa hồ quang do tăng chiều dài ngọn lửa lúc đó phải hạ
điện cực xuống cho chạm kim loại rồi nâng lên để tạo hồ quang.
Trong giai đoạn này số lần ngắn mạch làm việc có thể tới 100 lần hoặc
hơn. Mỗi lần xẩy ra ngắn mạch làm việc, công suất hữu ích giảm mạnh và có

khi bằng 0 với mức tổn hao cực đại. Thời gian cho phép của một lần ngắn
mạch làm việc là 2÷3 s.
Tóm lại giai đoạn nấu chảy là giai đoạn hồ quang hồ quang cháy kém
ổn định nhất, công suất nhiệt của hồ quang dao động mạnh và ngọn lửa hồ
quang rất ngắn, thường từ vài milimet đến 10÷15mm. Trong giai đoạn này
cần cung cấp cho lò một công suất lớn nhất.
3.Giai đoạn oxy hóa kim loại :
Đây là giai đoạn khử cacbon của kim loại đến một giới hạn nhất định
tuỳ theo yêu cầu công nghệ, khử P và S, khử khí trong gang rồi tinh luyện. Sự
cháy hoàn toàn cacbon gây sôi mạnh kim loại. Công suất nhiệt trong giai đoạn
này chủ yếu dùng để bù lại các tổn hao nhiệt và nó bằng khoảng 60% công
suất nhiệt của giai đoạn 2. Hồ quang cháy ổn định, sự ngắn mạch ít xẩy ra.
4.Giai đoạn tháo xỉ:
Sau oxy hóa, xỉ được tháo ra ngoài, giai đoạn này máy biến áp không
làm việc.
5.Giai đoạn hoàn nguyên:
Giai đoạn này hồ quang chỉ duy trì để giữ nhiệt độ khử bởi oxy, lưu
huỳnh…trong thép và chuẩn bị cho thép ra lò. Công suất sử dụng vào cỡ 50%
công suất cực đại. Mặt kim loại bằng phẳng ít xẩy ra ngắn mạch trong giai
đoạn này.
Quá trình một mẻ luyện được biểu diễn trên hình vẽ 1.3, trong đó:
Trục t biểu diễn thời gian của các giai đoạn nấu luyện
Trục P biểu diễn tỉ số công suất đưa vào lò và công suất cực đại ở giai đoạn 2.
8
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
P
t
1

0,6-0,8
0,5-0,6
τ
1
N¹p liÖu
NÊu ch¶y
Oxi ho¸
Th¸o xØ
Hoµn nguyªn
τ
2
τ
3
τ
4
τ
5
H×nh 1.3 Qu¸ tr×nh mét mÎ nÊu cña lß hå quang
1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG.
Máy biến áp lò là loại máy biến áp đặc biệt được dùng trong công nghiệp
luyện kim. Phụ tải của máy biến áp lò là lò hồ quang hoặc lò điện trở.
Lò điện trở là loại lò điện truyền thống, có công suất nấu luyện nhỏ, hiệu
suất thấp, ngày nay ít được sử dụng và chủ yếu dùng cho sản xuất thủ công
với công suất nhỏ. Phụ tải của lò điện trở ít thay đổi, nên máy biến áp dùng
cho lò điện trở thường không có yêu cầu về thay đổi điện áp, hiện tượng ngắn
mạch cũng ít xẩy ra do đó nó làm việc ít nặng nề hơn lò hồ quang. Đặc điểm
của máy biến áp lò điện trở giống với máy biến áp điện lực thông thường.
Máy biến áp lò hồ quang phải làm việc trong các điều kiện đặc biệt nặng
nề về điện do đó nó có một số đặc điểm riêng cần lưu ý khi thiết kế để phù
hợp với các chế độ làm việc của lò hồ quang.

- Máy biến áp phải có điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch
dưới (2,5÷4)I
đm
. Đối với lò luyện thép, do tổng trở ngắn mạch (điện cực -
thép) nhỏ, để hạn chế dòng ngắn mạch thường phải chế tạo thêm kháng điện
nối tiếp với máy biến áp khi lò ở giai đoạn nấu chảy, hết giai đoạn này kháng
điện bị loại bỏ.
- Máy biến áp phải có độ bền cơ đủ chịu lực điện động khi có ngắn mạch
xẩy ra.
9
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
- Máy biến áp phải được làm mát tốt vì đặt trong nhà, gần lò, nhiều bụi và
nóng.
- Máy biến áp phải có khả năng điều chỉnh điện áp trong một giới hạn
rộng để thích ứng việc điều chỉnh công suất cấp cho lò hồ quang trong từng
giai đoạn nấu luyện. Người ta thường điều chỉnh điện áp bằng các biện pháp
sau đây:
Đổi nối Y-∆ dây quấn sơ cấp
Thay đổi số vòng dây của dây quấn sơ cấp (bằng hệ thống chuyển mạch)
Dùng biến áp tự ngẫu
- Máy biến áp phải được chế tạo lớn hơn máy biến áp điện lực cùng công
suất để thích ứng với điều kiện thường xuyên phải làm việc quá tải.
- Máy biến áp có dòng làm việc (dòng thứ cấp) rất lớn nên dây quấn thứ
cấp của máy thường được phép song song từ nhiều sợi, do đó để thuận tiện
cho việc đưa đầu dây thứ cấp lên mặt máy theo kinh nghiệm ta bố trí xen kẽ
các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
- Cũng do dòng điện làm việc của máy biến áp rất lớn nên nhằm mục đích
giảm dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp, cuộn thứ cấp thường được đấu hình

tam giác.
- Máy biến áp được chế tạo theo đơn đặt hàng theo từng loại lò, chế tạo
đơn chiếc.
- Giá thành máy biến áp lò cao hơn giá thành máy biến áp điện lực cùng
công suất.
1.4 CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP LÒ
1.4.1 Kim loại màu
-Nếu lò được thiết kế thời gian nấu một mẻ là 24 giờ, thì năng suất một mẻ
quan hệ với công suất tiêu thụ theo công thức:
B(tấn/mẻ) =
1 2
.cos . . .S k k n
A
ϕ
10
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
S - công suất máy biến áp lò (kVA); cosϕ = 0,75÷0,85
k
1
=
.cos .
W
S n
ϕ
là hệ số sử dụng công suất, W - năng lượng tiêu hao thực.
S.cosϕ.n năng lượng tính toán: -Hệ thống điều khiển hoàn thiện k
1
=1

-Hệ thống bán tự động k
1
=0,9
n- số giờ một mẻ nấu (24 giờ)
A- suất tiêu hao năng lượng trên một tấn sản phẩm
Luyện thiếc hiện đại A=900-1100 kWh/1tấn
Luyện thiếc bán tự động A=2100 kWh/1tấn
-Nếu biết năng suất của lò có thể tìm ra công suất của máy biến áp theo công
thức: S =
1 2
. .cos .
B
k k n
ϕ
(tÊn/mÎ).A

-Điện áp làm việc của máy biến áp.
Chọn điện áp làm việc hợp lý tạo điều kiện cho chế độ nấu luyện ổn định.
Điện áp U
tt
tính theo công suất một pha của máy biến áp theo công thức:
U
tt
= k.S
n


Trong đó:
U
tt

(vôn)
S (kVA) - công suất một pha của máy biến áp
Với lò luyện thiếc, n=0,325 k=21
Điện áp làm việc của máy biến áp không thay đổi trong khoảng:
U
2
=(0,5÷1,15) U
tt

-Số nấc điện áp phụ thuộc vào công nghệ luyện kim.
1.4.2 Luyện thép
Theo ΓOCT 7206-54 và 7207-54 quan hệ giữa dung tích lò, công suất
máy biến áp, điện áp làm việc của máy biến áp và số nấc điều chỉnh được
thống kê trong bảng dưới đây(Bảng 22-2 tài liệu 1).
11
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
Đối với máy biến áp nhỏ dùng cho các loại lò có dung tích 0,5; 1,5; 3
tấn, do điều kiện tự động hóa còn hạn chế, máy biến áp làm việc nặng nề hơn,
thường chọn công suất máy biến áp tăng từ 20%÷40% công suất tính toán.
Dung tích lò
Tấn/mẻ
S tính
toán
kVA
Điện áp U
1
kV
Điện áp U

2
V
Số cấp
điện áp
Ghi chú
0,5
1,5
3,0
5,0
10,0
20,0
40,0
80,0
400
1000
1800
2800
5000
9000
15000
25000
6-10
6-10
6-10
6-10
6-10
6-10
35
35
212-110

224-116
245-121
260-116
280-116
320-116
360-127
420-133
2-4
2-4
4-5
8
8
8
≥12
≥12
Chọn 500-600kVA
1200-1400 kVA
Đối với máy biến áp lò có công suất 10.000 kVA, điện áp sơ cấp 10 kV. Theo
thống kê ở bảng trên ta thiết kế phía hạ áp có 8 cấp điện áp, dải điều chỉnh
điện áp 120÷320V.
1.5 TÍNH CHỌN ĐIỆN KHÁNG CHO MÁY BIẾN ÁP
Độ lớn của kháng điện tùy thuộc công suất lưới điện và công suất máy
biến áp. Để hạn chế dòng điện ngắn mạch làm việc của máy biến áp nhỏ hơn
(2,5÷4)I
đm
thì tổng điện áp ngắn mạch của máy biến áp, của kháng điện và của
mạng phải nằm trong khoảng 25% đến 40%.
Khi thiết kế máy biến áp người ta thấy điện áp ngắn mạch của nó nằm
trong khoảng 7÷10% là thuận lợi cho việc thiết kế nhất. Vì vậy tổng điện áp
ngắn mạch của kháng điện và của lưới phải bằng khoảng 30÷33%.

Các loại máy biến áp công suất nhỏ sử dụng lưới điện có điện áp ngắn
mạch nhỏ do vậy cần điện kháng có điện áp ngắn mạch lớn đến 20÷25%, còn
các loại máy biến áp có công suất lớn đến 15.000÷20.000 kVA do điện áp
12
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
ngắn mạch của lưới rất lớn nên không cần dùng điện kháng để hạn chế dòng
ngắn mạch mà chỉ cần chế tạo máy biến áp có điện áp ngắn mạch khoảng
8÷10% là được.
Sau đây là bảng thống kê điện áp ngắn mạch của máy biến áp,của điện
kháng và của mạng điện theo công suất của máy biến áp.(Bảng 22-1 tài liệu 1)
Dung lượng
kVA
Điện áp ngắn mạch
400 1000 1800 2800 5000 9000 15000 20000
u
k
%(máy biến áp)
u
k
%(mạng)
u
k
%(Cuộnkháng)
7~10
5
25~28
7~10
7

25
7~10
10
18
6~8
12
15
>8~10
16
10
8~10
25
5
8~10
30
-
8~10
32,5
-
Với máy biến áp công suất 10.000 kVA theo thống kê ở bảng trên ta chọn
máy biến áp có u
n
= 8%, kháng điện có điện áp ngắn mạch là 5%.

13
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA

MÁY BIẾN ÁP
2.1. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
• Công suất định mức: S= 10.000 KVA
• Điện áp định mức :
2
1
U
U
= 10000/320 V
• Tổ đấu dây ∆/∆12
• Tần số : f=50Hz
• Tổn hao không tải : Theo TCVN P
0
=13 kW
• Tổn hao ngắn mạch : Theo TCVN P
n
=100kW
• Dòng điện không tải : i
o
=2,0%
• Điện áp ngắn mạch : u
n
=8%
• Kiểu máy: Ba pha ba trụ, 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 bản sau đây:
Dung lượng mỗi trụ của lõi thép.

t
S

S , ( kVA )
t
= = =
4
10
3333 3
3
Trong đó t là số trụ tác dụng t=3, S là công suất lớn nhất của máy biến áp ứng
với điện áp thứ cấp U
2
= 320 V.
Dòng điện pha định mức.
Do cả phía cao áp và hạ áp đều nối tam giác nên ta có:
- Phía cao áp

f
S
I , ( A )
.U .
= = =
7
1
4
1
10
333 3
3 3 10
- Phía hạ áp
14
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46

14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG

f
S
I , ( A )
.U .
= = =
7
2
2
10
10416 7
3 3 320
Điện áp pha định mức.
- Điện áp pha định mức phía cao áp

f
U U ( KV )= =
1 1
10
- Điện áp pha định mức phía hạ áp
f
U U (V )
= =
2 2
320
Điện áp thử dây quấn:
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.
Theo bảng 14-5 trang 105 tài liệu 1 ta có:
- Điện áp thử dây quấn cao áp có điện áp làm việc 10KV
U
t1
=25 (KV)
- Điện áp thử dây quấn hạ áp có điện áp làm việc 320V
U
t2
=3(KV)
Các thành phần điện áp ngắn mạch.
- Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch

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

nr
u , (%)
.

= =
4
100000
1 0
10 10
- Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch

nx n nr
u u u , (%)
= − = − =
2 2 2 2
8 1 7 94
15
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
2.3. THIẾT KẾ SƠ BỘ LỖI SẮT VÀ TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC
CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP.
2.3.1. Thiết kế sơ bộ lõi sắt.
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 làm 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.
Để tăng hệ số lợi dụng lõi thép và tiết kiệm dây quấn thì 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.
2.3.2. Tính toán lựa chọn phương án.
16
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG


Hình 2.1: Kích thước cơ bản và khoảng cách
cách điện chính của máy biến áp.

Trên hình 2.1:
D: đường kính trụ sắt
l
v
: chiều cao dây quấn
D
s
: đường kính trung bình của dây quấn
17
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
d
l

v
D
s
D
c
∆
∆
2
∆
1
e
17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
Trong tính toán thiết kế máy biến áp khi xác định được các kích thước
cơ bản trên thì ta xác định được các kích thước khác cũng như hình dáng của
máy biến áp. Có nhiều phương pháp để tìm hình dáng tối ưu của máy biến áp,
trong số đó ta sử dụng phương pháp hệ số hình dáng β của học giả Tihomirov.
Trị số β dùng để chỉ quan hệ giữa đường kính trung bình của các dây quấn D
s
với chiều cao của nó l
v
:

s
v
.D
l
π
β
=

Với máy biến áp thường trị số này biến thiên trong khoảng rộng 1,0 đến 3,6.
Với máy biến áp lò β=1,6÷2 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.
Các số liệu xuất phát được chọn theo điện áp thử của các cuộn dây cao áp và
hạ áp

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

-∆ là khoảng cách giữa cuộn cao áp và hạ áp. Theo bảng 10 trang 12 tài liệu 3
ta có
( mm )∆ = 16
-∆
1,
∆
2
là bề dày của cuộn cao áp và hạ áp, theo công thức (20-13a) tài liệu 1
ta có thể ước tính: ∆
1
+ ∆
2
=K.
t
S
4

Với máy biến áp đang thiết kế chọn K=1,5.

∆
1
+ ∆
2
=K.
t
S
4

, , , ( cm )= =
4
1 5 3333 3 11 4
- Chiều rộng qui đổi từ trường tản
c
,
b , , ( cm )
∆ + ∆
= ∆ + = + =
1 2
11 4
1 6 5 4
3 3
- Hệ số qui đổi từ trường tản: k
r
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 k
r
=0,95
-Theo (20-41d) tài liệu 1 chọn tỉ số δ=D
s

/D=1,4
18
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
-Theo (20-41e) tài liệu 1 chọn b=2.∆
2
/D=0,25
2.3.2.2. Chọn vật liệu.
Chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 dày 0,35mm của cộng hòa liên bang Nga,
mật độ từ cảm B
t
=1,62T.
Chọn số bậc của trụ là 9 bậc, của gông ít hơn trụ một bậc, tấc là 8 bậc, tiết
diện của gông lớn hơn của trụ với hệ số k
G
=
G
t
S
S
=1,03.
Do đó B
G
=
,
,
1 62
1 03
=1,57T

Suất tổn hao sắt trong trụ và gông: Đối với tôn cán lạnh 3404 dày 0,35mm.
Tra bảng 44-1b trang 592 tài liệu 1 ta có:
p
t
= 1,353(W/Kg); q
t
=1,958(Var/Kg);
p
G
=1,230(W/Kg); q
G
=1,625(Var/Kg);
2.3.2.3. Các khoảng cách cách điện chính.
Dựa vào điện áp thử của cuộn cao áp và cuộn hạ áp, đối với dây quấn xen
kẽ tra bảng 10 trang 12 tài liệu 3 ta có các khoảng cách cách điện chính.
- Trụ và dây quấn e=25mm
- Giữa dây quấn cao áp và hạ áp ∆=16mm
- Từ dây quấn đến đến gông d=40mm
- Khoảng cách giữa các dây quấn của các pha cạnh nhau c=20mm
2.3.2.4. Thiết lập công thức tính khối lượng vật liệu tác dụng.
Xuất phát từ công thức tính đường kính trụ (20-40) tài liệu 1:
t c r
nx t ld
S . .b .k
D ,
f .u .B .k
β
=
4
2 2

16 0
(2-1)
Ta có những nhận xét sau:
- Đối với máy biến áp thiết kế thì S
t
, u
nx
, f đã biết
- Từ cảm B
t
được chọn tương ứng với mã hiệu thép được chọn
19
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
- 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=
t c r
nx t ld
S .b .k

f .u .B .k
4
2 2
16
(2-2)
x=
4
β
(2-3)
Tìm hình dáng tối ưu của máy biến áp tức là tìm β để cho máy biến áp có
chi phí vật liệu tác dụng thấp nhất mà vẫn thoả mãn được các chỉ tiêu kỷ
thuật.
2.3.2.4.1. Khối lượng vật liệu tác dụng của máy biến áp.
a) Khối lượng tác dụng của lõi sắt
Lõi sắt gồm hai phần trụ và gông. Căn cứ vào kích thước hình học của nó,
biết khối lượng riêng của sắt ta tính được khối lượng của nó.
-Khối lượng trụ: Theo công thức (20-41a) tài liệu 1 ta có:
t
A
G' A x ( kg )
x
= +
2
1
2

Trong đó: A
1
=5.663.10
-2

.δ.A
3
k
ld
(kg)
A
2
=3.605.10
-2
A
2
.k
ld
.d (kg)
A là hệ số tính theo công thức (2-2)
- Khối lượng gông : Theo công thức (20-41a) tài liệu 1 ta có:
G
g
= B
1
x
3
+B
2
x
2
(kg)
Trong đó: B
1
=2,4.10

-2
k
G
.k
ld
.A
3
(δ+b+0,411):
B
2
=2,4.10
-2
.k
G
.k
ld
.A
2
(∆+c)
b) Khối lượng dây quấn: Theo công thức (20-41b) tài liệu 1 ta có :
2
1
x
C
G
dq
=

20
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46

20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
Trong đó
dq
f ld t nr
S .a
C K .
k .k .B .A .u
=
2
1
2 2 2

Đối với máy biến áp dầu, dây quấn đồng chọn k
dq
=2,46.10
-2

2.3.2.5. Tính các hệ số.
Hệ số lợi dụng lõi thép: k
ld
=k
p
.k
c
, với k
p
=
t
k

S
S
Trong đó S
t
là tiết diện hình bậc thang của trụ, S
k
là tiết diện của hình tròn có
bán kính D
t
của trụ. Với trụ có 9 cấp, tra bảng 13.2 tài liệu 4 ta có k
p
=0,929.
k
c
là hệ số ép chặt, chọn k
c
= 0,93
ld
k , . , ,
= =
0 93 0 929 0 864
A=
c r
nx t ld
S .b .k . , . ,
,
m.f .u B k . . , . , . ,
= =
4
4

4
2 2 2 2
10 5 4 0 95
16 16 38 9
3 50 7 94 1 62 0 864
A
1
=5,66.10
-2
.δ.A
3
.k
ld
=
, . . , . , . , , ( kg )
−
=
2 3
5 66 10 1 4 38 9 0 864 2835 87
A
2
=3,60.10
-2
A
2
.k
ld
.d=
, . . , . , .
−

=
2 2
3 60 10 38 9 0 864 4 149
(kg)
B
1
=2,4.10
-2
k
G
.k
ld
.A
3
(δ+b+0,411)
=
, . . , . , . , ( , , , ) ,
−
+ + =
2 3
2 4 10 1 03 0 864 38 9 1 4 0 25 0 411 1823 3
(kg)
B
2
=2,4.10
-2
.k
G
.k
ld

.A
2
(∆+c)=
, . . , . , . , ( , , )
−
+ =
2 2
2 4 10 1 03 0 864 38 9 1 6 2 0 92
(kg)
dq
f ld t nr
S . . ,
C K . . , .
k .k .B .u .A , . , . , . . ,
δ
= = =
2 4 2
2 2
1
2 2 2 2 2 2
10 1 4
10 2 46 10
0 84 0 864 1 62 1 38 9

2447,4(kg)
2
1
x
C
G

dq
=
,
( kg )
x
=
2
2447 4
2.3.2.6. Tiết diện trụ: sơ bộ tính theo công thức (20-46) của tài liệu 1

t ld
S , .k .A .x , . , . , .x= = =
2 2 2 2
0 785 0 785 0 864 38 9
812.x
2
2.3.2.7. Tiết diện khe hở không khí: Đối với mối nối nghiêng ta có
K T
S .S
=
2
=1148x
2
21
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
2.3.2.8. Tổn hao không tải: xác định theo công thức (20-45) tài liệu 1

o p t t g g

P k .( p G' p .G )= +
Với k
p
là hệ số tổn hao phụ, tra bảng (20-1a) tài liệu 1 ta được k
p
= 1,25.
Thay số vào ta được
o t g t g
P , ( , G' , G ) , .G' , .G= + = +1 25 1 353 1 230 1 69 1 54
2.3.2.9. Công suất từ hóa: theo công thức (2-63) trang 49 tài liệu 2 ta có
Q
0
= k”
f
(Q
c
+Q
f
+Q
k
)
k
f
”
là hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn sau khi ủ lại lá tôn
cũng như sự uốn nắn và ép lõi thép, tra bảng 4-1a tài liệu 1, với B
t
= 1,62T ta
được k”
f

= 2,18
Q
c
là công suất tổn hao chung của trụ và gông.
Q
c
= q
t
.G’
t
+q
g
.G
g
=1,958G’
t
+1,625G
g
Q
f
là công suất từ hóa phụ đối góc có mối nối thẳng.
Q
f
=40q
t
G
0
Với G
0
là khối lượng của một góc mạch từ.

G
0
=0,492.10
-2
.k
G
.k
ld
.A
3
.x
3
=0492.10
-2
.0,864.1,03.34,6
3
.x
3
=181.x
3
Q
f
=40.1,958.181.x
3
=14176.x
3
Q
k
là công suất từ hóa ở những khe hở nối giữa các lá thép.
Q

k
=3,2.q
k
.S
k
q
k
là suất từ hóa khe hở ứng với B
t
, tra bảng 5.13 của tài liệu 4 ta được
q
k
=2,51(VA/cm
2
),
Q
k
=3,2.2,51.1148x
2
=9220x
2
Thay số vào ta được:
Q
0
=2,18(1,958G’
t
+1,625G
g
+14176.x
3

+9220x
2
)
Q
0
=4,27G’
t
+3,54G
g
+30903,7x
3
+20099,6x
2
2.3.2.10. Dòng điện không tải.
- Dòng điện không tải tác dụng
i
or
=
o
P
.S10
%
22
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
- Dòng điện không tải phản kháng
i
0x
=

S
Q
.10
0
%
- Dòng điện không tải toàn phần
i
o
=
xor
ii
0
22
+
%
Các số liệu tính toán được ghi trong bảng sau.
23
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
β
1,2 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
x
β
=
4
1,047 1,125 1,158 1,189 1,218 1,245
x
β
=
2
4

1,095 1,265 1,342 1,414 1,483 1,549
x
β
=
3 3
4
1,147 1,423 1,554 1,682 1,806 1,928
A
,
x x
=
1
2835 87
2709,51 2521,48 2448,32 2384,67 2328,52 2278,41
A
2
x
2
=149x
2
163,22 188,47 199,90 210,71 221,00 230,83
G’
t
=(A
1
/x)+A
2
x
2
2872,73 2709,95 2648,22 2595,39 2549,52 2509,24

B
1
x
3
2090,47 2593,86 2833,43 3066,41 3293,63 3515,73
B
2
x
2
100,78 116,37 123,43 130,10 136,45 142,52
G
g
=B
1
x
3
+B
2
x
2
2191,252 2710,241 2956,861 3196,521 3430,091 3658,264
G
t
=G’
t
+G
g
5063,98 5420,19 5605,08 5791,91 5979,60 6167,51
k
P

.p
t
.G’
t
4854,92 4579,82 4475,40 4386,21 4308,73 4240,60
k
p
.q
g
.G
g
3374,52 4173,77 4553,56 4922,64 5282,33 5633,77
P
0
8229,44 8753,59 9029,06 9308,85 9591,03 9874,35
k”
f
.q
t
.G’
t
12266,56 11571,51 11307,91 11082,31 10886,47 10714,49
k”
f
.q
g
.G
g
7757,03 9594,25 10467,28 11315,68 12142,52 12950,25
30903,7x

3
35432,06 43964,33 48024,72 51973,62 55824,84 59589,38
20099,6x
2
22018,00 25424,20 26966,44 28425,12 29812,52 31138,16
Q
0
77473,66 90554,30 96766,37 102796,7 108666,3 114392,2
i
0x
%=Q
0
/10S
0,775 0,906 0,968 1,028 1,087 1,144
G
dd
2370,221 2052,671 1935,277 1835,965 1750,524 1675,999
k
Fe
G
dd
=2,6.G
dd
6162,574 5336,945 5031,720 4773,509 4551,362 4357,598
C’
td
11226,55 10757,14 10636,80 10565,42 10675,97 10780,11
23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
Dựa vào kết quả của bảng trên ta thấy: Với các giá trị của β đã chọn thì P

0
và
i
0
% đều thoã mãn yêu cầu thiết kế:P
0
<13.000W; i
o
%<2%. Nhưng để chi phí
vật liệu tác dụng nhỏ nhất thì ta chọn β nằm trong khoảng từ 1,8÷2,2. Để thấy
rõ hơn điều này ta vẽ các quan hệ P
0
=f(β), i
0
%=f(β),C’
td
=f(β) trên các hình 2.2
và 2.3.
1,2
β
P
0
(W)
i
0
%
1,6 1,8 2,0 2,2
2,4
8000
8500

9000
9500
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
i
0
P
0
H×nh 2.2 C¸c quan hÖ gi÷a tæn hao
kh«ng t¶i vµ dßng ®iÖn kh«ng t¶i víi
β
24
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP LÒ HỒ QUANG
H×nh 2.3 Quan hÖ gi÷a chi phÝ vËt liÖu t¸c dông víi
β
11.500
11.000
10.500
10.000
2,4
2,22,01,81,6
C'
td
β

1,2
C'
td
Để thuận lợi cho việc tiêu chuẩn hoá các lá thép, theo kinh nghiệm khi thiết
kế máy biến áp lò người ta thường chọn β=1,8.
Theo hình 2.3 chi phí vật liệu tác dụng nhỏ nhất khi β≈2,0, nhưng với β nằm
trong khoảng 1,8÷2,2 thì chi phí vật liệu tác dụng cũng thay đổi không đáng
kể. Vậy ta có thể chọn β=1,8 để phù hợp với kinh nghiệm thiết kế máy biến
lò.
Từ đó ta có các kích thước cơ bản của máy biến áp:
Đường kính trụ lõi thép
D=
4
A , ,
β
=
4
38 9 1 8
=45,05 cm
Chọn D= 45 cm
Tiết diện sơ bộ của trụ S
t
=k
ld
.
2
.
4
D
π

=0,864.
2
.0,45
4
π
=0,1450 m
2
Đường kính trung bình của dây quấn
D
s
=δ.D=1,4.45=63 cm
Chiều cao sơ bộ của dây quấn
25
NGUYỄN TÙNG LÂM THIẾT BỊ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ 1-K46
25